Okrogla PM vlakna
V vlakno je mogoče uvesti koncept krožne dvolomnosti, tako da sta dva pravokotna polarizacijska načina v vlaknu krožno polarizirana v smeri urinega kazalca in nasprotni smeri urinega kazalca -- tako imenovano krožno PM vlakno. Najpogostejši način za doseganje dvolomnosti obroča v krožnem (osno simetričnem) optičnem vlaknu je zvijanje vlakna, kar povzroči razliko v konstantah širjenja med nihajočim glavnim načinom krožne polarizacije v smeri urinega kazalca in nasprotni smeri urinega kazalca. Tako sta načina teh dveh krožno polariziranih valov ločena. Upošteva se lahko tudi, da lahko zunanja napetost spremeni kot azimuta v smeri dolžine vlakna, kar lahko povzroči dvolomnost obroča na vlaknu. Če je optično vlakno zasukano, nastane torzijska napetost, kar povzroči optične lastnosti, povezane s popačenjem.
Vlakno jedro vlakna je mogoče položiti tudi vzdolž spiralne poti v ovoju, tako da je mogoče dobiti tudi dvolomnost obroča. To povzroči, da svetloba potuje po spiralni poti in tvori optično rotacijo. Dvolom je mogoče doseči le zaradi vpliva geometrije. Takšno vlakno se lahko uporablja kot enosmerno vlakno in bo povzročilo relativno velike izgube v načinu visokega reda.
Obročasto vlakno PM s strukturo jedra spiralnega vlakna se lahko uporablja na področju zaznavanja toka v skladu s Faradayevim učinkom. Optična vlakna je mogoče izdelati z uporabo bimetalnih palic in predoblikovanih cevi, ki med vlečenjem vlaken vrtijo predoblikovane cevi, da tvorijo spirale.
Linearno PM vlakno
Obstajata dve glavni vrsti vlaken LINEAR PM, in sicer tip enojne polarizacije in dvolomni tip. V primerjavi z dvema osnovnima polarizacijskima načinoma je glavna značilnost enojnega polarizacijskega načina velika izguba prenosa. Pri dvolomnih vrstah vlaken so konstante širjenja med obema polarizacijskima načinoma v glavnem načinu nihanja očitno različne. Za vzdrževanje linearne polarizacije je mogoče uporabiti več modelov optičnih vlaken, o čemer bomo razpravljali kasneje.
Robne reže in robni tuneli linearna PM vlakna
Vlakno z robnimi režami vključuje dve reži z lomnim količnikom, nižjim od indeksa obloge. Reže se nahajajo na obeh straneh osrednjega jedra vlakna. Ta vrsta vlaken ima porazdelitev lomnega količnika v obliki črke W vzdolž osi X in stopničasto porazdelitev lomnega količnika vzdolž osi Y. Vlakno robnega tunela je poseben primer strukture robnih rež. V teh linearnih PM vlaknih je geometrijska anizotropija vnesena v jedro vlakna, da se dobijo dvolomna vlakna.
Linearno PM vlakno s obremenjenimi komponentami
Učinkovita metoda za uvedbo velike dvolomnosti v vlakno je vnos neenakomerne napetosti z dvojno geometrijsko simetrijo v jedro vlakna. Zaradi fotoelastičnega učinka napetost spremeni lomni količnik jedra vlakna, kar je mogoče opaziti skozi polarizacijski vzorec vzdolž vretena vlakna, kot tudi rezultate dvolomnosti. Zahtevano napetost je mogoče doseči z uporabo dveh enako in neodvisno obremenjenih komponent (SAP), ki se nahajata v območju obloge nasproti jedra vlakna. Torej, dokler je lomni količnik SAP nižji ali enak lomnemu količniku obloge, ne bo sekundarnega načina nihanja skozi SAP.
Najpogostejši obliki, ki se uporabljata za SAP, sta oblika metuljčka in krog. Ta vlakna se imenujejo metuljček oziroma panda vlakna. Prerez teh dveh vlaken je prikazan na spodnji sliki. Modalna dvolomnost, uporabljena v teh vlaknih, predstavlja geometrijsko dvolomnost in dvolomnost, ki jo povzroči napetost. Geometrična dvojna lomnost je zelo majhna in jo je mogoče prezreti pri vlaknu s krožnim jedrom. Dokazano je bilo, da je dvolomnost teh jeder vlaken mogoče izboljšati, če so SAP nameščeni blizu jedra vlaken, vendar morajo biti nameščeni zelo blizu jedra vlaken, tako da ni povečane izgube vlaken, zlasti če je material na SAP ni silicijev dioksid. Vlakno Panda je bilo izboljšano za doseganje večje dvolomnosti, zelo nizke izgube in nizkega presluha.
Nasvet: Trenutno najbolj priljubljen PMvlaknov industriji je okroglo vlakno Panda. Ena od mnogih prednosti vlaken Panda pred drugimi vlakni PM je velikost vlaken in numerična apertura v primerjavi z običajnimi enomodnimi vlakni. Pri uporabi obeh vrst luči je zagotovljena minimalna izguba na napravi.
Linearno PM vlakno z eliptično strukturo
Izvedena je bila prva predlagana eksperimentalna študija praktičnih vlaken z enojno polarizacijo z majhnimi izgubami na treh vrstah optičnih struktur: eliptično jedro, eliptično oblogo in eliptično ovojno vlakno. Zgodnje raziskave jedrnega kabla z eliptičnim vlaknom vključujejo izračun polarizacijske dvolomnosti. V prvi fazi se pravokotni dielektrični valovod uporablja za oceno dvolomnosti vlakna z eliptičnim jedrom. V poskusu prve uporabe PM vlaken je bilo izdelano nekakšno vlakno z vlaknenim jedrom v obliki ročice. Dolžino polarizacijskega utripa je mogoče zmanjšati s povečanjem razlike lomnega količnika ovoja jedra vlakna. Vendar pa zaradi omejitev praktične uporabe razlike v lomnem količniku ni mogoče preveč povečati. Povečanje razlike v lomnem količniku povzroči izgube pri prenosu, spajanje pa postane težje, ker je treba zmanjšati polmer jedra. Tipična vrednost dvolomnosti za eliptično vlakno je višja kot za eliptično oplaščeno vlakno. Toda izguba jedra eliptičnih vlaken je večja kot izguba eliptične oblogevlakno.
Linearno PM vlakno z modulacijo lomnega količnika
Za enojno polarizirano vlakno, ki izolira mejno valovno dolžino dveh pravokotnih nihanj, je metoda za povečanje širine njegovega frekvenčnega pasu izbira porazdelitve lomnega količnika, ki dovoljuje samo eno polarizacijsko stanje na meji. Visoko dvolomnost je mogoče doseči z uvedbo kotne modulacije indeksa notranje obloge troslojnega vlakna z eliptičnim prerezom. Pri preučevanju troslojnih optičnih vlaken z eliptičnim prerezom je sprejet pristop motenj, pri katerem se kot referenčna struktura predpostavlja valovod s pravokotnim jedrom vlakna. Pri enojnem polarizacijskem delovanju testi dvolomnosti na treh plasteh elipsoidnega vlakna kažejo, da lahko pravilna kotna modulacija indeksa notranje obloge poveča dvolomnost in razširi obseg valovnih dolžin.
Porazdelitev lomnega količnika se imenuje profil metulja. To je asimetrična kontura W, ki je sestavljena iz doslednega jedra vlaken in ovoja, ki obdaja jedro vlaken. V ovoju ima obris največjo vrednost NCL in se spreminja navzgor v polmeru in kotu ter ima največje padajoče stanje vzdolž X-osi. Obstajata dve lastnosti te oblike za realizacijo enosmernega delovanja z enojno polarizacijo. Prvič, oblika je asimetrična, zaradi česar se bodo konstante širjenja dveh glavnih načinov nihanja pod pravim kotom razlikovale, in drugič, slabljenje znotraj gradu zagotavlja, da ima vsak način mejno valovno dolžino. Metuljasta vlakna imajo šibko prevodnost, zato se odgovor na skalarno valovno enačbo lahko uporabi za določitev polja moda in konstante širjenja. Odgovor se nanaša na trigonometrične funkcije in Mathieujeve funkcije, ki se uporabljajo za razlago korelacije prečnih koordinat v ovojuvlaknasto jedro. Te funkcije niso pravokotne druga na drugo, kar zahteva neskončno množico funkcij za upoštevanje modalnih polj v različnih regijah in za izpolnitev robnih pogojev. Dobljeni geometrijski graf dvolomnosti v primerjavi s standardno frekvenco V kaže, da stopnja, do katere se lomni količnik zmanjša vzdolž osi X, poveča asimetrijo, s čimer se povečata največja in V vrednost dvolomnosti. Najvišja vrednost dvolomnosti je značilna za vlakna, ki niso krožna. Dvolomnost načina je mogoče izboljšati z uvedbo anizotropije v vlakno. Za anizotropijo je to mogoče doseči z dodelitvijo različnih porazdelitev lomnega količnika obema polarizacijama načina. Geometrična dvolomnost je manjša od anizotropne dvolomnosti. Vendar lahko padec obloge v obliki metulja zagotovi dvojno polarizacijo mejne valovne dolžine oscilirajočega glavnega načina, ki je ločena z oknom valovne dolžine, v katerem je mogoče doseči enojno polarizacijsko delovanje v enem načinu.
