利用二维单光子探测器阵列解析多模光纤中的偏振相关模式动力学

监测多模光纤中的偏振动力学对于一系列应用至关重要，涵盖从光通信到传感等领域。虽然多模光纤的模式行为通过干涉测量和先进检测技术已得到充分理解，但大多数研究聚焦于特定模式的单一偏振态，而另一偏振态的空间模式动力学尚未被探索。在光纤中传输空间模式时，多种光学现象可能因应力诱导的光纤形变而产生。这些现象包括模式有效折射率的变化、模态色散以及偏振相关模式耦合。观察此类模式行为通常需要复杂的系统，如多轴干涉测量。在本文中，我们利用二维单光子雪崩二极管（SPAD）阵列在双轴配置下，对两模光纤中的空间模式动力学进行了准实时观测，条件为不同的光纤形变状态。通过利用SPAD阵列的时间分辨能力，我们捕捉了光纤中两个空间模式在非受控形变引起的应力下的模式行为，实现了对模式空间相关性的直接观测。此外，我们在受控光纤构型下展示了双偏振模式动力学，其中模式行为在可接受误差范围内保持稳定。我们的工作为探索基础和应用光学以及生物系统中的偏振相关现象开辟了新途径。