Круглое волокно ПМ
В волокно можно ввести концепцию кругового двойного лучепреломления, поэтому две прямоугольные моды поляризации имеют циркулярную поляризацию по часовой стрелке и против часовой стрелки в волокне --, так называемом круглом волокне с ФМ. Наиболее распространенным способом достижения кольцевого двойного лучепреломления в круглом (осесимметричном) оптическом волокне является скручивание волокна, что приводит к разнице в константах распространения между колеблющейся основной модой круговой поляризации в направлениях по часовой стрелке и против часовой стрелки. Таким образом, моды этих двух волн с круговой поляризацией разделяются. Также можно считать, что внешнее напряжение может изменить азимутальный угол в направлении длины волокна, что может вызвать кольцевое двойное лучепреломление на волокне. Если оптическое волокно скручено, создается напряжение скручивания, что приводит к искажению оптических свойств.
Сердечник волокна также можно уложить по спиральной траектории в оболочке, так что также можно получить кольцевое двойное лучепреломление. Это заставляет свет двигаться по спиральной траектории, образуя оптическое вращение. Двулучепреломление может быть достигнуто только благодаря влиянию геометрии. Такое волокно можно использовать как одномодовое, и оно будет вызывать относительно высокие потери в режиме высокого порядка.
Кольцевое PM-волокно со спиральной структурой сердцевины может использоваться в области измерения тока в соответствии с эффектом Фарадея. Оптические волокна могут быть изготовлены с использованием биметаллических стержней и предварительно отформованных трубок, которые вращают предварительно отформованные трубки, образуя спирали во время вытяжки волокна.
Линейное PM-волокно
Существует два основных типа волокна LINEAR PM: с одинарной поляризацией и с двойным лучепреломлением. По сравнению с двумя основными режимами поляризации, основной характеристикой режима одиночной поляризации является то, что он имеет большие потери при передаче. Для типов волокон с двойным лучепреломлением константы распространения между двумя модами поляризации в основной моде колебаний, очевидно, различны. Для поддержания линейной поляризации можно использовать несколько конструкций оптических волокон, что будет обсуждаться позже.
Краевые пазы и краевые туннели, линейное PM-волокно
Волокно с краевыми пазами объединяет две щели с показателем преломления ниже показателя оболочки. Слоты расположены с двух сторон центральной сердцевины волокна. Волокно этого типа имеет W-образное распределение показателя преломления по оси X и ступенчатое распределение показателя преломления по оси Y. Волокно с краевым туннелем представляет собой особый пример структуры с краевыми пазами. В этих линейных PM-волокнах в сердцевину волокна вводится геометрическая анизотропия для получения волокон с двойным лучепреломлением.
Линейное PM-волокно с нагруженными компонентами
Эффективным методом обеспечения высокого двулучепреломления в волокне является введение в сердцевину волокна неоднородного напряжения с двойной геометрической симметрией. В результате фотоупругого эффекта напряжение изменяет показатель преломления сердцевины волокна, что можно наблюдать по картине поляризации вдоль оси волокна, а также по результатам двойного лучепреломления. Требуемое напряжение можно получить, используя два одинаково и независимо напряженных компонента (SAP), расположенных в области оболочки напротив сердцевины волокна. Следовательно, пока показатель преломления SAP ниже или равен показателю преломления оболочки, не будет вторичной моды колебаний через SAP.
Наиболее распространенными формами, используемыми для SAP, являются форма галстука-бабочки и круг. Эти волокна называются волокнами галстука-бабочки и волокнами панды соответственно. Поперечные сечения этих двух волокон показаны на рисунке ниже. Модальное двойное лучепреломление, используемое в этих волокнах, представляет собой геометрическое и вызванное напряжением двойное лучепреломление. Геометрическое двойное лучепреломление очень мало и им можно пренебречь для волокна с круглой сердцевиной. Было показано, что двойное лучепреломление сердцевин этих волокон можно улучшить, если SAP расположить близко к сердцевине волокна, но их необходимо размещать очень близко к сердцевине волокна, чтобы не происходило увеличения потерь в волокне, особенно если материал на сердцевине волокна не увеличивается. SAPs – это не диоксид кремния. Волокно Panda было улучшено для достижения более высокого модового двойного лучепреломления, очень низких потерь и низких перекрестных помех.
Совет: В настоящее время самый популярный ПМволокнов отрасли используется круглое волокно Panda. Одним из многих преимуществ волокна Panda по сравнению с другими волокнами PM является размер волокна и числовая апертура по сравнению с обычными одномодовыми волокнами. Минимальные потери на устройстве обеспечиваются при использовании обоих типов света.
Линейное PM-волокно эллиптической структуры.
Проведено первое предложенное экспериментальное исследование практических однополяризационных волокон с низкими потерями на трех типах оптических структур: волокно с эллиптической сердцевиной, эллиптической оболочкой и волокном с эллиптической оболочкой. Ранние исследования оптоволоконного кабеля с эллиптической сердцевиной включали расчет поляризационного двойного лучепреломления. На первом этапе прямоугольный диэлектрический волновод используется для оценки двойного лучепреломления волокна с эллиптической сердцевиной. В эксперименте по использованию ПМ-волокна впервые было изготовлено волокно с сердцевиной в форме гантели. Длину биений поляризации можно уменьшить, увеличив разность показателей преломления оболочки сердцевины волокна. Однако из-за ограничений практического применения невозможно слишком сильно увеличить разность показателей преломления. Увеличение разницы показателей преломления приводит к потерям при передаче, а сращивание становится более трудным, поскольку необходимо уменьшить радиус сердцевины. Типичное значение двойного лучепреломления для эллиптического волокна выше, чем для волокна с эллиптической оболочкой. Но потери в сердцевине эллиптического волокна выше, чем в эллиптической оболочке.волокно.
Линейное PM-волокно с модуляцией показателя преломления
Для однополяризованного волокна, которое изолирует длину волны отсечки двух прямоугольных колебаний, метод увеличения ширины его полосы частот состоит в выборе распределения показателя преломления, которое позволяет только одному состоянию поляризации находиться на границе. Высокое двулучепреломление может быть достигнуто за счет введения угловой модуляции в индекс внутренней оболочки трехслойного волокна эллиптического поперечного сечения. При исследовании трехслойных оптических волокон эллиптического поперечного сечения применяется метод возмущений, в котором в качестве опорной структуры принимается прямоугольный волновод с сердцевиной волокна. Тесты на двойное лучепреломление трех слоев эллипсоидального волокна в режиме одиночной поляризации показывают, что правильная угловая модуляция показателя внутренней оболочки может улучшить двойное лучепреломление и расширить диапазон длин волн.
Распределение показателя преломления называется профилем бабочки. Это асимметричный W-контур, состоящий из однородной сердцевины волокна и оболочки, окружающей сердцевину волокна. В оболочке контур имеет максимальное значение NCL, изменяется вверх по радиусу и углу и имеет максимальное нисходящее условие вдоль оси X. Есть два свойства этой формы для реализации одномодовой операции с одинарной поляризацией. Во-первых, форма асимметрична, что делает константы распространения двух основных мод колебаний под прямым углом разными, а во-вторых, затухание внутри замка гарантирует, что каждая мода имеет граничную длину волны. Волокна-бабочки обладают слабой проводимостью, поэтому ответ на уравнение скалярной волны можно использовать для определения поля моды и постоянной распространения. Ответ относится к тригонометрическим функциям и функциям Матье, которые используются для объяснения корреляции поперечных координат в оболочке.сердцевина волокна. Эти функции не ортогональны друг другу, что требует бесконечного набора функций для учета модальных полей в разных регионах и удовлетворения граничных условий. Полученный график геометрического двойного лучепреломления по сравнению со стандартной частотой V показывает, что степень снижения показателя преломления вдоль оси X увеличивает асимметрию, тем самым увеличивая максимальное значение и значение V двойного лучепреломления. Пиковое значение двулучепреломления характерно для некруглых волокон. Двойное лучепреломление мод можно улучшить путем введения в волокно анизотропии. В случае анизотропии этого можно достичь, назначив разные распределения показателя преломления двум поляризациям моды. Геометрическое двойное лучепреломление меньше анизотропного двойного лучепреломления. Однако падение в оболочке в форме бабочки может обеспечить двойную поляризацию колеблющейся длины волны отсечки основной моды, которая отделена окном длин волн, в котором можно добиться одномодовой работы с одной поляризацией.
