保偏光纤（Polarization-Maintaining Fiber, PM Fiber）是一种特殊设计的光纤，能够在传输过程中保持光信号的偏振状态不变。普通光纤在传输过程中容易受到外界干扰（如弯曲、压力、温度变化等），导致光信号的偏振态发生变化，而保偏光纤通过特殊结构设计，有效减少了这些干扰对偏振态的影响。

保偏光纤的核心特点

保持偏振态：
保偏光纤的主要功能是保持输入光的偏振态，确保光信号在传输过程中偏振方向不发生变化。
高双折射效应：
保偏光纤通过引入高双折射效应，使两个正交偏振模式（通常是x和y方向）的传播常数差异显著增大。这种设计使得两个模式的相位速度不同，从而减少模式间的耦合。
特殊结构设计：
保偏光纤通常通过在纤芯周围引入不对称的应力区或几何结构，产生高双折射效应。常见的结构包括：
熊猫光纤（Panda Fiber）：在纤芯两侧对称排列两个圆形应力区。
领结光纤（Bow-Tie Fiber）：在纤芯两侧对称排列两个领结形应力区。
椭圆包层光纤：通过椭圆形的包层或纤芯产生双折射。

工作原理
保偏光纤通过在纤芯中引入高双折射效应，使得两个正交偏振模式的传播速度不同。这种设计使得两个模式之间的耦合被显著抑制，从而确保输入光的偏振态在传输过程中保持不变。

主要应用
保偏光纤广泛应用于需要保持偏振态稳定的领域，包括：
光纤传感：用于干涉仪、陀螺仪等精密测量设备。
量子通信：用于传输量子态信息，确保偏振态的稳定性。
相干光通信：用于长距离光纤通信系统，减少偏振态变化对信号的影响。
激光器系统：用于保持激光输出的偏振态。

优势
高偏振保持能力：能够有效减少模式耦合，保持偏振状态。
低偏振串扰：两个正交偏振模式之间的串扰极低。
适用于高精度应用：在需要高偏振稳定性的领域表现优异。

挑战
成本较高：制造工艺复杂，成本高于普通光纤。
对准要求严格：输入光的偏振方向需要与光纤的双折射轴精确对准，否则会降低性能。

总结

保偏光纤是一种通过高双折射效应和特殊结构设计来保持光信号偏振态的光纤。它在光纤传感、量子通信、相干光通信等领域具有重要应用，目前最常用的为熊猫型保偏光纤（如开篇图示结构）