Introducere în polarizare
Pe măsură ce lumina trece printr-un punct din spațiu, direcția și amplitudinea câmpului electric oscilant se deplasează de-a lungul unei căi în timp. Un vector de câmp electromagnetic în unghi drept unul cu celălalt într-o secțiune transversală (un plan perpendicular pe direcția de avans) reprezintă un semnal de undă de lumină polarizată. Polarizarea este definită folosind vectorul câmpului electric în funcție de timp, în conformitate cu modelul trasat pe secțiunea transversală. Polarizarea poate fi împărțită în polarizare liniară, eliptică sau circulară, dintre care polarizarea liniară este cea mai simplă. Polarizarea de orice fel este o problemă în transmisia cu fibră optică.
Orice sistem de comunicații radio și de măsurare a fibrelor optice este un dispozitiv capabil să analizeze interferențele dintre două tipuri de unde luminoase. Nu putem folosi informațiile date de interferență decât dacă amplitudinile combinațiilor rămân stabile în timp, adică undele luminoase sunt în aceeași stare de polarizare. În acest caz, este necesar să se utilizeze fibre optice capabile să transmită stări de polarizare stabile. Deci, pentru a rezolva această problemă, au fost dezvoltate fibre optice care pot menține polarizarea.
Ce este fibra PM?
Difuzia polarizării luminii în fibră devine necontrolată (în funcție de lungimea de undă) și depinde de orice îndoire a fibrei, precum și de starea temperaturii. Sunt necesare fibre optice speciale pentru a obține proprietățile optice dorite, care sunt afectate de polarizarea luminii pe măsură ce trece prin fibră. Multe sisteme, cum ar fi interferometrele și senzorii de fibre, lasere de fibră și modulatori electro-optici, au și pierderi dependente de polarizare care afectează performanța sistemului. Această problemă poate fi rezolvată folosind fibre optice speciale numite fibre PM.
Principiul fibrei PM
Dacă polarizarea luminii emise în fibră este coaxială cu o axă birefringentă, va rămâne așa chiar dacă fibra este îndoită. Conform principiului cuplării uniforme, principiul fizic din spatele acestui fenomen poate fi înțeles. Datorită fenomenului birefringenței puternice, constantele de propagare ale celor două moduri de polarizare sunt diferite, astfel încât întâlnirea relativă a modurilor implicate tinde să derive rapid. Prin urmare, atâta timp cât orice interferență de-a lungul luminii are o componentă Fourier spațială eficientă (și un număr de undă corespunzător diferenței dintre constantele de propagare ale celor două moduri), poate fi potrivită în mod eficient cu ambele moduri. Dacă diferența este suficient de mare, perturbarea generală a luminii se va schimba treptat și încet pentru a realiza o cuplare eficientă a modului. Prin urmare, principiul fibrei PM face diferența suficientă.
Printre cele mai frecvente aplicații ale comunicației pe distanță lungă a fibrelor optice, fibra PM este utilizată pentru a introduce lumina dintr-un loc în altul în starea de polarizare liniară. Pentru a obține acest rezultat, trebuie îndeplinite mai multe condiții. Fibra de intrare trebuie să fie foarte polarizată pentru a evita transmiterea modurilor de axe lentă și axă rapidă, în care starea de polarizare a ieșirii este imprevizibilă.
Din același motiv, câmpul electric din fibra optică trebuie să fie aliniat precis și precis cu axa principală a unei fibre optice (care este de obicei axa lentă în practica industrială). În cazul în care cablul de cale PM a fibrelor este compus din fibre segmentate conectate prin conectori de fibre sau îmbinări de îmbinare, potrivirea rotației și poziționării fibrelor este o problemă foarte critică. În plus, conectorul trebuie să fie instalat pe fibra PM și, în timpul instalării conectorului, tensiunea internă generată nu va face ca câmpul electric să fie proiectat pe axa optică neutilizată pe fibră.
Aplicații ale fibrelor PM
Fibrele PM sunt utilizate în zone în care nu este permisă derivarea polarizării, cum ar fi schimbările de temperatură. Exemple în acest sens sunt interferometrele cu fibre și unele lasere cu fibră. Dezavantajul utilizării unor astfel de fibre este că acestea necesită de obicei o orientare precisă a polarizării, ceea ce poate cauza mai multe probleme. În același timp, pierderea de propagare este mai mare decât cea a fibrelor optice standard și este dificil să se păstreze toate tipurile de fibre optice sub formă de polarizare.
Fibrele PM sunt utilizate în aplicații specifice, cum ar fi aplicațiile de detectare a fibrelor, interferometria și distribuția cuantică a cheilor. De asemenea, este utilizat în mod obișnuit în comunicațiile la distanță între generatoarele și modulatoarele laser, care necesită lumină polarizată ca intrare. Este rar folosit pentru transmisia pe distanțe lungi, deoarece fibra PM este foarte scumpă și are o atenuare mai mare decât fibra monomodă.
Cerințe pentru utilizarea fibrelor PM
Terminal: Când terminalul unei fibre PM este un conector optic, este important să conectați tija de tensiune la conector, de obicei prin intermediul unei chei.
Împletirea: îmbinarea fibrelor PM trebuie făcută, de asemenea, cu multă atenție. Când fibra este fuzionată, axele X, Y și Z trebuie să fie bine poziționate și poziționarea rotației trebuie să fie bine poziționată, astfel încât bara de solicitare să poată fi poziționată cu precizie.
O altă cerință este ca starea incidentă la capătul fibrei să fie în concordanță cu direcția axei principale transversale a secțiunii transversale a fibrei.
