基于Bi2O2S/PVA薄膜的全光纤偏振调制技术及其在光通信抗偏振损伤中的应用

（编辑推荐）本研究创新性地利用Bi2O2S/PVA薄膜的热光效应，实现了全光纤光子-光子偏振调制。通过980nm泵浦激光调控，信号光偏振方位角在0-420mW范围内线性旋转40.35°（R2=0.986），灵敏度达0.1024°/mW。该技术为长距离光通信中偏振相关损耗（PDL）和增益（PDG）问题提供了低成本解决方案，推动全光系统产业化发展。

　　

Highlight

【Bi₂O₂S制备与表征】

通过水热法合成Bi₂O₂S纳米片：将Bi(NO₃)₃·5H₂O与硫脲(CH₄N₂S)在NaOH溶液中反应，经离心洗涤获得。晶体结构分析显示其晶格条纹间距与光-物质相互作用原理高度匹配，这种特性显著增强了双折射效应。

【实验装置】

如图3所示，采用975nm激光二极管(LD)作为控制器，1550nm可调谐激光源(TLS)经偏振控制器(PC)产生线偏振光。通过980/1550波分复用器(WDM)将控制光与信号光耦合至2mm×2mm Bi₂O₂S薄膜调制器，薄膜独特的各向异性使其成为理想的偏振旋转介质。

【结果与讨论】

当泵浦功率从0mW增至420mW时：

• 偏振方位角呈线性变化（0°→40.35°），灵敏度0.1024°/mW

• 系统保持优异线性度（R²=0.986）

• 输出光偏振度(DOP)始终维持在100%附近

热光效应导致Bi₂O₂S折射率变化是偏振旋转的主因，对比实验显示移除薄膜后偏振旋转几乎不可测。

【结论】

这项"光子开关"技术首次在C波段实现全光纤偏振调控，其高线性度和稳定性为工业4.0时代的光通信系统提供了对抗偏振损伤的新武器。就像给光纤装上了"偏振方向盘"，未来可通过智能算法实现动态补偿，解决长距离传输中的信号失真难题。