在发射器应用中,激光器与回路紧密结合,使光源保持单极化,无论是 TE 光还是 TM 光,都能高效地耦合进单模光纤。对于硅光器件来说,通常更倾向于传导TE模式的光。
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然而,在接收端,光通过单模光纤时会受到温度和应变变化的影响,导致极化状态无法维持,产生缓慢的时间变化。特别是经过光纤,弯曲和应变都会引起相干串扰和偏振模式耦合,产生随机双折射。
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那么,如何使接收端回路对极化不敏感呢?
一种简单方法是使用保偏光纤,其中偏振光可称为 o 光和 e 光,或者更常见的 p 光和 s 光。
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但保偏光纤在成本上并不具有优势,特别是在多波长激光器应用中,所需的保偏光纤数量增多,且对波导结构设计的要求也更高。
另外,在通断调制(OOK)系统中,信号是通过“有光”和“无光”之间切换来传输的。只要探测器能够检测到光的存在或缺失,就可以恢复出原始的数字信号,而无需考虑光的偏振状态。
还有一种是采用偏振分集方案,比如使用偏振分光光栅耦合器 (PSGC)或旋转器 (PSR)。即先通过偏振分光光栅或者旋转器将光的偏振态分开,输出至两个TE偏振的波导。
比如使用光栅耦合器实现偏振分集:
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也可以使用旋转器 (PSR)实现偏振分集:
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如果要重新耦合至光纤,可以使用两个完全相同的回路来实现,包括相匹配的环形谐振器或者滤波器。
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上面的偏振分集方案的实现需要两个光子回路,这样会会增加芯片面积和功耗。那能不能只用一个光子回路?
可以采用主动偏振管理方法,使用有源偏振控制器和两个移相器来调整光纤中 TE 和 TM 极化的相位和振幅,以实现匹配。
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这种方案不仅能将任意偏振态的光转换为单一的 TE 偏振,还能在逆向过程中产生任何所需的极化输出状态。
感谢阅读,若有表述不准确的地方望见谅,并请留言指教,谢谢!