Introduktion till polarisering
När ljus passerar genom en punkt i rymden, färdas riktningen och amplituden för det oscillerande elektriska fältet längs en bana över tiden. En elektromagnetisk fältvektor i rät vinkel mot varandra i ett tvärsnitt (ett plan vinkelrätt mot framriktningen) representerar en polariserad ljusvågssignal. Polarisationen definieras med hjälp av den elektriska fältvektorn som en funktion av tiden, i enlighet med mönstret som spåras över tvärsnittet. Polarisering kan delas in i linjär, elliptisk eller cirkulär polarisation, varav linjär polarisation är den enklaste. Polarisering av något slag är ett problem vid fiberoptisk transmission.
Alla radiokommunikations- och fiberoptiska mätsystem är en enhet som kan analysera störningar mellan två typer av ljusvågor. Vi kan inte använda informationen som ges av interferensen om inte amplituderna för kombinationerna förblir stabila över tiden, det vill säga ljusvågorna är i samma polarisationstillstånd. I detta fall är det nödvändigt att använda optiska fibrer som kan överföra stabila polarisationstillstånd. Så för att lösa detta problem,optiska fibrersom kan upprätthålla polarisering utvecklades.
Vad är PM-fiber?
Diffusionen av ljusets polarisering i fibern blir okontrollerad (beroende på våglängden) och beror på eventuell böjning av fibern samt temperaturtillståndet. Särskilda optiska fibrer behövs för att uppnå de önskade optiska egenskaperna, som påverkas av ljusets polarisering när det passerar genom fibern. Många system, såsom fiberinterferometrar och sensorer, fiberlasrar och elektrooptiska modulatorer, har också polarisationsberoende förluster som påverkar systemets prestanda. Detta problem kan lösas genom att använda speciella optiska fibrer som kallas PM-fibrer.
Principen för PM Fiber
Om polariseringen av ljuset som emitteras in i fibern är koaxiell med en dubbelbrytningsaxel, kommer den att förbli så även om fibern är böjd. Enligt principen om enhetlig modkoppling kan den fysiska principen bakom detta fenomen förstås. På grund av det starka dubbelbrytningsfenomenet är utbredningskonstanterna för de två polarisationsmoderna olika, så det relativa mötet mellan de involverade moderna tenderar att driva snabbt. Så länge som någon interferens längs ljuset har en effektiv rumslig Fourier-komponent (och ett vågtal som motsvarar skillnaden mellan utbredningskonstanterna för de två moderna), kan den därför effektivt anpassas till båda moderna. Om skillnaden är tillräckligt stor kommer den allmänna störningen i ljuset att förändras gradvis och långsamt för att uppnå effektiv lägeskoppling. Så principen med PM-fiber gör tillräckligt stor skillnad.
Bland de vanligaste tillämpningarna av optisk fiber långdistanskommunikation används PM-fiber för att introducera ljus från en plats till en annan i tillståndet av linjär polarisation. För att uppnå detta resultat måste flera villkor vara uppfyllda. Ingångsfibern måste vara mycket polariserad för att undvika sändning av långsamma axel- och snabbaxellägen, i vilka utgångspolarisationstillståndet är oförutsägbart.
Av samma anledning har det elektriska fältet inden optiska fibernmåste justeras exakt och noggrant med huvudaxeln för en optisk fiber (som vanligtvis är den långsamma axeln i industriell praxis). Om PM-fibervägskabeln är sammansatt av segmenterade fibrer anslutna med fiberanslutningar eller skarvförband, är matchande fiberrotation och positionering ett mycket kritiskt problem. Dessutom måste kontakten installeras på PM-fibern, och under installationen av kontakten kommer den inre spänningen som genereras inte att orsaka att det elektriska fältet projiceras på den optiska axeln som inte används på fibern.
Tillämpningar av PM-fiber
PM-fibrer används i områden där polarisationsdrift inte är tillåten, såsom temperaturförändringar. Exempel på detta är fiberinterferometrar och vissa fiberlasrar. Nackdelen med att använda sådana fibrer är att de vanligtvis kräver exakt orientering av polarisationen, vilket kan orsaka mer problem. Samtidigt är utbredningsförlusten högre än för vanliga optiska fibrer, och det är svårt att hålla alla typer av optiska fibrer i polarisationsbevarande form.
PM-fibrer används i specifika applikationer som fiberavkänningsapplikationer, interferometri och kvantnyckeldistribution. Det används också ofta i långdistanskommunikation mellan lasergeneratorer och modulatorer, som kräver polariserat ljus som ingång. Den används sällan för långdistansöverföring eftersom PM-fiber är mycket dyrt och har en högre dämpning än singelmodsfiber.
Krav på användning av PM-fiber
Terminal: När terminalen på en PM-fiber är en optisk kontakt, är det viktigt att ansluta spänningsstaven till kontakten, vanligtvis med hjälp av en nyckel.
Skarvning: Skarvning av PM-fibrer bör också göras mycket noggrant. När fibern är smält bör X-, Y- och Z-axlarna vara välplacerade och rotationspositioneringen måste vara välplacerad så att spänningsstången kan positioneras exakt.
Ett annat krav är att infallsförhållandet i änden av fibern måste överensstämma med riktningen för den tvärgående huvudaxeln förfiberntvärsnitt.
