Introduktion til polarisering
Når lys passerer gennem et punkt i rummet, bevæger retningen og amplituden af det oscillerende elektriske felt sig langs en sti over tid. En elektromagnetisk feltvektor vinkelret på hinanden i et tværsnit (et plan vinkelret på fremføringsretningen) repræsenterer et polariseret lysbølgesignal. Polariseringen er defineret ved hjælp af den elektriske feltvektor som en funktion af tiden, i overensstemmelse med mønsteret sporet på tværs af tværsnittet. Polarisering kan opdeles i lineær, elliptisk eller cirkulær polarisering, hvoraf lineær polarisering er den enkleste. Polarisering af enhver art er et problem i fiberoptisk transmission.
Ethvert radiokommunikations- og fiberoptisk målesystem er en enhed, der er i stand til at analysere interferens mellem to typer lysbølger. Vi kan ikke bruge informationen fra interferensen, medmindre amplituderne af kombinationerne forbliver stabile over tid, det vil sige, at lysbølgerne er i samme polarisationstilstand. I dette tilfælde er det nødvendigt at anvende optiske fibre, der er i stand til at transmittere stabile polarisationstilstande. Så for at løse dette problem,optiske fibreder kan opretholde polarisering blev udviklet.
Hvad er PM fiber?
Diffusionen af lysets polarisering i fiberen bliver ukontrolleret (afhængig af bølgelængden) og afhænger af en eventuel bøjning af fiberen samt temperaturtilstanden. Særlige optiske fibre er nødvendige for at opnå de ønskede optiske egenskaber, som påvirkes af lysets polarisering, når det passerer gennem fiberen. Mange systemer, såsom fiberinterferometre og sensorer, fiberlasere og elektro-optiske modulatorer, har også polarisationsafhængige tab, der påvirker systemets ydeevne. Dette problem kan løses ved at bruge specielle optiske fibre kaldet PM-fibre.
Princippet om PM Fiber
Hvis polariseringen af lyset, der udsendes ind i fiberen, er koaksial med en dobbeltbrydningsakse, vil den forblive sådan, selvom fiberen er bøjet. Ifølge princippet om ensartet tilstandskobling kan det fysiske princip bag dette fænomen forstås. På grund af det stærke dobbeltbrydningsfænomen er udbredelseskonstanterne for de to polarisationstilstande forskellige, så det relative møde mellem de involverede tilstande har en tendens til at drive hurtigt. Så længe enhver interferens langs lyset har en effektiv rumlig Fourier-komponent (og et bølgetal svarende til forskellen mellem udbredelseskonstanterne for de to tilstande), kan den derfor effektivt matches til begge tilstande. Hvis forskellen er stor nok, vil den generelle forstyrrelse i lyset ændre sig gradvist og langsomt for at opnå effektiv tilstandskobling. Så princippet om PM-fiber gør nok forskel.
Blandt de mest almindelige anvendelser af optisk fiber-langdistancekommunikation bruges PM-fiber til at introducere lys fra et sted til et andet i tilstanden af lineær polarisering. For at opnå dette resultat skal flere betingelser være opfyldt. Indgangsfiberen skal være meget polariseret for at undgå at transmittere langsom akse og hurtig akse tilstande, hvor output polarisationstilstanden er uforudsigelig.
Af samme grund er det elektriske felt iden optiske fiberskal justeres præcist og præcist med hovedaksen af en optisk fiber (som normalt er den langsomme akse i industriel praksis). Hvis PM fibervejkablet er sammensat af segmenterede fibre forbundet med fiberkonnektorer eller splejsningsforbindelser, er matchende fiberrotation og positionering et meget kritisk problem. Derudover skal stikket installeres på PM-fiberen, og under installationen af stikket vil den interne spænding, der genereres, ikke forårsage, at det elektriske felt bliver projiceret på den optiske akse, der ikke bruges på fiberen.
Anvendelser af PM-fiber
PM-fibre bruges i områder, hvor polarisationsdrift ikke er tilladt, såsom temperaturændringer. Eksempler på dette er fiberinterferometre og nogle fiberlasere. Ulempen ved at bruge sådanne fibre er, at de normalt kræver præcis orientering af polarisationen, hvilket kan forårsage flere problemer. Samtidig er udbredelsestabet højere end for standard optiske fibre, og det er vanskeligt at holde alle typer optiske fibre i polarisationsbevarende form.
PM-fibre bruges i specifikke applikationer såsom fibersensorapplikationer, interferometri og kvantenøglefordeling. Det er også almindeligt anvendt i langdistancekommunikation mellem lasergeneratorer og modulatorer, som kræver polariseret lys som input. Det bruges sjældent til langdistancetransmission, fordi PM-fiber er meget dyrt og har en højere dæmpning end single-mode fiber.
Krav til brug af PM-fiber
Terminal: Når terminalen på en PM-fiber er et optisk stik, er det vigtigt at forbinde spændingsstangen til stikket, normalt ved hjælp af en nøgle.
Splejsning: Splejsning af PM-fibre bør også udføres meget omhyggeligt. Når fiberen er smeltet, skal X-, Y- og Z-akserne være godt placeret, og rotationspositioneringen skal være godt placeret, så spændingsstangen kan placeres præcist.
Et andet krav er, at indfaldstilstanden for enden af fiberen skal være i overensstemmelse med retningen af den tværgående hovedakse affiberentværsnit.
