Vlakna sa-održavanjem polarizacije (PM) čuvaju stabilnu linearnu polarizaciju radeći nešto što može zvučati kontraintuitivno: namjerno uvodijaka, dobro-definirana dvolomnost. Umjesto pokušaja da vlakno učini savršeno simetričnim, PM vlakno stvara dva vlastita moda ortogonalne polarizacije s različitim efektivnim indeksima prelamanja i konstantama propagacije.
Ova ugrađena{0}}razlika je mnogo veća i kontroliranija od slabog, nasumičnog dvostrukog prelamanja koji obično vlakno može dobiti od savijanja, zaostalih naprezanja, promjena temperature ili proizvodnih nesavršenosti. Kada je ulazna polarizacija poravnata sa jednom od glavnih osi vlakna, neželjeno spajanje u režim ortogonalne polarizacije je snažno potisnuto. Za širi uvod u to kako se svjetlost vodi u vlaknu, pogledajte ovaj pregledprincipi i struktura{0}}optičkih vlakana.
Šta je polarizacija{0}}održavanje vlakana?
PM vlakno je specijalno optičko vlakno dizajnirano za održavanje orijentacije linearno polarizirane svjetlosti. Obično je jedno-modno vlakno sa namjerno asimetričnim profilom naprezanja ili geometrije. Ako uspoređujete PM vlakna sa konvencionalnim dizajnom, Hengtongov pregledrazličite vrste optičkih vlakanapruža korisnu pozadinu o standardnim kategorijama vlakana.
PM vlaknanesačuvati svako proizvoljno stanje polarizacije ulaza. Njegovo najpouzdanije radno stanje se postiže kada se linearno polarizovano svetlo lansira duž jedne od dve njegove glavne dvolomne ose. Te sjekire se obično nazivajubrza osaispora osa.
Kako jak dvolom sprečava polarizacionu spregu
Ključna fizička ideja nije da je stres iz okoline uvijek "preslab" da bi uticao na vlakno. Umjesto toga, jak dvolom stvara veliku razliku između konstanti širenja dvaju vlastitih moda ortogonalne polarizacije. Budući da se njihova relativna faza brzo mijenja duž vlakna, obične polako promjenjive perturbacije su slabe u povezivanju optičke snage koherentno iz jednog vlastitog moda u drugi.
Klasičan Optica papirzadržavanje polarizacije u nasumično poremećenim vlaknimaopisuje visoko dvolomna PM vlakna u smislu njihovog dvostrukog prelamanja i dužine otkucaja polarizacije. U praktičnom smislu, jači dvolom proizvodi kraću dužinu otkucaja, čineći tipične smetnje dugog{1}}razmjera manje efikasnim u povezivanju načina vožnje.
Brza i spora osa
Dvije glavne polarizacijske ose imaju različite efektivne indekse prelamanja. Osa sa nižim efektivnim indeksom prelamanja je brza osa jer je njena fazna brzina veća, dok je osa sa većim efektivnim indeksom prelamanja spora osa.
Ako je ulazno električno polje poravnato s bilo kojom osom, u idealnom slučaju pobuđuje se samo jedan vlastiti polarizacijski mod. Sa malom snagom u ortogonalnom modu, pokrenuta linearna polarizacija ostaje stabilna dok se širi.
Dužina otkucaja polarizacije
Duljina otkucaja polarizacije je udaljenost na kojoj dva vlastita polarizaciona moda akumuliraju relativni fazni pomak od 2π. Za talasnu dužinu λ i efektivnu indeksnu razliku Δn, može se napisati kao:
Lb = λ / |Δn|
Za datu talasnu dužinu, veći dvolom odgovara kraćoj dužini otkucaja. Dužina otkucaja je stoga koristan inženjerski pokazatelj koliko su jako razdvojena dva polarizaciona moda.
Kako je dvolomnost ugrađena u PM vlakna?
Dva uobičajena pristupa dizajnu su dvolomnost{0}}indukovana naprezanjem i dvolomnost{1}}indukovana geometrijom. Oba stvaraju stabilnu razliku između efektivnih indeksa prelamanja dvaju ortogonalnih polarizacionih modova. Rana studija primijenjene optike direktno upoređenastres{0}}indukovana i eliptična-polarizacija jezgre-održava vlakna, uključujući njihovo ponašanje{0}}u trajanju.
Dvolomnost izazvana stresom-: PANDA i{1}}Vlakna za kravatu
U PM vlaknima-indukovanim naprezanjem, oko jezgre se postavljaju posebno dizajnirane regije{1}}koje primjenjuju napon. U PANDA vlaknima, dva dijela za naprezanje-su postavljena na suprotnim stranama jezgre. Ovi regioni obično koriste staklene kompozicije sa svojstvima termičke{5}}e ekspanzije koja se razlikuju od okolnog silicijum dioksida.
Kako se vlakno hladi nakon izvlačenja, neusklađenost termičke kontrakcije stvara kontrolirano polje zaostalog naprezanja preko jezgre. Putem fotoelastičnog efekta, taj napon proizvodi različite indekse loma duž dva ortogonalna smjera. Vlakna-mašne za kravatu koriste drugačiju geometriju područja naprezanja-da bi se postigao isti osnovni cilj: stabilno, snažno linearno dvostruko prelamanje.
Geometrija-Indukovana dvolomnost: eliptično-Jezgro vlakna
Drugi pristup je da se sama jezgra učini asimetričnom, kao što je eliptično jezgro. Geometrijska asimetrija mijenja granične uslove koje vide dva ortogonalno polarizirana moda, proizvodeći različite efektivne indekse prelamanja čak i bez oslanjanja na isti raspored naprezanja-štapa koji se koristi u PANDA vlaknima.
Rezultat je opet par dobro-definiranih vlastitih osi polarizacije koje mogu održavati pokrenutu linearnu polarizaciju kada je ulaz ispravno poravnat.
Šta se dešava ako je ulazna polarizacija pogrešno usklađena?
Ako se svjetlost lansira pod uglom u odnosu na glavne ose, ulazno polje se razlaže na komponente duž oba svojstvena moda. Oba moda se zatim propagiraju istovremeno i akumuliraju fazu različitim brzinama.
Pod uglom lansiranja od 45 stepeni, na primer, dve ose se pobuđuju sa uporedivim amplitudama polja. Relativna faza između njih se mijenja s rastojanjem širenja i također može reagirati na valne dužine i promjene okoline. Izlaz stoga može postati eliptičan ili rotirati umjesto da ostane u originalnom linearnom stanju.
Zbog toga PM sistemi zahtijevaju rotacijsko poravnanje ne samo na mjestu lansiranja već i na konektorima i spojevima. Za opšte osnove povezivanja, pogledajteosnove{0}}optičkih konektora; za trajne spojeve, ovaj vodič zafuzija vlakanapruža srodnu pozadinu spajanja. Istraživanje opridružuje se polarizaciji-održavajući single-modno vlaknotakođer pokazuje zašto neusklađenost ose na spoju može prenijeti energiju u neželjeno polarizacijsko stanje.
Kako se mjere performanse PM vlakana?
Nekoliko parametara je korisno kada se specificira ili procjenjuje sistem PM vlakana:
- Dvolomnost (Δn):efektivna razlika-indeksa prelamanja između dva glavna polarizaciona moda.
- Dužina otkucaja:udaljenost potrebna za 2π relativnu akumulaciju faze između dva moda. Kraća dužina otkucaja generalno ukazuje na jači dvolom na istoj talasnoj dužini.
- Omjer ekstinkcije polarizacije (PER):mjera koliko optičke snage ostaje u željenoj polarizaciji u odnosu na ortogonalnu polarizaciju. Veći PER ukazuje na bolju čistoću polarizacije.
- Preslušavanje polarizacije:količina neželjene snage spojene iz lansirane vlastite osi u ortogonalnu vlastitu os.
- Poravnanje osi:tačnost rotacije između ulazne polarizacije, ose vlakana, spajanja konektora i orijentacije spajanja.
Ova PM-specifična mjerenja se razlikuju od općih kvalifikacijskih testova kablova kao što su slabljenje, gubitak u umetanju, OTDR analiza, ispitivanje zatezanja i ispitivanje okoline. Hengtongov pregledTestiranje{0}}optičkih kablovaobjašnjava te šire kategorije optičkih i mehaničkih ispitivanja.
Gdje se koristi polarizacija{0}}održavanje vlakana?
PM vlakno se koristi kada bi nekontrolisani polarizacijski pomak smanjio tačnost mjerenja, ometao modulaciju ili destabilizirao optički sistem. Tipične primjene uključuju optičke-žiroskope, interferometrijske senzore, koherentne optičke sisteme, lasersku isporuku, optičke lasere i opremu za testiranje{2}}osjetljivu na polarizaciju.
U mnogim od ovih sistema, odabir vlakana je samo jedan dio dizajna. Kompletna optička putanja također mora sačuvati orijentaciju ose kroz pigtailove, konektore, spojnice, spojnice i druge komponente.
PM vlakno u odnosu na standardno jedno-optično vlakno
Standardna jednomodna-modna vlakna vodi jedan prostorni mod, ali i dalje podržava dva ortogonalna polarizaciona stanja. Mali nasumični dvolom duž običnog vlakna može uzrokovati da se stanje polarizacije nepredvidivo razvija s temperaturom, savijanjem i naprezanjem.
PM vlakno također obično radi u jednom prostornom modu, ali njegovo namjerno snažno dvolomnost razdvaja dva polarizacijska vlastita moda dovoljno da smanji spregu između njih. Ovo je suštinski razlog zašto PM vlakno može održavati odabranu linearnu polarizaciju, dok obična single{1}}modna vlakna općenito ne mogu garantirati istu orijentaciju polarizacije na svom izlazu.
Za pozadinu{0}}na nivou proizvoda na konvencionalnim optičkim vlaknima, također možete pregledati Hengtongoveportfelj optičkih vlakana.
FAQ
Da li PM vlakno održava bilo kakvo stanje polarizacije?
Ne. PM vlakno je prvenstveno dizajnirano da održava linearnu polarizaciju pokrenutu duž jedne od njegovih glavnih osa. Ako su obje ose pobuđene, relativna faza između modova se mijenja tokom širenja, tako da izlazno stanje može varirati.
Koja je razlika između brze i spore ose?
Brza os ima niži efektivni indeks prelamanja i samim tim veću faznu brzinu. Spora osa ima veći efektivni indeks prelamanja i manju faznu brzinu. Zajedno čine dvije glavne dvolomne ose vlakna.
Šta se dešava ako se svjetlost pokrene pod uglom od 45 stepeni u odnosu na PM os?
Oba polarizaciona svojstvena moda su pobuđena. Budući da se šire s različitim faznim konstantama, njihova relativna faza se mijenja duž vlakna, tako da izlazna polarizacija općenito neće ostati u istom linearnom stanju kao ulazna.
Da li je PM vlakno isto što i polarizujuće vlakno?
Ne. PM vlakno je dizajnirano da vodi oba svojstvena moda ortogonalne polarizacije dok potiskuje spregu između njih. Polarizaciono ili jedno-polarizaciono vlakno je dizajnirano tako da je jedna polarizacija jako favorizovana ili je ortogonalna polarizacija jako oslabljena.
Mogu li savijanje ili promjene temperature utjecati na PM vlakna?
Da. PM vlakna su otpornija na promjene polarizacije uzrokovane tipičnim smetnjama u okolini, ali nisu imuna na ozbiljan stres, čvrsto savijanje, naprezanje konektora, loše spajanje ili neusklađenost osovine. Ovi efekti mogu povećati preslušavanje i smanjiti PER.
Šta treba navesti prilikom kupovine sklopa PM vlakana?
Korisne specifikacije uključuju radnu talasnu dužinu, dizajn PM vlakana, slabljenje, dužinu otkucaja ili dvolomnost, ciljni PER ili preslušavanje, tip konektora, orijentaciju ključa{0}}prema-osi konektora, dužinu vlakna, zahtjeve premaza ili omotača i potreban izvještaj o ispitivanju. Ako vaš projekat uključuje i prilagođene sklopove-optičkih vlakana ili integraciju kablova,kontaktirajte Hengtongsa aplikacijom i potrebnim specifikacijama kako bi se odgovarajuća sposobnost mogla potvrditi prije ponude.
Rezime
Vlakna koja održavaju polarizaciju-ne "zaključavaju" polarizaciju eliminacijom dvostrukog prelamanja. Radi suprotno: stvara jak, kontrolirani dvolom tako da dva vlastita moda ortogonalne polarizacije imaju dovoljno različite konstante propagacije. Kada se svjetlost lansira duž jedne glavne ose, ovo razdvajanje potiskuje neželjeno spajanje modova i pomaže u očuvanju linearne polarizacije.
Praktični ključevi su jednostavni: odaberite odgovarajući PM dizajn, razumite njegove brze i spore ose, koristite dužinu otkucaja i preslušavanje polarizacije ili PER kao indikatore performansi i održavajte precizno rotacijsko poravnanje kroz svako pokretanje, konektor i spajanje na optičkoj putanji.