Отказ от простого одномодового волокна

Одномодовое волокно имеет фактически две поляризационные моды. В "обычных" волокнах эти две моды почти вырождены, но есть остаточное двулучепреломление, которое изменяет состояние поляризации как распространение света. В кольцевом интерферометре на данной позиции обе противонаправленные волны имеют различные состояния поляризации и поэтому не имеют одинаковых показателей преломления, двулучепреломление дает ложную разность фаз на выходе. Примененяя общую линейную теорию сетей, можно показать, что если поляризатор размещается на входе и на выходе волокна, фазы волн, передаваемых в противоположных направлениях, прекрасно уравниваются [6]. Принимая во внимание двулучепреломление разделителя-объединителя кольцевого интерферометра, один поляризатор должен быть расположен в общем взаимном порту [4,5,6]: свет отфильтрован на входе, и две волны, которые возвращаются через этот же поляризатор на выходе, прекрасно совпадают по фазе. Некоторый контроль поляризации необходим, поскольку в худшем случае свет может вернуться в скрещенное состояние, приводя к затуханию сигнала.

Однако отказ от практической поляризации не бесконечен, и остается остаточная разность фаз между обеими противонаправленными волнами. Было показано, что с обычными одномодовыми волокнами ошибки смещения ограничены, при отклонении амплитуды соотношение ε поляризатора не его интенсивность соотношения ε² [30]: ошибку измерения максимальной фазы из 10⁻⁷ рад затем потребует отклонение порядка от 140 дБ, а не 70 дБ, как может сначала следует надеяться!

Фактически ввод амплитуды А фильтруется поляризатором на входе, и ее параллельная компонента A₁ передается как скрещенная компонента А ₂ ослабленная (Рисунок 3.29). Основной компонент A ₁ разбивается и распространяется в противоположных направлениях вдоль кольцевого интерферометра и дает на выходе катушки две волны соответственно, амплитуды компонент А ₁₁ и А' ₁₁ в передаваемом состоянии и компоненты А ₁₂ и A' ₁₂ в скрещенном состоянии:

• два основных компонента А ₁₁ и А' ₁₁, которые в том же состояние на выходе как А ₁ на входе, интерферируют по фазе (в отсутствие вращения) и с теми же модулями | А ₁₁| = | А' ₁₁| из взаимности.

• два вторичных компонента А ₁₂ и A' ₁₂, которые связаны в скрещенных модах с теми же модулями (| А ₁₂|=| A' ₁₂|), но они имеют паразитную разность фаз ΔФ₁₂, поскольку волны не проходили именно тот же путь в противоположном направлении.

Аналогичным образом вход пересекла компонента A ₂ с двумя компонентами амплитуд А ₂₂ и A' ₂₂ в тех же скрещенных состояниях и две компоненты А ₂₁ и A' ₂₁, которые соответствуют свету, возвращающемуся обратно в передаваемом состоянии:

• две компоненты и А ₂₂ и A' ₂₂ также в фазе, потому что взаимосвязаны; но, поскольку они дважды ослабляются (на входе и на выходе), эти составляющие могут быть проигнорированы.

• Два вторичные компоненты А ₂₁ и A' ₂₁ также имеют те же модули, но они также интерферируют с паразитной разностью фаз ΔФ₂₁, которая равна ΔФ₁₂ в связи с взаимностью скрещенных устойств связи (см. раздел 3.2.1).

Эти обе паразитные пары (А ₁₂, A' ₁₂) и (А ₂₁, A' ₂₁) ведут себя по-разному. Первая пара (А ₁₂, A' ₁₂) является поперечно поляризованной по отношению к основной паре (А ₁₁, А' ₁₁), и ее интенсивность просто добавляется. Поскольку основной сигнал интерференции и ложным сигналом является , a фазовая ошибка уступает в основном сигнеле:

(3.24)

где интенсивность поляризации поперечной связи в кольцевом интерферометре. Эта составляющая ошибки уменьшается при интенсивности отношения пропорционально ε² из поляризатора.

С другой стороны, вторая пара (А ₂₁, A' ₂₁) имеет то же состояние поляризации, что и основная пара (А ₁₁, А' ₁₁), и их интерференция имеется между (А ₁₁ + А ₂₁) и (А' ₁₁ и А' ₂₁) вместо между А ₁₁ и А' ₁₁. Фазовая диаграмма (Рисунок 3.30) показывает, что это дает фазовую ошибку , ограниченную соотношением

(3.25)

Обратите внимание, что ее точное значение зависит не только от , но и от разности фаз между основными компонентами (А ₁₁, А' ₁₁) и паразитными компонентами, (А ₂₁, А' ₂₁).

На самом деле, это также можно считать, что основная волна интерференции служит локальным осциллятором для обнаружения когеренции (см. приложение 1) ложных сигналов [31]. С помощью можно представить коэффициент интенсивности поляризации света на входе, имеем и

(3.26)

Этот вторая составляющая ошибки уменьшается только по амплитуде отклонением соотношения ε вместо ε² в первом случае, который дает большую разницу, поскольку ε гораздо меньше, чем единица.

Первая составляющая ошибки часто классифицируется как ошибка «типичной интенсивности», в то время как вторая классифицируется как ошибка «типичной амплитуды». Оба эффекта могут быть далее уменьшены управлением поляризацией для оптимизации выравнивания поляризации на входе и на выходе, что уменьшает и ; тем не менее, это улучшение ограничено, поскольку трудно ограничить их значения ниже 10^–2 в долгосрочной перспективе.