Влакна са{0}}одржавањем поларизације (ПМ) чувају стабилну линеарну поларизацију радећи нешто што може звучати контраинтуитивно: намерно уводијак, добро{0}}дефинисан дволом. Уместо покушаја да влакно буде савршено симетрично, ПМ влакно ствара два ортогонална поларизациона својствена мода са различитим ефективним индексима преламања и константама пропагације.
Ова уграђена{0}}разлика је много већа и контролисанија од слабог, насумичног двоструког преламања који обично влакно може да добије при савијању, заосталом напрезању, променама температуре или производним несавршеностима. Када је улазна поларизација поравната са једном од главних осе влакна, нежељено спајање у режим ортогоналне поларизације је снажно потиснуто. За шири увод у то како се светлост води у влакну, погледајте овај прегледпринципи и структура{0}}оптичких влакана.
Шта је поларизација{0}}одржавање влакана?
ПМ влакно је специјално оптичко влакно дизајнирано да одржи оријентацију линеарно поларизоване светлости. Обично је једно-модно влакно са намерно асиметричним профилом напрезања или геометрије. Ако поредите ПМ влакна са конвенционалним дизајном, Хенгтонгов прегледразличите врсте оптичких влаканапружа корисну позадину о стандардним категоријама влакана.
ПМ влакнанесачувати свако произвољно стање поларизације улаза. Његово најпоузданије радно стање се постиже када се линеарно поларизовано светло лансира дуж једне од две његове главне дволомне осе. Те осе се обично називајубрза осаиспора оса.
Како јак дволом спречава поларизационо спајање
Кључна физичка идеја није да је стрес из околине увек "преслаб" да утиче на влакно. Уместо тога, јак дволом ствара велику разлику између константи пропагације два ортогонална поларизационих својствених мода. Пошто се њихова релативна фаза брзо мења дуж влакна, обичне полако променљиве пертурбације су слабе у повезивању оптичке снаге кохерентно из једног сопственог мода у други.
Класичан Оптица папир назадржавање поларизације у насумично поремећеним влакнимаописује високо дволомна ПМ влакна у смислу њиховог двоструког преламања и дужине откуцаја поларизације. У практичном смислу, јачи дволом производи краћу дужину откуцаја, чинећи типичне сметње дугих{1}}размера мање ефикасним при спајању режима вожње.
Брза и спора оса
Две главне поларизационе осе имају различите ефективне индексе преламања. Оса са нижим ефективним индексом преламања је брза оса јер је њена фазна брзина већа, док је оса са већим ефективним индексом преламања спора оса.
Ако је улазно електрично поље поравнато са било којом осом, идеално је да се побуђује само један сопствени поларизациони мод. Са малом снагом у ортогоналном режиму, покренута линеарна поларизација остаје стабилна док се шири.
Дужина откуцаја поларизације
Дужина откуцаја поларизације је растојање на коме два поларизационе сопствене модове акумулирају релативни фазни помак од 2π. За таласну дужину λ и ефективну индексну разлику Δн, може се написати као:
Lb = λ / |Δn|
За дату таласну дужину, већи дволом одговара краћој дужини откуцаја. Дужина откуцаја је стога користан инжењерски показатељ колико су јако раздвојена два начина поларизације.
Како је дволомност уграђена у ПМ влакна?
Два уобичајена приступа дизајну су дволомност{0}}индукована напрезањем и дволомност изазвана геометријом{1}}. Оба стварају стабилну разлику између ефективних индекса преламања двају ортогоналних поларизационих модова. Рана студија примењене оптике директно упоређенавлакна која одржавају-напрезање и елиптична-поларизација језгра-, укључујући њихово понашање{0}}у дужини такта.
Дволомност изазвана стресом-: ПАНДА и{1}}Влакна за кравате
У ПМ влакнима{0}}индукованим напрезањем, око језгра се постављају посебно дизајнирани делови{1}}који примењују напон. У ПАНДА влакнима, два дела{3}}за напрезање су постављена на супротним странама језгра. Ови региони обично користе стаклене композиције са својствима термичке{5}}експанзије која се разликују од околног силицијум диоксида.
Како се влакно хлади након извлачења, неусклађеност термичке контракције ствара контролисано поље заосталог напрезања преко језгра. Кроз фотоеластичан ефекат, тај напон производи различите индексе преламања дуж два ортогонална правца. Влакна-машне машне користе другачију геометрију-области напрезања да би се постигао исти основни циљ: стабилно, снажно линеарно двоструко преламање.
Геометрија-Индуковано двоструко преламање: елиптично-Влакно са језгром
Други приступ је да се само језгро учини асиметричним, као што је елиптично језгро. Геометријска асиметрија мења граничне услове које виде два ортогонално поларизована мода, производећи различите ефективне индексе преламања чак и без ослањања на исти распоред напрезања-штапа који се користи у ПАНДА влакнима.
Резултат је поново пар добро{0}}дефинисаних сопствених поларизационих оса које могу да одржавају покренуту линеарну поларизацију када је улаз исправно поравнат.
Шта се дешава ако је улазна поларизација погрешно усклађена?
Ако се светлост лансира под углом у односу на главне осе, улазно поље се разлаже на компоненте дуж оба својствена мода. Оба начина се затим пропагирају истовремено и акумулирају фазу различитим брзинама.
Под углом лансирања од 45 степени, на пример, две осе су узбуђене са упоредивим амплитудама поља. Релативна фаза између њих се мења са растојањем ширења и такође може да реагује на таласну дужину и промене животне средине. Излаз стога може постати елиптичан или да се ротира, а не да остане у оригиналном линеарном стању.
Због тога ПМ системи захтевају ротационо поравнање не само на месту лансирања већ и на конекторима и спојевима. За опште основе везе, погледајтеоснове{0}}оптичких конектора; за трајне спојеве, овај водич зафузија влаканапружа сродну позадину спајања. Истраживање опридружује се поларизацији-одржавајући једномодно-оптично влакнотакође показује зашто неусклађеност осе у зглобу може пренети енергију у нежељено поларизационо стање.
Како се мере перформансе ПМ влакана?
Неколико параметара је корисно када се специфицира или процењује систем ПМ влакана:
- Дволомност (Δн):ефективна разлика{0}}индекса преламања између два главна поларизациона мода.
- Дужина ударца:растојање потребно за 2π релативну акумулацију фазе између два мода. Краћа дужина откуцаја генерално указује на јачи дволом на истој таласној дужини.
- Однос гашења поларизације (ПЕР):мера колико оптичке снаге остаје у жељеној поларизацији у односу на ортогоналну поларизацију. Већи ПЕР указује на бољу чистоћу поларизације.
- Преслушавање поларизације:количина нежељене снаге спрегнуте из лансиране сопствене осе у ортогоналну својствену ос.
- Поравнање осе:тачност ротације између улазне поларизације, осе влакана, спајања конектора и оријентације спајања.
Ова ПМ{0}}специфична мерења се разликују од општих квалификацијских тестова каблова, као што су слабљење, губитак уметања, ОТДР анализа, испитивање затезања и испитивање животне средине. Хенгтонгов преглед отестирање{0}}оптичких кабловаобјашњава те шире категорије оптичких и механичких испитивања.
Где се користи поларизација{0}}одржавање влакана?
ПМ влакно се користи када би неконтролисани поларизациони дрифт смањио тачност мерења, ометао модулацију или дестабилизовао оптички систем. Типичне примене укључују оптичке-жироскопе, интерферометријске сензоре, кохерентне оптичке системе, ласерску испоруку, ласере са влакнима и опрему за тестирање-осетљиве на поларизацију.
У многим од ових система, избор влакана је само један део дизајна. Комплетна оптичка путања такође мора да сачува оријентацију осе кроз пигтаилове, конекторе, спојнице, спојнице и друге компоненте.
ПМ влакно у односу на стандардно једно-оптично влакно
Стандардно једно{0}}модно влакно води један просторни режим, али и даље подржава два ортогонална поларизациона стања. Мали насумични дволом дуж обичног влакна може проузроковати да се стање поларизације непредвидиво развија са температуром, савијањем и стресом.
ПМ влакно такође обично функционише у једном просторном режиму, али његово намерно снажно дволомно преламање раздваја два поларизационе сопствене модове довољно да смањи спрегу између њих. Ово је суштински разлог зашто ПМ влакно може да одржи изабрану линеарну поларизацију док обично једномодно- влакно генерално не може да гарантује исту оријентацију поларизације на свом излазу.
За позадину на нивоу производа{0}}о конвенционалним оптичким влакнима, можете да прегледате и Хенгтонгпортфолио оптичких влакана.
ФАК
Да ли ПМ влакно одржава било какво стање поларизације?
Не. ПМ влакно је првенствено дизајнирано да одржава линеарну поларизацију покренуту дуж једне од његових главних оса. Ако су обе осе побуђене, релативна фаза између модова се мења током пропагације, тако да излазно стање може да варира.
Која је разлика између брзе и споре осе?
Брза оса има нижи ефективни индекс преламања и самим тим већу фазну брзину. Спора оса има већи ефективни индекс преламања и мању фазну брзину. Заједно формирају две главне дволомне осе влакна.
Шта се дешава ако се светлост покрене под углом од 45 степени у односу на ПМ осе?
Оба поларизациона својствена мода су побуђена. Пошто се пропагирају са различитим фазним константама, њихова релативна фаза се мења дуж влакна, тако да излазна поларизација генерално неће остати у истом линеарном стању као улазна.
Да ли је ПМ влакно исто што и поларизационо влакно?
Не. ПМ влакно је дизајнирано да води оба својствена мода ортогоналне поларизације док истовремено потискује спрегу између њих. Поларизационо или једно-поларизационо влакно је дизајнирано тако да је једна поларизација снажно фаворизована или је ортогонална поларизација јако ослабљена.
Могу ли савијање или промене температуре утицати на ПМ влакна?
Да. ПМ влакна су отпорнија на промене поларизације узроковане типичним пертурбацијама околине, али нису имуна на озбиљан стрес, чврсто савијање, напрезање конектора, лоше спајање или неусклађеност осовине. Ови ефекти могу повећати преслушавање и смањити ПЕР.
Шта треба навести приликом куповине склопа ПМ влакана?
Корисне спецификације обухватају радну таласну дужину, дизајн ПМ влакана, слабљење, дужину откуцаја или дволомност, циљни ПЕР или преслушавање, тип конектора, оријентацију кључа-према-осе, дужину влакна, премаз или омотач и потребан извештај о тестирању. Ако ваш пројекат такође укључује прилагођене склопове-оптичких влакана или интеграцију каблова,контактирајте Хенгтонгса апликацијом и потребним спецификацијама тако да се одговарајућа способност може потврдити пре понуде.
Резиме
Влакна која одржавају{0}}одржавање поларизације не „закључавају“ поларизацију елиминисањем двоструког преламања. Ради супротно: ствара јак, контролисан дволом тако да два ортогонална поларизационих својствених мода имају довољно различите константе пропагације. Када се светлост покрене дуж једне главне осе, ово раздвајање потискује нежељено спајање модова и помаже у очувању линеарне поларизације.
Практични тастери су једноставни: изаберите одговарајући ПМ дизајн, разумејте његове брзе и споре осе, користите дужину откуцаја и преслушавање поларизације или ПЕР као индикаторе перформанси и одржавајте тачно ротационо поравнање кроз свако покретање, конектор и спајање на оптичкој путањи.