Uvod v polarizacijo
Ko svetloba prehaja skozi točko v vesolju, smer in amplituda nihajočega električnega polja skozi čas potuje po poti. Vektor elektromagnetnega polja pod pravim kotom drug na drugega v prečnem prerezu (ravnina, pravokotna na smer napredka) predstavlja signal polariziranega svetlobnega vala. Polarizacija je definirana z uporabo vektorja električnega polja v odvisnosti od časa v skladu z vzorcem, ki je zasnovan čez prerez. Polarizacijo lahko razdelimo na linearno, eliptično ali krožno polarizacijo, med katerimi je linearna polarizacija najpreprostejša. Kakršna koli polarizacija je težava pri prenosu optičnih vlaken.
Vsak radijski komunikacijski in optični merilni sistem je naprava, ki lahko analizira motnje med dvema vrstama svetlobnih valov. Informacije, ki jo daje interferenca, ne moremo uporabiti, če amplitude kombinacij s časom ne ostanejo stabilne, torej so svetlobni valovi v enakem polarizacijskem stanju. V tem primeru je treba uporabiti optična vlakna, ki lahko prenašajo stabilna polarizacijska stanja. Da bi rešili ta problem, so bila razvita optična vlakna, ki lahko ohranjajo polarizacijo.
Kaj so PM vlakna?
Difuzija polarizacije svetlobe v vlaknu postane nenadzorovana (odvisno od valovne dolžine) in je odvisna od kakršnega koli upogibanja vlakna in temperaturnega stanja. Za doseganje želenih optičnih lastnosti so potrebna posebna optična vlakna, na katere vpliva polarizacija svetlobe, ko prehaja skozi vlakno. Številni sistemi, kot so vlakenski interferometri in senzorji, optični laserji in elektrooptični modulatorji, imajo tudi od polarizacije odvisne izgube, ki vplivajo na delovanje sistema. Ta problem je mogoče rešiti z uporabo posebnih optičnih vlaken, imenovanih PM vlakna.
Načelo PM vlaken
Če je polarizacija svetlobe, oddane v vlakno, koaksialna z dvolomno osjo, bo ostala tudi, če je vlakno upognjeno. V skladu z načelom enakomernega spenjanja načinov je mogoče razumeti fizikalni princip tega pojava. Zaradi pojava močnega dvojnega lomljenja so konstante širjenja obeh polarizacijskih načinov različne, zato sorazmerno srečanje vključenih modusov hitro nagne. Dokler ima katera koli interferenca vzdolž svetlobe učinkovito prostorsko Fourierjevo komponento (in valovno število, ki ustreza razliki med konstantama širjenja obeh načinov), jo je mogoče učinkovito prilagoditi obema načinoma. Če je razlika dovolj velika, se splošna motnja v svetlobi spreminja postopoma in počasi, da se doseže učinkovito sklopitev načina. Torej načelo PM vlaken naredi dovolj veliko razliko.
Med najpogostejšimi aplikacijami komunikacije na dolge razdalje z optičnimi vlakni se vlakna PM uporabljajo za uvajanje svetlobe z enega kraja na drugega v stanje linearne polarizacije. Da bi dosegli ta rezultat, mora biti izpolnjenih več pogojev. Vhodno vlakno mora biti močno polarizirano, da se izognemo prenosu načinov počasne osi in hitre osi, pri katerih je stanje izhodne polarizacije nepredvidljivo.
Iz istega razloga mora biti električno polje v optičnem vlaknu natančno in natančno poravnano z glavno osjo optičnega vlakna (ki je običajno počasna os v industrijski praksi). Če je kabel PM vlaken sestavljen iz segmentiranih vlaken, povezanih s konektorji vlaken ali spojnimi spoji, je ujemanje vlaken in njihovo pozicioniranje zelo kritična težava. Poleg tega mora biti konektor nameščen na PM vlakno, med namestitvijo konektorja pa notranja napetost ne bo povzročala projiciranja električnega polja na optično os, ki ni uporabljena na vlaknu.
Uporaba PM vlaken
PM vlakna se uporabljajo na območjih, kjer polarizacijski premik ni dovoljen, kot so temperaturne spremembe. Primeri tega so optični interferometri in nekateri optični laserji. Pomanjkljivost uporabe takšnih vlaken je, da običajno zahtevajo natančno usmeritev polarizacije, kar lahko povzroči več težav. Hkrati je izguba pri razmnoževanju večja kot pri običajnih optičnih vlaknih in je težko ohraniti vse vrste optičnih vlaken v polarizacijski obliki.
PM vlakna se uporabljajo v posebnih aplikacijah, kot so aplikacije za zaznavanje vlaken, interferometrija in kvantna razporeditev ključev. Pogosto se uporablja tudi pri komunikacijah na dolge razdalje med laserskimi generatorji in modulatorji, ki kot vhod zahtevajo polarizirano svetlobo. Redko se uporablja za prenos na dolge razdalje, ker so vlakna PM zelo draga in imajo večje dušenje kot enodomna vlakna.
Zahteve za uporabo PM vlaken
Terminal: Ko je terminal PM vlakna optični konektor, je pomembno, da napetostno palico priključite na konektor, običajno s pomočjo ključa.
Spajanje: Spajanje PM vlaken je treba izvajati tudi zelo previdno. Ko je vlakno taljeno, morajo biti osi X, Y in Z dobro nameščene, položaj vrtenja pa mora biti dobro nameščen, da je lahko napetostna palica natančno nameščena.
Druga zahteva je, da mora biti vpadno stanje na koncu vlakna skladno s smerjo prečne glavne osi prereza vlakna.
