级联光纤环退偏与混沌退偏的研究

摘要

光的偏振态会对光学仪器测量精度、光通信系统质量及传感器精度产生不利影响，为了克服这些问题人们已经提出了许多种解决方法，其中利用退偏器对光源进行退偏是减小偏振灵敏度的重要手段，所以对退偏器的研究十分具有现实的意义。 退偏器是把偏振光变成非偏振光的一种无源偏振器件，它的性能一般可以用其出射光信号的偏振度来表示，当偏振度为零的时候就代表着完全退偏。实现退偏的方法主要有多种，本文则主要对由多个级联的2×2单模光纤定向耦合器组成的光纤环退偏器进行了深入的研究和探讨，利用相干矩阵详尽计算并分析了退偏器的偏振度，并从概率统计角度讨论了与级联数之间的关系；它退偏的基本原理是利用多个光纤环对入射光分光，一部分直接输出，剩余部分则多次通过光纤环不断改变偏振态，循环反复，使得输入光多次发生能量分解并且每个分解光分量的偏振态都不一样，使得输出光包含各种不同的偏振态，从而达到降低偏振度的目的。此退偏器仅采用了廉价的普通的单模光纤耦合器，结构简单、成本低，且在一定程度上能有效降低窄带光源输出偏振度，有较好的实际运用价值。 另外本文还提出了基于半导体光放大器组成的非线性光纤环形激光器产生的偏振混沌光来作退偏光源，这是一种利用新的偏振态变化模式---混沌变化实现退偏的方法；在偏振混沌状态时，输出光混沌信号的偏振方向随时间混沌地变化，虽然每个瞬时偏振度(DOP)是全偏振的，但在时间平均上却表现为退偏状态即DOP=O。通过对系统的偏振态动力学特性进行了建模和初步的理论分析，表明经由适当地调节可以获得退偏效果较好且偏振态高速变化的混沌退偏光，这与我们的实验结果也相吻合。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 国内外研究概况

1.4 论文的主要研究内容

第二章 偏振光的分析方法及现有的退偏方法

2.1 偏振光的描述

2.1.1 琼斯矢量法

2.1.2 斯托克斯矢量法

2.1.3 邦加球图示法

2.2 偏振度的表示

2.2.1 偏振度定义一

2.2.2 偏振度定义二

2.3 偏振光的相干矩阵

2.4 常见的退偏器件

2.4.1 空间偏振态平均退偏器

2.4.2 时间平均退偏器

2.4.3 光谱平均退偏器

第三章 级联光纤环退偏器

3.1 单级光纤环形退偏器

3.1.1 光纤环形退偏器的偏振演化

3.1.2 非相干状态描述

3.1.3 偏振度的理论计算

3.1.4 最佳退偏优化数值分析

3.2 多级级联光纤环退偏器

3.3 级联光纤环退偏器的实验研究

3.3.1 实验使用器材

3.3.2 实验步骤

3.3.3 实验数据及其分析

3.4 本章小结

第四章 偏振混沌退偏

4.1 光混沌

4.2 基于半导体光放大器光纤环的混沌退偏

4.2.1 理论模型

4.2.2 仿真结果

4.2.3 实验结果

4.3 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文及申请的专利

作者在攻读硕士学位期间所作的项目

致谢