Johdatus polarisaatioon
Kun valo kulkee avaruuden pisteen läpi, värähtelevän sähkökentän suunta ja amplitudi kulkevat polkua pitkin ajan kuluessa. Sähkömagneettisen kentän vektori, joka on suorassa kulmassa toisiinsa nähden poikittaisleikkauksella (taso, joka on kohtisuorassa etenemissuuntaan nähden), edustaa polarisoitua valoaaltosignaalia. Polarisaatio määritellään käyttämällä sähkökenttävektoria ajan funktiona poikkileikkauksen poikki piirretyn kuvion mukaisesti. Polarisaatio voidaan jakaa lineaariseen, elliptiseen tai ympyräpolarisaatioon, joista lineaarinen polarisaatio on yksinkertaisin. Kaikenlainen polarisaatio on ongelma valokuitusiirrossa.
Mikä tahansa radioviestintä- ja kuituoptinen mittausjärjestelmä on laite, joka pystyy analysoimaan kahden tyyppisten valoaaltojen välisiä häiriöitä. Emme voi käyttää häiriön antamaa informaatiota, elleivät yhdistelmien amplitudit pysy vakaina ajan myötä, eli valoaallot ovat samassa polarisaatiotilassa. Tässä tapauksessa on tarpeen käyttää optisia kuituja, jotka pystyvät välittämään stabiileja polarisaatiotiloja. Joten tämän ongelman ratkaisemiseksioptiset kuidutjotka pystyvät ylläpitämään polarisaation.
Mikä on PM-kuitu?
Valon polarisaation diffuusio kuidussa muuttuu hallitsemattomaksi (riippuen aallonpituudesta) ja riippuu kuidun mahdollisesta taipumisesta sekä lämpötilatilasta. Haluttujen optisten ominaisuuksien saavuttamiseksi tarvitaan erityisiä optisia kuituja, joihin vaikuttaa valon polarisaatio sen kulkiessa kuidun läpi. Monissa järjestelmissä, kuten kuituinterferometreissä ja antureissa, kuitulasereissa ja sähköoptisissa modulaattoreissa, on myös polarisaatiosta riippuvia häviöitä, jotka vaikuttavat järjestelmän suorituskykyyn. Tämä ongelma voidaan ratkaista käyttämällä erityisiä optisia kuituja, joita kutsutaan PM-kuiduiksi.
PM Fiberin periaate
Jos kuituun säteilevän valon polarisaatio on koaksiaalinen kahtaistaittavuusakselin kanssa, se pysyy sellaisena, vaikka kuitua taivutetaan. Tasaisen moodikytkennän periaatteen mukaan tämän ilmiön taustalla oleva fysikaalinen periaate voidaan ymmärtää. Voimakkaan kahtaistaitteisuusilmiön vuoksi näiden kahden polarisaatiomoodin etenemisvakiot ovat erilaiset, joten kyseessä olevien moodien suhteellinen kohtaaminen pyrkii ajautumaan nopeasti. Siksi niin kauan kuin millä tahansa häiriöllä valoa pitkin on tehokas spatiaalinen Fourier-komponentti (ja aaltoluku, joka vastaa näiden kahden moodin etenemisvakioiden eroa), se voidaan sovittaa tehokkaasti molempiin moodeihin. Jos ero on riittävän suuri, valon yleinen häiriö muuttuu asteittain ja hitaasti tehokkaan moodikytkennän saavuttamiseksi. Joten PM-kuidun periaatteella on tarpeeksi eroa.
Optisen kuidun pitkän matkan viestinnän yleisimmistä sovelluksista PM-kuitua käytetään tuomaan valoa paikasta toiseen lineaarisen polarisaation tilaan. Tämän tuloksen saavuttamiseksi on täytyttävä useita ehtoja. Tulokuidun tulee olla erittäin polarisoitua, jotta vältytään lähettämästä hitaan akselin ja nopean akselin moodeja, joissa lähtöpolarisaatiotila on arvaamaton.
Samasta syystä sähkökenttä sisäänoptinen kuituon kohdistettava tarkasti ja tarkasti optisen kuidun pääakselin kanssa (joka on teollisessa käytännössä yleensä hidas akseli). Jos PM-kuitureittikaapeli koostuu segmentoiduista kuiduista, jotka on yhdistetty kuituliittimillä tai jatkoliitoksilla, kuidun pyörimisen ja sijoituksen yhteensovittaminen on erittäin kriittinen ongelma. Lisäksi liitin on asennettava PM-kuituun, ja liittimen asennuksen aikana syntyvä sisäinen jännitys ei aiheuta sähkökentän projisoitumista optiselle akselille, jota ei käytetä kuidussa.
PM-kuidun sovellukset
PM-kuituja käytetään alueilla, joilla polarisaation ajautuminen ei ole sallittua, kuten lämpötilan muutoksissa. Esimerkkejä tästä ovat kuituinterferometrit ja jotkut kuitulaserit. Tällaisten kuitujen käytön haittana on, että ne vaativat yleensä tarkan polarisaation suunnan, mikä voi aiheuttaa enemmän ongelmia. Samaan aikaan etenemishäviö on suurempi kuin tavallisilla optisilla kuiduilla, ja kaikentyyppisiä optisia kuituja on vaikea pitää polarisaatiota säilyttävässä muodossa.
PM-kuituja käytetään erityissovelluksissa, kuten kuiduntunnistussovelluksissa, interferometriassa ja kvanttiavaimen jakelussa. Sitä käytetään myös yleisesti pitkän matkan viestinnässä lasergeneraattoreiden ja modulaattorien välillä, jotka vaativat polarisoitua valoa tulona. Sitä käytetään harvoin pitkän matkan lähetykseen, koska PM-kuitu on erittäin kallista ja sen vaimennus on suurempi kuin yksimuotokuitu.
Vaatimukset PM-kuidun käytölle
Liitin: Kun PM-kuidun liitin on optinen liitin, on tärkeää kytkeä jännitystanko liittimeen, yleensä avaimen avulla.
Liittäminen: PM-kuitujen liittäminen tulee myös tehdä erittäin huolellisesti. Kun kuitu on sulatettu, X-, Y- ja Z-akselien tulee olla hyvin paikoillaan ja pyörimisasennon tulee olla hyvin sijoitettu, jotta jännitystanko voidaan sijoittaa tarkasti.
Toinen vaatimus on, että kuidun päässä tulevan tilan on oltava yhdenmukainen poikittaispääakselin suunnan kanssa.kuituapoikkileikkaus.
