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第4章光的偏振及应用解决方案.ppt


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光子学与光电子学原荣邱琪第4章光的偏振及应用? 偏振的基本概念? 光纤的偏振特性和偏振模色散? 偏振复用相干接收技术和系统? 偏振复用的应用光子学与光电子学原荣邱琪?光波和声波同样都是波,但它们具有不同的性质。?声波是在它的行进方向上,以反复地强弱变化来传播的疏密纵波; ?而光波却是在与传播方向垂直的平面内振动的横波(见 节)。自然光在垂直于它行进方向( z轴)的平面内(由 y 轴和 x 轴构成的平面)的所有方向上都有振动, (a)所示,我们把这种光称为非偏振光。?自然光在晶体中振动方向要受到限制,它只允许在某一特定方向上振动的光通过, 如图 (a)~图 (c)和图 (b)~图 所示。我们把这种只在特定方向上振动的光称为偏振光。 偏振的基本概念光子学与光电子学原荣邱琪线性偏振光?光的偏振(也称极化)描述当它通过晶体介质传输时其电场的特性。?线性偏振光是它的电场振荡方向和传播方向总在一个平面内(振荡平面), 如图 所示,因此线性偏振光是平面偏振波。?与此相反,非偏振光是一束光在每个垂直 z方向的随机方向都具有电场 E, 如图 所示。?如果把一束非偏振光波通过一个偏振片就可以使它变成线性偏振光,因为偏振片把电场振荡仅局限在与传输方向垂直的一个平面内,这个偏振片就叫做起偏器,如图 所示。 右圆偏振光传播距离时的瞬间图像?电场除简单的线性偏振外,还有许多偏振特性。例如,场矢量E的幅度保持恒定不变,总是垂直于 z轴,但是在 z方向给定位置上,电场幅度最大点随时间顺时针旋转的轨迹,如光波的观察者所见到的那样,在一个波长的传输距离内其轨迹是一个圆,此时的电磁波称为右圆偏振光,如图 所示。? 表示圆偏振光传播距离时的瞬间图像,此时场矢量 E 的旋转角是(2 ) k z z ? ?? ???? 非偏振光、线偏振光和椭圆偏振光的区别?矢量 E在z轴给定空间位置上随时间传播时,其幅度最大点的轨迹是椭圆,所以称这种光是椭圆偏振光,或椭圆光,它也有右椭圆偏振光和左椭圆偏振光之分。光子学与光电子学原荣邱琪 光纤的偏振特性和偏振模色散光子学与光电子学原荣邱琪 偏振复用相干接收技术和系统?在直接检测接收机中,信号光的极化(偏振)态不起作用,这是因为这种接收机产生的光电流只与入射光子数有关,而与它们的偏振态无关。但是,在相干接收机中,要求接收机信号光的偏振态要与本振光的偏振态匹配,并且还要保证匹配是持续保持的。否则,任何瞬时的失配都将导致数据的丢失。目前主要有下述三种方法来完成偏振匹配任务,即偏振控制、偏振分集接收和发送机中的偏振扰动。下面介绍: ? 相干检测偏振分集接收? 偏振复用相干接收传输系统? 偏振复用相干接收无中继传输试验系统光子学与光电子学原荣邱琪 偏振分集相干接收机?用一个偏振光束分配器( PBS )获得两个正交偏振成分输出信号,然后分别送到完全相同的两个接收支路进行处理。?当在两个支路产生的光电流平方相加后,其输出信号就与偏振无关。光子学与光电子学原荣邱琪 偏振复用相干接收传输系统? 节介绍的偏振模色散中知道,在标准单模光纤中,基模 LP01 是由两个相互正交的线性偏振模 TE 模和 TM 模组成的。?我们可以把 QPSK 调制的数据分别去调制 x偏振光( TE 模)和 y偏振光( TM 模),如图 (a)所示。?调制后的 x偏振光和 y偏振光首先经偏振合波器合波, 进行偏振分割复用( PM ),简称偏振复用。?然后再将调制后的奇偶波长信号频谱间插( SI)复用,如图 (b)所示,最后送入光纤传输。?在接收端,进行相反的变换,解调出原来的数据。

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  • 时间2017-05-27