1.2.3. Волоконный аналог пластины λ /4

При изгибе волоконного световода из-за механических повреждений изменяется распределение показателей преломления в поперечном сечении световода (рис.1.4).

Рис.1.4. Схематическое изображение световода, изогнутого с радиусом R в плоскости (x z).

Это изменение пропорционально величине напряжений, а коэффициент пропорциональности называется упругооптической постоянной.

Возникающее при изгибе двулучепреломление характеризуется величиной:

β_изл. = (2π/λ)( δn_x – δn_y) . (2)

Расчёт напряжений в структуре ВС, изогнутого с радиусом R, приводит к выражению:

β_изл. = 0,25(2π/λ)n³(ρ₁₁ – ρ₁₂)(1+υ)(r/R)² , (3)

где r – радиус световода; ν – коэффициент Пуассона (ν = 0,17 для кварцевого стекла); ρ₁₁ и ρ₁₂ – компоненты упругооптического тензора материала ВС (ρ₁₁ – ρ₁₂ = –0,15 для кварца); n – показатель преломления (n = 1,46).

Например, для длины волны He–Ne лазера λ = 0,63 мкм имеем:

β_изл. = –7,7·10⁷(r/R)² , (град/м) (4)

Следует помнить, что медленная ось перпендикулярна плоскости изгиба, т.е. δn_y > δn_x .

Условие «четвертьволновой пластины» для петли ОВС можно записать в виде:

2πRβ_изл. = π/2 . (5)

Подставляя (3) или (4) в (5), получаем выражение для R:

R_λ/4 = 1/4· β_изл. . (6)

Располагая две таких петли одна за другой с возможностью произвольной взаимной их ориентации, реализуем устройство контроля их поляризации, которое, как говорилось ранее, позволяет получать любое состояние поляризации на выходе ВС (рис.1.5).

Рис.1.5. Схематическое изображение контроллера поляризации с двумя четвертьволновыми петлями (а) и взаимное расположение плоскостей этих петель (б): закрашенные треугольники - места крепления ОВС.

1.3. Лабораторная установка

1.3.1. Установка для изучения характеристик волоконного контроллера поляризации (вкп)

Установка для изучения характеристик ВКП содержит в качестве источника излучения He – Ne лазер с λ = 0,63 мкм (рис.1.6). Для повышения чувствительности при регистрации сигнала может использоваться механический модулятор излучения. Излучение от лазера с помощью юстировочного столика 3 вводится через микрообъектив 2 в торец ОВС. Контролируя мощность излучения на выходе ОВС, добиваются примерно максимального его значения.

Рис.1.6. Схема установки для изучения характеристик ВКП: 1 – He–Ne лазер; 2 – объектив; 3 – юстировочный столик; 4 – волоконный контроллер поляризации; 5 – анализатор; 6 – фотоприёмник; 7 – измеритель сигнала.

ВНИМАНИЕ! Следует избегать попадания прямого излучения от лазера или из торца ОВС в глаза, так как это может привести к повреждению глаз.

Излучение из выходного торца ОВС проходит через анализатор 5 – (вращающийся поляризатор) и попадает на фотоприёмник 6. Уровень сигнала определяется по индикатору измерителя мощности 7.