Εισαγωγή στην πόλωση
Καθώς το φως περνά μέσα από ένα σημείο στο διάστημα, η κατεύθυνση και το πλάτος του ταλαντευόμενου ηλεκτρικού πεδίου ταξιδεύει κατά μήκος μιας διαδρομής με την πάροδο του χρόνου. Ένας φορέας ηλεκτρομαγνητικού πεδίου σε ορθή γωνία μεταξύ τους σε ένα εγκάρσιο τμήμα (ένα επίπεδο κάθετο προς την κατεύθυνση της εκ των προτέρων) αντιπροσωπεύει ένα πολωμένο σήμα κύματος φωτός. Η πόλωση ορίζεται χρησιμοποιώντας το ηλεκτρικό διάνυσμα πεδίου ως συνάρτηση του χρόνου, σύμφωνα με το μοτίβο που ανιχνεύεται σε όλη την διατομή. Η πόλωση μπορεί να διαιρεθεί σε γραμμική, ελλειπτική ή κυκλική πόλωση, της οποίας η γραμμική πόλωση είναι η απλούστερη. Πόλωση οποιουδήποτε είδους είναι ένα πρόβλημα στη μετάδοση οπτικών ινών.
Κάθε σύστημα ραδιοεπικοινωνίας και μέτρησης οπτικών ινών είναι μια συσκευή ικανή να αναλύει παρεμβολές μεταξύ δύο τύπων κυμάτων φωτός. Δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις πληροφορίες που δίνονται από την παρεμβολή, εκτός αν τα πλάτη των συνδυασμών παραμένουν σταθερά με την πάροδο του χρόνου, δηλαδή τα κύματα φωτός βρίσκονται στην ίδια κατάσταση πόλωσης. Σε αυτή την περίπτωση είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν οπτικές ίνες ικανές να μεταδίδουν σταθερές καταστάσεις πόλωσης. Έτσι, προκειμένου να λυθεί αυτό το πρόβλημα, αναπτύχθηκαν οπτικές ίνες που μπορούν να διατηρήσουν την πόλωση.
Τι είναι η ίνα PM;
Η διάχυση της πόλωσης του φωτός στην ίνα γίνεται ανεξέλεγκτη (ανάλογα με το μήκος κύματος) και εξαρτάται από οποιαδήποτε κάμψη της ίνας καθώς επίσης και την κατάσταση θερμοκρασίας. Ειδικές οπτικές ίνες απαιτούνται για την επίτευξη των επιθυμητών οπτικών ιδιοτήτων, οι οποίες επηρεάζονται από την πόλωση του φωτός καθώς περνά μέσα από την ίνα. Πολλά συστήματα, όπως τα ιντερφερόμετρα ινών και αισθητήρες, τα λέιζερ ινών, και οι ηλεκτρο-οπτικοί διαμορφωτές, έχουν επίσης τις πόλωση-εξαρτώμενες απώλειες που επηρεάζουν την απόδοση συστημάτων. Αυτό το πρόβλημα μπορεί να λυθεί με τη χρήση ειδικών οπτικών ινών που ονομάζονται ίνες PM.
Η αρχή της ίνας PM
Εάν η πόλωση του φωτός που εκπέμπεται στην ίνα είναι ομοαξονική με έναν άξονα birefringence, θα παραμείνει έτσι ακόμα κι αν η ίνα είναι λυγισμένη. Σύμφωνα με την αρχή της ομοιόμορφης σύζευξης τρόπου, η φυσική αρχή πίσω από αυτό το φαινόμενο μπορεί να γίνει κατανοητή. Λόγω του ισχυρού φαινομένου birefringence, οι σταθερές διάδοσης των δύο τρόπων πόλωσης είναι διαφορετικές, έτσι η σχετική συνάντηση των τρόπων που εμπλέκονται τείνει να παρασύρεται γρήγορα. Επομένως, εφόσον οποιαδήποτε παρεμβολή κατά μήκος του φωτός έχει ένα αποτελεσματικό χωρικό συστατικό Fourier (και έναν αριθμό κύματος που αντιστοιχεί στη διαφορά μεταξύ των σταθερών διάδοσης των δύο τρόπων), μπορεί να αντιστοιχηθεί αποτελεσματικά και στις δύο λειτουργίες. Εάν η διαφορά είναι αρκετά μεγάλη, η γενική διαταραχή στο φως θα αλλάξει σταδιακά και αργά για να επιτευχθεί αποτελεσματική σύζευξη λειτουργίας. Έτσι, η αρχή της ίνας PM κάνει αρκετή διαφορά.
Μεταξύ των πιο κοινών εφαρμογών της οπτικής ίνας επικοινωνίας μεγάλων αποστάσεων, PM ίνα χρησιμοποιείται για να εισαγάγει το φως από το ένα μέρος στο άλλο στην κατάσταση της γραμμικής πόλωσης. Για να επιτευχθεί αυτό το αποτέλεσμα, πρέπει να πληρούνται διάφορες προϋποθέσεις. Η ίνα εισόδου πρέπει να είναι ιδιαίτερα πολωμένη για να αποφευχθεί η μετάδοση των λειτουργιών αργού άξονα και γρήγορου άξονα, στις οποίες η κατάσταση πόλωσης εξόδου είναι απρόβλεπτη.
Για τον ίδιο λόγο, το ηλεκτρικό πεδίο στην οπτική ίνα πρέπει να ευθυγραμμιστεί με ακρίβεια και ακρίβεια με τον κύριο άξονα μιας οπτικής ίνας (που είναι συνήθως ο αργός άξονας στη βιομηχανική πρακτική). Εάν το καλώδιο διαδρομής ινών PM αποτελείται από τις τμηματικές ίνες που συνδέονται με τους συνδετήρες ινών ή τις ενώσεις συγκόλλησης, η αντιστοιχία της περιστροφής ινών και της τοποθέτησης είναι ένα πολύ κρίσιμο πρόβλημα. Επιπλέον, ο συνδετήρας πρέπει να εγκατασταθεί στην ίνα PM, και κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης του συνδετήρα, η εσωτερική πίεση που παράγεται δεν θα αναγκάσει το ηλεκτρικό πεδίο για να προβληθεί επάνω στον οπτικό άξονα που δεν χρησιμοποιείται στην ίνα.
Εφαρμογές της ίνας PM
Οι ίνες PM χρησιμοποιούνται σε περιοχές όπου η μετατόπιση πόλωσης δεν επιτρέπεται, όπως οι αλλαγές θερμοκρασίας. Παραδείγματα αυτού είναι ιντερφερόμετρα ινών και μερικά λέιζερ ινών. Το μειονέκτημα της χρήσης τέτοιων ινών είναι ότι συνήθως απαιτούν ακριβή προσανατολισμό της πόλωσης, η οποία μπορεί να προκαλέσει περισσότερα προβλήματα. Ταυτόχρονα, η απώλεια διάδοσης είναι υψηλότερη από εκείνη των τυποποιημένων οπτικών ινών, και είναι δύσκολο να κρατητώς όλοι οι τύποι οπτικών ινών στη μορφή διατήρησης πόλωσης.
Οι ίνες PM χρησιμοποιούνται σε συγκεκριμένες εφαρμογές, όπως εφαρμογές ανίχνευσης ινών, ιντερφερομετρία, και κβαντική κατανομή κλειδιών. Χρησιμοποιείται επίσης συνήθως στις μεγάλης απόστασης επικοινωνίες μεταξύ των γεννητριών λέιζερ και των διαμορφωτών, οι οποίοι απαιτούν το πολωμένο φως ως εισαγωγή. Χρησιμοποιείται σπάνια για τη μεγάλης απόστασης μετάδοση επειδή η ίνα PM είναι πολύ ακριβή και έχει μια υψηλότερη εξασθένιση από την ίνα ενιαίος-τρόπου.
Απαιτήσεις για τη χρήση ινών PM
Τερματικό: Όταν το τερματικό μιας ίνας PM είναι ένας οπτικός συνδετήρας, είναι σημαντικό να συνδεθεί η ράβδος πίεσης στο συνδετήρα, συνήθως με τη βοήθεια ενός κλειδιού.
Συγκόλληση: Splicing ΊΝΕς PM θα πρέπει επίσης να γίνει πολύ προσεκτικά. Όταν η ίνα είναι λιωμένη, οι άξονες X, Y και Z πρέπει να είναι καλά τοποθετημένοι και η τοποθέτηση περιστροφής πρέπει να είναι καλά τοποθετημένη έτσι ώστε η ράβδος πίεσης μπορεί να τοποθετηθεί με ακρίβεια.
Μια άλλη απαίτηση είναι ότι ο όρος περιστατικού στο τέλος της ίνας πρέπει να είναι συνεπής με την κατεύθυνση του εγκάρσιου κύριου άξονα της διατομής ινών.
