保偏(Polarization Maintaining)光(guang)纖(xian)由于(yu)纖(xian)芯的強雙折(zhe)射形成(cheng)快(kuai)慢兩條正交軸(zhou)，沿快(kuai)軸(zhou)偏振的光(guang)比沿慢軸(zhou)偏振的光(guang)具(ju)有(you)更小的折(zhe)射率，所(suo)以(yi)傳播速度更快(kuai)。下面(mian)比較了兩種PM光(guang)纖(xian)和(he)(he)標(biao)準單模光(guang)纖(xian)的截面(mian)，保偏光(guang)纖(xian)因為內置應力棒具(ju)有(you)快(kuai)軸(zhou)和(he)(he)慢軸(zhou)，而單模光(guang)纖(xian)沒(mei)有(you)快(kuai)慢軸(zhou)之分。
雖名保偏光(guang)(guang)纖，但這(zhe)是(shi)有條件的保偏：輸(shu)入必(bi)須(xu)是(shi)線偏振(zhen)(zhen)光(guang)(guang)，并且(qie)偏振(zhen)(zhen)方向沿快軸(zhou)或(huo)(huo)慢軸(zhou)，輸(shu)出才能保持原(yuan)偏振(zhen)(zhen)態(tai)。如(ru)果(guo)只(zhi)是(shi)線偏振(zhen)(zhen)光(guang)(guang)但不沿快軸(zhou)或(huo)(huo)慢軸(zhou)偏振(zhen)(zhen)，那么輸(shu)出橢圓偏振(zhen)(zhen)光(guang)(guang)。而且(qie)，這(zhe)種橢圓偏振(zhen)(zhen)態(tai)受整個(ge)光(guang)(guang)纖長度上溫度和應力變(bian)化的影響，所以不穩定并無法預測(ce)。
保偏光纖 vs. 線偏振片
保偏光(guang)纖(xian)：輸入非偏振光(guang)，輸出非偏振光(guang)
線偏(pian)振(zhen)片：輸(shu)入非(fei)偏(pian)振(zhen)光(guang)(guang)，輸(shu)出線偏(pian)振(zhen)光(guang)(guang)
雖然線(xian)偏(pian)(pian)(pian)振片(pian)也有兩條正交軸，但這不同于保(bao)偏(pian)(pian)(pian)光纖(xian)的快(kuai)慢軸。對(dui)于線(xian)偏(pian)(pian)(pian)振片(pian)，和透(tou)(tou)(tou)射軸平行(xing)的偏(pian)(pian)(pian)振分量(liang)透(tou)(tou)(tou)過，和透(tou)(tou)(tou)射軸垂直(zhi)的偏(pian)(pian)(pian)振分量(liang)被(bei)阻(zu)擋。保(bao)偏(pian)(pian)(pian)光纖(xian)則是同時透(tou)(tou)(tou)過兩個正交偏(pian)(pian)(pian)振分量(liang)，所以不能用作(zuo)線(xian)偏(pian)(pian)(pian)振片(pian)。
保偏光纖 vs. 波片
保(bao)偏光(guang)纖和波(bo)片都有快軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)和慢軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)，所以兩(liang)者有相通(tong)之處。如果線(xian)偏振光(guang)沿慢軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)或快軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)偏振，那么保(bao)偏光(guang)纖和波(bo)片都能(neng)保(bao)持偏振態。如果入(ru)射(she)光(guang)在兩(liang)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)的(de)分(fen)量都不(bu)為零，那么保(bao)偏光(guang)纖和波(bo)片都不(bu)能(neng)保(bao)持偏振態。
雖(sui)然保(bao)偏(pian)(pian)光(guang)纖(xian)和波(bo)(bo)片都是通過快(kuai)慢軸(zhou)的(de)相位延(yan)遲改變偏(pian)(pian)振，但是保(bao)偏(pian)(pian)光(guang)纖(xian)也不能用作波(bo)(bo)片，因為整個光(guang)纖(xian)長度上的(de)溫度和應力變化時，保(bao)偏(pian)(pian)光(guang)纖(xian)的(de)延(yan)遲將產生(sheng)無法(fa)預測的(de)波(bo)(bo)動(dong)。
測量輸出偏振態
我(wo)們在(zai)保(bao)偏(pian)光纖跳線中輸(shu)入(ru)線偏(pian)振(zhen)光，偏(pian)振(zhen)方向(xiang)繞光軸(zhou)任意旋轉(zhuan)，然后測量輸(shu)出偏(pian)振(zhen)態，所有結果顯(xian)示在(zai)下(xia)圖的邦加球上，從中可以看出輸(shu)出橢(tuo)圓偏(pian)振(zhen)光的變化趨勢。黑色(se)箭(jian)頭指向(xiang)兩個保(bao)偏(pian)點(dian)，即，輸(shu)入(ru)偏(pian)振(zhen)方向(xiang)沿(yan)(yan)快軸(zhou)或慢(man)軸(zhou)時輸(shu)出保(bao)持相同線偏(pian)振(zhen)的點(dian)。所有其它點(dian)表示輸(shu)入(ru)偏(pian)振(zhen)方向(xiang)不(bu)沿(yan)(yan)快軸(zhou)或慢(man)軸(zhou)時輸(shu)出的橢(tuo)圓偏(pian)振(zhen)。
隨著輸(shu)入偏振方向(xiang)旋轉，測量數據在邦加球(qiu)上畫(hua)出一(yi)條跡線。因為每旋轉一(yi)圈(quan)改(gai)變光(guang)纖(xian)溫(wen)(wen)度，在不同(tong)的溫(wen)(wen)度下得到一(yi)組(zu)不同(tong)的橢圓(yuan)偏振，因此所有跡線都不重(zhong)疊(die)。但是，不管(guan)溫(wen)(wen)度如(ru)何(he)變化，所有跡線都通(tong)過箭頭所指的兩個點(dian)。這恰(qia)恰(qia)說明，如(ru)果(guo)輸(shu)入線偏振方向(xiang)和快軸或慢軸完(wan)全平行，輸(shu)出偏振態(tai)對溫(wen)(wen)度和施(shi)加應力的變化不敏感(gan)。
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