邦加球
9-stokes矢量
⎥ ⎦
-45o线性偏振光
y
⎡1⎤
x
⎢ ⎢
0
⎥ ⎥
⎢− 1⎥
⎢ ⎣
0
⎥ ⎦
部分偏振动光及偏振度 在准单色非相干条件下，一般会有
S02
≥
S12
+
S
2 2
+
S32
2
邦加球 (POINCARE)球I
z Poincare球：用点、面或者球体来表示Stokes 矢量的三个独立部分S1 、S2 、S3
9 两种方式来描述偏振状态
2
I1
⎢ ⎢ ⎣
2 2
I I
2 3
− − −
2I0 2I0 2I0
⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦
各种偏振光的Stokes参量表示： （1）自然光
Stokes参量表示为
各方向均匀
rr Ex = Ey
⎡ S0 ⎤
⎡1⎤
⎢ ⎢
S1
⎢ ⎢
S2
⎣S3
⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦
=
2I0
⎢⎢0⎥⎥ ⎢0⎥ ⎢⎣0⎥⎦
分解
I = Ix + Iy = 2I0
k x
⎢ ⎢
0
⎥ ⎥
⎢0⎥
⎢⎣−1⎥⎦
右旋偏振
⎡1⎤
y
k
⎢ ⎢
0
⎥ ⎥
x
⎢0⎥
⎢ ⎣
1
⎥ ⎦
水平线性偏振（x）
y
⎡1⎤
x
⎢ ⎢
1
⎥ ⎥
⎢0⎥
⎢ ⎣
0
⎥ ⎦
垂直线性偏振（y）
y
⎡1⎤
x ⎢⎢− 1⎥⎥
⎢0⎥
⎢ ⎣
0
研究报告光纤色散道理
当一个光脉冲从光纤中输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，甚至有了明显的失真，这说明光纤对光脉冲有展宽的作用，即光纤存在色散。
这主要是光脉冲的前端和后端在光纤中传输的距离不一致，导致脉冲变宽。
光纤的色散是引起光纤带宽变窄的主要原因，光纤带宽变窄会限制光纤的传输容量，同时，也限制了光信号的传输距离。
G.652,光纤是1310nm,窗口零色散，在1550nm,窗口存在色散，在传输10G,信号时需加色散补偿光纤，进行色散补偿；G.653,光纤是色散位移光纤，在1550nm,窗口零色散，可传输10G,的光信号，但传输WDM,波分光信号时，因零色散，会产生四波混频等非线性效应，不能用于WDM,波分的传输。
G.655,光纤在1550nm,窗口有很小的色散，可用于SDH,光信号和WDM,信号的传输。
光纤的色散可以分为三部分，即模式色散、材料色散和波导色散。
模式色散：主要对多模光纤而言，对单模光纤来说，因只有一个模式传播，不存在模式色散的问题。
定义：多模光在多模光纤中传输时会存在许多种传输模式，而每种传输模式具有不同的传播速度和相位，因此虽然在输入端同时输入光脉冲信号，但到达接收端时的时间却不一致，于是产生了脉冲展宽的现象，叫模式色散。
材料色散：是指组成光纤的材料二氧化硅本身所产生的色散。
波导色散：波导色散是指由光纤的波导结构所引起的色散。
对于多模光纤而言，由于其模式色散比较严重，而且其数值也比较大，其材料色散较小，不占主导地位，波导色散对多模光纤的影响甚小，所以，多模光纤主要考虑其模式色散。
而单模光纤传输的是一个单模，不存在模式色散，模式色散为零，考虑的是其材料色散和波导色散。
光纤的总色散所引起的脉冲展宽为三种色散各自平方的和后开平方。
色散主要用色散系数D(λ,),表示。
色散系数一般只对单模光纤来说，包括材料色散和波导色散，统称色散系数。
色散系数的定义：每公里的光纤由于单位谱宽所引起的脉冲展宽值，与长度呈线性关系。
部分偏振光的表示方法
部分偏振光的表示方法王晓,石顺祥,马琳(西安电子科技大学技术物理学院,陕西西安710071)摘要随着光纤通信和光纤传感的快速发展,人们对光的偏振态提出了越来越高的要求。
光是一种横波,其偏振态大致分为:完全偏振光、部分偏振光和自然光。
文中介绍了完全偏振光的几种表示方法,给出了几种部分偏振光的描述方法。
并阐述了它们之间的差异与联系。
关键词偏振态;完全偏振光;部分偏振光中图分类号TP212·14文献标识码A文章编号1007-7820(2009)06-078-03SeveralRepresentations of State ofPolarization ofLightWangXiao, Shi Shunxiang, Ma Lin(School ofTechnicalPhysics, XidianUniversity, Xi an 710071, China)Abstract Alongwith the rapid developmentof fiber optic communications and optical fiber sensing, thedemands on the polarization state of light are higher and higher·Light is a transversewave, whose polarization state is classified into the following kinds: complete polarized light, partially polarized light and natural light This article introduces several expressive ways of complete polarized light and partially polarized light, and elaborates the differences and relations between them·Keywords state ofpolarization; complete polarized light; partially polarized light 随着科学技术的发展,光纤通信和光纤传感越来越受到人们的关注。
POTDR原理技术
数据处理结果
将图10和图11的数据处理结果反应到 一幅三维图上如图12所示的可以看 出POTDR系统用于振动传感时， 不仅可以测量干扰源的位置还可以 测出干扰源的频率。
4 3 2 1 40 30 20 10 0
图12
POTDR的应用场合
小区周界预警
铁路栅栏安防
结论
POTDR比OTDR 灵敏度高，可实现更灵敏的光纤传感；
ห้องสมุดไป่ตู้
图9
数据处理（频谱分析法）
0
10
20
30
40
50
1
2
3
4
图10
图11
图10反应的是光纤上振动位置处光纤受外界干扰的频率； 图11反应的是频率为10Hz时，光信号的功率随距离变化而变化的情况，即光纤未 受干扰时11Hz处的光功率为-50dBm，从光纤受干扰位置处开始（约2km位置处） 光信号功率变化-33dBm并随传输距离的增加而逐渐衰减。
P2
1
I2
图14
该器件有两个光输入端口P1和P2，当外界有 两路光信号分别输入到BD的两个光输入端口 后，两光信号分别在BD内部转换为电信号I1 和I2后相减，在BD的输出端口得出反应两路 光信号光强差的电信号。Iout为BD的输出信号。
模拟结果
(a)
(b)
图15 传感光纤沿线某固定位置点未受外界干扰时信号随时间变化的示意图 (a) PBS输出的两路信号;(b) BD输出的信号; 以光纤上某一固定位置点为例，被测光纤中该点的瑞利散射信号光总强度不变；图13、图14中所给的是理想 状态下该点偏振光信号强度随时间变化的模拟结果。 当传感光纤不受振动干扰时，该点的瑞利散射光信号经PBS输出的两正交偏振光信号的偏振态不发生变化， 此时该点输出的两偏振光信号经探测器转换为电信号的结果如图13（a）所示，分别为I1和I2 ； 二者强度差 恒定，二者之差由BD输出，结果如图13（b）所示。
偏振态及其表示（斯托克斯参数和邦加球）
偏振态及其表⽰（斯托克斯参数和邦加球）偏振态及其表⽰（斯托克斯参数和邦加球）在光的电磁场理论中，光线可由空间的电磁波传输来表征，常⽤它的电场强度⽮量\(E(r,t)\)表征；光线传播时，该电场强度⽮量在空间和时间上振荡在各向同性介质中，振荡的⽅向总是垂直于传输⽅向的，对于横波来说，有两个相互独⽴的振动⽅向；各向同性介质中（如，玻璃，真空），这两个相互独⽴的振动⽅向可以任意选择；如果振动的两个分量是完全不相⼲的，则振动的合成⽅向是随机的，这种光线称为⾮偏振光；如果⼀束光线的电场强度⽮量在⼀个特定⽅向上振动，则这束光线称为是线偏振的。
以下介绍偏振时，考虑的时单⾊平⾯波在各向同性的均匀介质中的传输；光线⽤它的电场\(E(r,t)\)表征：式中，$\omega $是⾓频率，k是波⽮，A是表⽰振幅的常⽮量；\({\rm{k}} = n{\omega \over c} = n{{2\pi } \over \lambda }\)，式中n是介质的折射率，c是真空中的光速，$\lambda $是光在真空中的波长。
对于吸收介质来说，折射率是复数。
电场强度⽮量总是垂直于传播⽅向，体现了横向特性：\({\rm{k}} \cdot E = 0\)为了简化数学计算，式（1.6.1）中的单⾊平⾯波通常写成：只有等式右边的实数部分代表实际的电场；单⾊光的偏振态由它的电场强度⽮量\(E(r,t)\)表征；电场强度⽮量随时间的变化是精确的正弦变化，即电场必须在特定的频率处振荡假定传播⽅向沿着z轴，对于横波，电场强度⽮量必须在xy平⾯，电场两个相互独⽴的分量可以写成两个相互独⽴的正的振幅\({A_x}\)和\({A_y}\)，两个独⽴的相⾓\({\delta _x}\)和\({\delta _y}\)来反映这两个相互独⽴的分量；由于振幅是正的，相交的范围定义为$ - \pi < {\delta _{x,y}} \le \pi $；电场强度⽮量的x分量和y分量可以在特定的频率上独⽴振动，所以必须考虑这两个正交振动分量叠加作⽤；两个同频率有⼀定夹⾓的独⽴振荡的叠加问题，⼀般的运动轨迹是⼀个椭圆，这对应于x分量和y分量的振动不同步，对光波来说，这对应于椭圆偏振态。
光纤中光的偏振态的几种表示方法
图 2 光的偏振态的邦加球表示
对于赤道上的点, 若 2Β = 0, 则表示线偏 振光; 其中在基准点A 处, 2Β= 0, 2Η= 0 表示 水平方向 (x 方向) 振动的线偏振光; A 的对应 点 B 处, 2Β = 0, 2Η= Π表示垂直方向 (y 方 向) 振动的线偏振光。
北极处 2Β= Π 2 表示右旋圆偏振光, 南极 处 2Β = - Π 2 表示左旋圆偏振光; 北半球面 上, 2Β> 0 为右旋椭圆偏振光; 南半球面上, 2Β < 0 为左旋椭圆偏振光; 越近两极, 椭圆度越 小, 即椭圆的长、短轴之比越接近于 1。
这样, 球面上的每一点都代表了一种椭圆 偏振态, 在两极演化为右旋、左旋圆偏振光, 在 赤 道退化为直线偏振光, 北半球为右旋态, 南 半球为左旋态, 这个球称为邦加球。
圆偏振光的特列。我们研究一般情况下的椭圆
偏振光的数学描述方法。
1. 1 用振幅比和位相差表示 两个同频率振动方向互相垂直的线偏振
光的光矢量可表示为
E x = A x co s (Ξt + ∆x )
E y = A y co s (Ξt + ∆y )
(1)
式中 A x , A y 为振幅; ∆x , ∆y 为初相。设振幅比角
[ 1 ] 龙槐生等. 光的偏振及其应用 [M ]. 北京: 机械 工业出版社, 1989, 150.
[ 2 ] O ko si T. A p lanar chart equ iralen t to Po incare Sphere fo r exp ressing State2of2Po larization of ligh t [J ]. J L igh tw are T ech, 1986, L T 24 ( 9) : 1367～ 1372.
纤维光学互连器件和无源器件 基本试验和测量程序 检查和测量 单模纤维光学器件偏振相关损耗-最新国标
纤维光学互连器件和无源器件基本试验和测量程序第3-2部分：检查和测量单模纤维光学器件偏振相关损耗1 范围本文件旨在测量单模纤维光学器件的偏振相关损耗（即偏振依赖性）。
本文件着重使用固定波长光源进行测量，因此适用于全波长偏振特性基本一致，可用单波长偏振特性表征的器件。
典型的单模纤维光学器件和无源器件，包括连接器、接续器、分路器、衰减器、隔离器和光开关等。
试验中观测到的传输损耗的最大变化量即为偏振相关损耗（PDL）。
本文件适用于宽带设备，不适用于窄带设备，如滤波器和复用器，参考IEC 61300-3-29进行此类测量。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
IEC 61300-3-29 纤维光学互连器件和无源器件基本试验和测量程序第3-29部分：检查和测量 DWDM器件光谱传递特性(Fibre optic interconnecting devices and passive components—Basic test and measurement procedures—Part 3-29: Examinations and measurements—Measurement techniques for characterising the amplitude of the spectral transfer function of DWDM components)3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
确定性 deterministic以一种可重复的方式扫描整个SOP空间的一个大子集的技术。
这种方法沿着预定的轨迹扫描邦加球（Poincaré sphere），以产生一个良好的近似的全球覆盖。
伪随机 pseudo-random通过光路中延迟的伪随机变化来扫描偏振的技术，通常利用运动中光纤回路的分布式延迟实现。
利用MATLAB-仿真偏振控制器(利用邦加球算法)
利用MATLAB，仿真偏振控制器（利用邦加球算法），验证固定偏振态到任意偏振态的转换，其结果布满整个邦加球-MATLAB simulation using polarimetric controller (with), fixed ball algorithm to any polarization transformation of polarization, and the result is full of whole nations plus the ballclearclc %QHQsubplot(1,2,1)[x,y,z]=sphere;mesh(x,y,z);xlabel('S1')ylabel('S2')zlabel('S3')box oncolormap(bone);hold on%入射光%I=[1;0;0;1]; %右旋圆偏振光(可见)%I=[1;0;0;-1]; %左旋圆偏振光%I=[1;1;0;0]; %水平线偏振光%I=[1;-1;0;0]; %垂直线偏振光(可见)%I=[1;0;1;0]; %45度线偏振光I=[1;0;-1;0]; %-45度线偏振光(可见)%I=[1;-0.2;-0.5;0.8994]; %某一椭圆偏振光plot3(I(2),I(3),I(4),'*') %画出入射光的偏振态位置%各波片的方位角theta1=rand(1,5000)*pi-pi/2;theta2=rand(1,5000)*pi-pi/2;theta3=rand(1,5000)*pi-pi/2;subplot(1,2,2)[x,y,z]=sphere;mesh(x,y,z);xlabel('S1')ylabel('S2')zlabel('S3')axis([-1,1,-1,1,-1,1]);box oncolormap(bone);%求出射光的偏振态hold onfor i=1:5000a=theta1(i);b=theta2(i);c=theta3(i);M3=Muller(a,pi/2);M2=Muller(b,pi);M1=Muller(c,pi/2);M=M3*M2*M1;O=M*I;O_1=O(2);O_2=O(3);O_3=O(4);plot3(O_1,O_2,O_3,'r*')hold onend1;偏振控制器，利用绑架球算法对QHQ型进行方位角的误差分析%已知输入输出，分析方位角误差clearclc%I=[1;0.2;0.4;0.8944]; %采用斯托克斯方法输入的情况。