Тестирование разницы задержки между быстрой и медленной осями PM оптических волокон приборами компании TemSens (КНР)

Введение

Для достижения максимальной эффективности и когерентности в волоконно-оптических интерферометрах крайне важно обеспечить высокую стабильность поляризации света в оптическом волокне. Свет, который распространяется по одномодовому оптическому волокну, состоит из двух ортогонально-поляризованных мод.

В случае идеального волокна основная мода оптического излучения состоит из двух вырожденных ортогонально-поляризованных мод. Однако в процессе производства волокна часто возникают случайные дефекты, которые могут привести к разделению этих двух мод и, как следствие, к изменению поляризации проходящего света. Это явление становится более выраженным по мере увеличения протяженности волокна. Эту проблему можно решить, используя оптическое волокно с сохранением поляризации (PM-волокно).

Поляризация световых волн, вводимых в PM-волокно, сохраняется. Наиболее распространенным методом поддержания поляризации является искусственное внедрение в волокно сильного двулучепреломления. Это приводит к существенному различию постоянных распространения мод с разной поляризацией, что снижает вероятность их взаимодействия и интерференции друг с другом.

Рис. 1. PM-волокно типа PANDA.

В настоящее время самым используемым типом волокна с сохранением поляризации является волокно типа PANDA (см. рис. 1). Оно представляет из себя волоконную структуру с высоким двулучепреломлением, которое достигается, в основном, за счет механического напряжения. Линейное напряжение в стержнях, легированных бором, преобразуется в изменение показателя преломления за счет фотоупругого эффекта, который и вызывает высокое двулучепреломление.

Рис. 2. Схема медленной и быстрой осей.

PM-волокно имеет две оси, которые называются быстрой и медленной осью (см. рис. 2). Быстрая ось имеет малый показатель преломления и высокую скорость распространения, а медленная ось, наоборот, имеет большой показатель преломления и низкую скорость распространения. Точное измерение разницы задержки между осями очень важно для оценки подготовки оптического волокна, производства оптических устройств и оптических линий связи. Компания TemSens предлагает cистемы CLM-C+L, CLM-V и LLM, которые могут использоваться для измерения разницы задержки между быстрой и медленной осями PM-волокон. Далее с помощью этих трех систем проводится тестирование одного и того же волокна, и сравниваются результаты этих трех измерений.

Тестирование

CLM-C+L

Первым будет использоваться CLM-C+L для измерения разницы задержки между быстрой и медленной осями PM-волокна типа PANDA длиной 1 м. Пространственное разрешение установлено равным 10 мкм. Результаты измерений показаны на рис. 3. Быстрая и медленная оси в оптическом волокне имеют разную скорость распространения света, что приводит к разному времени прохождения света от начала до конца волокна. Это явление характеризуется двумя пиками в данных, полученных при тестировании.

Рис. 3. Тестирование разницы задержки с помощью CLM-C+L.

Измеренная разница в расстоянии между быстрой и медленной осями составляет 0,0003 м, а показатель преломления равен 1,4682.

Согласно формуле для вычисления задержки: t=(s*n)/c.

Тогда, фактическая задержка между быстрой и медленной осями может быть рассчитана следующим образом:  t = (0,0003*1,468200)/(3*10⁸ )=1,47 пс.

LLM

Далее будет использоваться LLM для измерения разницы задержки между быстрой и медленной осями PM-волокна типа PANDA длиной 1 м. Результаты измерений показаны на рис. 4.

Рис. 4. Тестирование разницы задержки с помощью LLM.

Измеренная разница в расстоянии между быстрой и медленной осями составляет 0,000289 м, а показатель преломления равен 1,468200. По приведенной выше формуле, фактическая задержка между быстрой и медленной осями волокна может быть рассчитана как: t = (0,000289*1,468200)/(3*10⁸ )=1,42 пс.

CLM-V

Последним для измерения разницы задержки между быстрой и медленной осями PM-волокна типа PANDA длиной 1 м будет использоваться CLM-V. Результаты измерений показаны на рис. 5.

Рис. 5. Тестирование разницы задержки с помощью CLM-V.

Измеренная задержка составляет 1,425 пс, и по мере увеличения длины волны задержка между быстрой и медленной осями PM-волокна будет незначительно увеличиваться.

Анализатор оптических компонентов (CLM-V) может использоваться для измерения оптических параметров, таких как поляризационно-зависимые потери (PDL), поляризационная модовая дисперсия (PMD), групповая задержка (GD), хроматическая дисперсия (CD) и т.д.

 Из результатов тестирования видно, что максимальная разница задержки между результатами измерений CLM-C+L, LLM и CLM-V составляет всего 0,05 пс. Можно сделать вывод, что измерения с помощью трех систем согласованы между собой.

Вывод

Таким образом, CLM-C+L, LLM и CLM-V могут проводить высокоточное тестирование разницы задержки между быстрой и медленной осями оптических волокон с сохранением поляризации. Разница задержки между быстрой и медленной осями PM-волокна охватывают широкий диапазон длин волн у CLM-C+L и LLM. Результаты тестирования CLM-V представляют собой разницу между быстрой и медленной осями волокна на каждой длине волны.

Погрешность результатов измерений с использованием трех приборов CLM-C+L, LLM и CLM-V находится в пределах 0,1 пс. Можно считать, что результаты измерений приборов согласованы, и точность измерений трех приборов взаимно подтверждена. Точное измерение разницы задержек очень важно для оценки подготовки оптического волокна, производства оптических устройств и оптических линий связи.

Компания TemSens (КНР) специализируется на производстве оптического измерительного оборудования высокого класса для интегральной фотоники, диагностики волоконно-оптических линий и оптических датчиков. Более подробная информация о линейке оборудования TemSens доступна по ссылкам: 

Комплексные анализаторы оптических компонентов >>

Оптические OFDR рефлектометры высокого разрешения >>

Компания «Специальные Системы. Фотоника» является официальным дистрибьютором компании TemSens и оказывает техническую поддержку по всей линейке продукции на территории России и ЕАЭС. 

Наши специалисты будут рады предоставить Вам любую дополнительную информацию и подобрать оптимальное решение под Ваш запрос. Для составления заказа или получения консультации, пожалуйста, обратитесь к менеджерам нашей компании.