For speckle pattern-based wavemeters or spectrometers, the intermodal and the chromatic dispersion of the diffusion waveguide are key factors in determining the wavelength resolution. In this study, we propose a new mechanism to modulate the fiber speckles aside from the dispersion related effect. The polarization modulation is introduced in a rectangular core fiber (RCF) by using an in-line polarization rotator (IPR). The IPR can rotate the polarization angle at different wavelengths. Interestingly, it is observed that the modulated speckle patterns appear periodically similar, and they present more variations when compared to unmodulated ones. The theoretical simulation indicates that the polarization exerts an influence on the fiber speckles by modulating the mode coupling coefficients when light is coupled into the RCF. In the demonstration experiment, we first built a precise laser frequency tuning system based on an electro-optic modulator and a microwave source. By comparing the recorded speckles with and without polarization modulation, the former speckles have lower correlations, which are evaluated using the Arc Cosine Similarity algorithm. Reconstructing the spectrum of speckles, the smallest detectable wavelength that can be detected with polarization modulation is 0.2 fm. The experimental results prove that the polarization modulation is a convenient and effective method to enhance the speckle’s wavelength sensitivity. In addition, this study paves a new way to design high-resolution wavemeters with shorter, more compact optical waveguides.

中文翻译：

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基于光纤散斑偏振调制的高分辨率波表

对于基于斑点图案的波长计或光谱仪，扩散波导的联运模式和色散是确定波长分辨率的关键因素。在这项研究中，我们提出了一种除了色散相关效应以外的一种调制纤维斑点的新机制。通过使用在线偏振旋转器（IPR）将偏振调制引入矩形芯光纤（RCF）中。IPR可以旋转不同波长的偏振角。有趣的是，观察到调制的散斑图样周期性地相似，并且与未调制的散斑图样相比，它们呈现出更多的变化。理论仿真表明，当光耦合到RCF中时，偏振通过调制模式耦合系数对光纤散斑产生影响。在演示实验中，我们首先建立了一个基于电光调制器和微波源的精密激光频率调谐系统。通过比较带和不带偏振调制的记录斑点，前一个斑点的相关性较低，可以使用反余弦相似度算法对其进行评估。重建斑点的光谱，可以通过偏振调制检测到的最小可检测波长为0.2 fm。实验结果表明，偏振调制是提高散斑波长灵敏度的一种便捷有效的方法。此外，这项研究为采用更短，更紧凑的光波导设计高分辨率波表开辟了一条新途径。我们首先建立了一个基于电光调制器和微波源的精密激光频率调谐系统。通过比较带和不带偏振调制的记录斑点，前一个斑点的相关性较低，可以使用反余弦相似度算法对其进行评估。重建斑点的光谱，可以通过偏振调制检测到的最小可检测波长为0.2 fm。实验结果表明，偏振调制是提高散斑波长灵敏度的一种便捷有效的方法。此外，这项研究为采用更短，更紧凑的光波导设计高分辨率波表开辟了一条新途径。我们首先建立了一个基于电光调制器和微波源的精密激光频率调谐系统。通过比较带和不带偏振调制的记录斑点，前一个斑点的相关性较低，可以使用反余弦相似度算法对其进行评估。重建斑点的光谱，可以通过偏振调制检测到的最小可检测波长为0.2 fm。实验结果表明，偏振调制是提高散斑波长灵敏度的一种便捷有效的方法。此外，这项研究为采用更短，更紧凑的光波导设计高分辨率波表开辟了一条新途径。使用反余弦相似度算法进行评估。重建斑点的光谱，可以通过偏振调制检测到的最小可检测波长为0.2 fm。实验结果表明，偏振调制是提高散斑波长灵敏度的一种便捷有效的方法。此外，这项研究为采用更短，更紧凑的光波导设计高分辨率波表开辟了一条新途径。使用反余弦相似度算法进行评估。重建斑点的光谱，可以通过偏振调制检测到的最小可检测波长为0.2 fm。实验结果表明，偏振调制是提高散斑波长灵敏度的一种便捷有效的方法。此外，这项研究为采用更短，更紧凑的光波导设计高分辨率波表开辟了一条新途径。