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保偏光纤是在单模光纤的基础上,由于特殊的纤芯结构或在包层中形成特殊的应力,这样就导致了在光纤横截面上不同的折射率分布,从而产生高的双折射效应,以保持光纤中偏振模式的稳定传输,几乎可以在任何环境条件中运用,再加上能与普通的单模光纤所兼容,因此在光纤通信和光纤传感领域都应用广泛。现如今光纤已经被制成光信息处理设备和光纤传感器,并大量的应用在航天航海、交通运输、石油开采、电力传输、医疗卫生、结构检测、科学研究等众多领域,解决了部分行业一直存在的技术瓶颈。 本文首先介绍了光纤传感器的发展和应用,特别是保偏光纤在光纤陀螺、偏振耦合器和偏振控制器中的应用;其次阐述了保偏光纤的传输原理,介绍了保偏光纤的结构、偏振光在保偏光纤中偏振态的演化以及保偏光纤的传输模式;接下来介绍了光束传播法的理论基础,并且运用光束传播法计算出锥形的单模光纤、弯曲的单模光纤、保偏光纤的模式和双折射效应、弯曲的保偏光纤、光子晶体光纤的模式和双折射效应;最后为了验证理论计算的合理性,应用单模光纤和保偏光纤做了一些相关的实验,测量了相关的实验数据并进行了分析,得到和理论基本一致的结论。 在运用光束传播法对锥形的单模光纤计算时,得到了在锥顶直径越小时,出现的干涉谱越明显的结论,也就是说当光纤被拉细到一定的程度时才会出现干涉,光纤被拉得细出现干涉谱的效果也明显。理论计算弯曲的单模光纤随着外界环境折射率的增加传感器的灵敏度也在增加的,而弯曲的保偏光纤也出现同样的结果,却对温度却不敏感;在环形镜中的保偏光纤传感器对外界环境折射率不敏感,却对温度很敏感。