Introducere în polarizare
Pe măsură ce lumina trece printr-un punct din spațiu, direcția și amplitudinea câmpului electric oscilant se deplasează pe o cale în timp. Un vector de câmp electromagnetic în unghi drept unul față de celălalt într-o secțiune transversală (un plan perpendicular pe direcția de avans) reprezintă un semnal de undă luminoasă 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 prin fibră optică.
Orice sistem de comunicare radio și de măsurare prin fibră optică este un dispozitiv capabil să analizeze interferența 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 stabile de polarizare. Deci, pentru a rezolva această problemă,fibre opticecare pot menține polarizarea au fost dezvoltate.
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 cu fibre, laserele cu fibră și modulatoarele electro-optice, au, de asemenea, pierderi dependente de polarizare care afectează performanța sistemului. Această problemă poate fi rezolvată prin utilizarea fibrelor optice speciale numite fibre PM.
Principiul fibrei PM
Dacă polarizarea luminii emise în fibră este coaxială cu o axă de birefringență, aceasta va rămâne chiar dacă fibra este îndoită. Conform principiului de cuplare a modului uniform, principiul fizic din spatele acestui fenomen poate fi înțeles. Din cauza fenomenului de birefringență puternică, 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), ea poate fi corelată eficient cu ambele moduri. Dacă diferența este suficient de mare, perturbarea generală a luminii se va schimba treptat și lent pentru a obține o cuplare eficientă a modului. Deci principiul fibrei PM face suficientă diferență.
Printre cele mai frecvente aplicații ale comunicației la distanță lungă cu fibră optică, fibra PM este folosită 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 axă lentă și axă rapidă, în care starea de polarizare de ieșire este imprevizibilă.
Din același motiv, câmpul electric intrăfibra opticătrebuie aliniat precis și precis cu axa principală a unei fibre optice (care este de obicei axa lentă în practica industrială). Dacă cablul de cale a fibrei PM 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 instalat pe fibra PM, iar în timpul instalării conectorului, stresul intern generat nu va face ca câmpul electric să fie proiectat pe axa optică neutilizată pe fibră.
Aplicații ale fibrei PM
Fibrele PM sunt utilizate în zonele în care deriva de polarizare nu este permisă, 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 de obicei necesită 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 păstrați toate tipurile de fibre optice în formă de reținere a polarizării.
Fibrele PM sunt utilizate în aplicații specifice, cum ar fi aplicațiile de detectare a fibrelor, interferometrie și distribuția cheilor cuantice. Este, de asemenea, utilizat în mod obișnuit în comunicațiile la distanță lungă între generatoarele laser și modulatoare, 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 monomod.
Cerințe pentru utilizarea fibrei 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.
Îmbinarea: Îmbinarea fibrelor PM ar trebui, de asemenea, făcută cu mare atenție. Când fibra este topită, axele X, Y și Z ar trebui să fie bine poziționate, iar poziționarea de rotație trebuie să fie bine poziționată, astfel încât bara de stres 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 afibrasecțiune transversală.
