ИК-поляриметрия волноводных оптических элементов

• Автор: Ерофеева, Мария Сергеевна
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ГЛАВА 1. Поляризованное оптическое излучение

1.1. Полностью и частично-поляризованное излучение

1.2. Матричные методы описания поляризованного света

1.2.1. Параметры Стокса и метод Мюллера

1.2.2. Метод сферы Пуанкаре

1.2.3. Вектор и метод Джонса

1.2.4. Метод матрицы когерентности

1.3. Устройства и методы поляризационных измерений

1.3.1. Одноканальные поляриметры (с вращающимся анализатором, фазовой пластинкой)

1.3.2. Многоканальные поляриметры

ГЛАВА 2. Распространение излучения в оптических волноводах

2.1. Распространение излучения в идеальных оптических волноводах
2.2. Распространение излучения в реальных оптических волокнах
2.3. Влияние изгибов и деформаций оптоволокна на распространение оптического излучения
2.4. Волоконные световоды с сохранением поляризации оптического излучения
ГЛАВА 3. ИК-поляриметрия волноводных оптических элементов
3.1. Особенности ИК-поляриметрии волноводных оптических элементов
3.2. Деполяризация излучения при его прохождении через фокусирующие элементы, щели и отверстия
3.3. Интерференционная волноводная поляриметрия

3.4. Точность поляризационных измерений и способы ее увеличения
3.4.1. Шумы при фотодетектировании оптических сигналов
3.4.2. Дифференциальные (балансные) фотодетекторы
3.4.3. Поляризующая способность линейных поляризаторов
ГЛАВА 4. Поляриметрия эффекта Фарадея в волоконных световодах
4.1. Магнитное вращение плоскости поляризации снега в оптоволокне
4.2. Экспериментальное исследование эффекта Фарадея в протяженном волоконном световоде
4.2.1. Описание экспериментального стенда
4.2.2. Методика и результаты измерений
4.2.3. Обсуждение результатов
ГЛАВА 5. Экспериментальная ИК-поляриметрия волоконных и интегрально-оптических элементов
5.1. Стенд для поляриметрических исследований оптических волноводов
5.2. Измерения степени поляризации излучения на выходе оптических волноводов
5.2.1. Одно- и многомодовые волоконные световоды
5.2.2. Волоконно-оптический катушечный поляризатор (ВКП)
5.2.3. Канальные интегрально-оптические волноводы
5.3. Точность поляризационных измерений
Заключение
Литература
Приложения

Волоконные и интегрально-оптические волноводы являются важнейшими компонентами современных оптических систем передачи и обработки информации. Развитие и расширение областей практического применения таких систем непосредственно связаны с улучшением физико-технических характеристик используемых в них волноводных оптических элементов. Достижение максимальных скоростей передачи сигналов, высокой помехозащищенности оптических систем передачи, предельных чувствительности и точности воло-конно- и интегрально-оптических измерителей и датчиков физических полей возможны лишь при строгом контроле и коррекции поляризационных характеристик составляющих их оптических элементов. Так, если несколько лет назад в качестве основных физических параметров волоконных световодов, применяемых в оптической связи, указывались оптические потери, хроматическая и волноводная дисперсии, то сегодня стало обязательным указание величины поляризационной дисперсии таких световодов. Не менее важное значение поляризационные характеристики волоконно- и интегрально-оптических элементов приобретают в разработках высокочувствительных оптических измерителей угловой скорости вращения (волоконных и интегрально-оптических гироскопах) и датчиках физических (электрических, магнитных, температурных и др.) полей. Современные требования к уровню развязки ортогонально-поляризованных мод световых волн в таких устройствах нередко превышают значение 35 дБ. При разработках высокоточных измерительных устройств и приборов волоконной и интегральной оптики необходим учет тонких поляризационных искажений, возникающих уже на стадии ввода оптического излучения в волновод.
Обзор публикаций по теме диссертации позволяет выявить две основные тенденции в развитии техники ИК-поляриметрии: во-первых, существенно возрастают показатели и технический уровень электронных, специализированных

так что приемный угол 0Ы, представляющий собой наибольший угол, который может образовать с осью z направляемый меридиональный луч, равен
0„ssm 0„=(П1/«,Х2Д)|/2, (2.4)
где пе - показатель преломления среды, который, как правило, приблизительно равен единице. Величина
NA = пе sin 9Kt = {pi - п)'/2 (2.5)
называется числовой апертурой NA и является важной характеристикой ВС при его сопряжении с источниками излучения.
Для случая немеридиональных косых лучей (рис. 2.2) направляемыми являются те лучи, для которых
|cos^| = sin0jcosy| т. е.

( 2 2р
0<Ъ~П 2)
H^cosyl
что соответствует числовой апертуре

( 2 2 V
_H_zM
,1/2

большей, чем числовая апертура для меридиональных лучей.
(2.66)
(2.7)
Рис. 2.2. Косые лучи в волокне со ступенчатым профилем показателя преломления.