偏光コントローラ

偏光コントローラは光の偏光状態を変更できる光学装置である。^[1]

偏光コントローラは、通常は手動調整またはジェネレータからの電気信号によって、または自動フィードバックを使用して、フィードバックなしで操作できます。自動フィードバックを使用すると、高速偏光追跡が可能になります。偏光コントローラには、固定された既知の偏光を任意の偏光に変換するタスクがあります。偏光状態は、偏光状態の方位角と楕円角などの 2 つの自由度によって定義されるため、このような偏光コントローラには 2 つの自由度が必要です。任意の偏光を固定された既知の偏光に変換するタスクについても同様です。

さらに難しいのは、任意の偏光を別の任意の偏光に変換することです。ただし、これには 2 つの自由度が必要です。このような偏光コントローラは、たとえば、光路上に 3 つの回転可能な波長板をカスケード接続することで実現できます。最初の1/4 波長板は入射楕円偏光を直線偏光に変換するように配向され、1/2 波長板はこの直線偏光を別の直線偏光に変換し、2 番目の 1/4 波長板は他の直線偏光を目的の楕円出力偏光に変換します。3 つの回転可能な波長板の位置によって、もちろん 3 つの自由度が提供されますが、この場合は、1 つの自由度が、 1/2 波長板の前 (したがって後ろも) の直線偏光の選択によって消費されます。

偏光コントローラは、たとえばファイバーピグテール U ベンチを介して自由空間光学系で実装できます。その場合、光はファイバーから出て、偏光を調整できるように自由に回転できる 3 つの波長板を通過し、その後ファイバーに戻ります。偏光コントローラは、オールファイバー ソリューションで実装することもできます。その場合、光の偏光は、ファイバー自体に制御されたストレスを適用することによって変更されます。

自動フィードバック機能を備えた偏光コントローラには、集積光学ニオブ酸リチウム（LiNbO ₃）デバイスが非常に適しています。^{[2] [3] [4] [5]}ポアンカレ球上で最大100 krad/sの追跡速度を備えた偏光コントローラが市販されています（下部の外部リンクを参照）。

任意の偏光を目的の偏光に変換するだけでなく、この偏光とその直交偏光間の位相シフトも制御する必要がある場合は、3 つの自由度が必要です。追跡速度 20 krad/s の実装については、^{[6] [7]で説明されています。この方法で、} BB84または同様の量子暗号化プロトコルの実装のために、正規化されたストークス空間全体を安定化できます。別のアプリケーション シナリオは、コヒーレント光給電によるフェーズド アレイです。

• 偏波スクランブル
• ファイバースクイーザー

• 「3 ステージ偏光コントローラのオンライン シミュレーション」。eigensolution.com。
• 「100 krad/s 偏光コントローラ/トラッカー/デマルチプレクサ」。Novoptel。