Введение в поляризацию
Когда свет проходит через точку пространства, направление и амплитуда колеблющегося электрического поля меняются во времени. Вектор электромагнитного поля, расположенный под прямым углом друг к другу в поперечном сечении (плоскость, перпендикулярная направлению движения), представляет собой сигнал поляризованной световой волны. Поляризация определяется с использованием вектора электрического поля как функции времени в соответствии с рисунком, прослеженным по поперечному сечению. Поляризацию можно разделить на линейную, эллиптическую или круговую, из которых линейная поляризация является простейшей. Любая поляризация является проблемой при оптоволоконной передаче.
Любая система радиосвязи и волоконно-оптической измерительной системы представляет собой устройство, способное анализировать интерференцию двух типов световых волн. Мы не можем использовать информацию, предоставляемую интерференцией, если амплитуды комбинаций не остаются стабильными во времени, то есть световые волны не находятся в одном и том же состоянии поляризации. В этом случае необходимо использовать оптические волокна, способные передавать стабильные состояния поляризации. Итак, чтобы решить эту проблему,оптические волокнакоторые могут поддерживать поляризацию.
Что такое PM-волокно?
Диффузия поляризации света в волокне становится неконтролируемой (зависит от длины волны) и зависит от любого изгиба волокна, а также от температурного состояния. Для достижения желаемых оптических свойств необходимы специальные оптические волокна, на которые влияет поляризация света, проходящего через волокно. Многие системы, такие как волоконные интерферометры и датчики, волоконные лазеры и электрооптические модуляторы, также имеют потери, зависящие от поляризации, которые влияют на производительность системы. Эту проблему можно решить, используя специальные оптические волокна, называемые PM-волокнами.
Принцип волокна PM
Если поляризация света, излучаемого в волокно, соосна оси двойного лучепреломления, она останется таковой, даже если волокно согнется. Физический принцип, лежащий в основе этого явления, можно понять, исходя из принципа однородной связи мод. Из-за явления сильного двойного лучепреломления константы распространения двух поляризационных мод различны, поэтому относительное совпадение участвующих мод имеет тенденцию быстро смещаться. Следовательно, пока любая интерференция вдоль света имеет эффективную пространственную компоненту Фурье (и волновое число, соответствующее разнице между константами распространения двух мод), ее можно эффективно согласовать с обеими модами. Если разница достаточно велика, общее возмущение в свете будет меняться постепенно и медленно, чтобы достичь эффективной связи мод. Таким образом, принцип PM-волокна имеет существенное значение.
Среди наиболее распространенных применений оптоволоконной связи на большие расстояния PM-волокно используется для передачи света из одного места в другое в состоянии линейной поляризации. Для достижения такого результата необходимо соблюдение нескольких условий. Входное волокно должно быть сильно поляризовано, чтобы избежать передачи мод с медленной и быстрой осью, в которых состояние выходной поляризации непредсказуемо.
По этой же причине электрическое поле воптическое волокнодолжен быть точно и аккуратно совмещен с главной осью оптического волокна (которая в промышленной практике обычно является медленной осью). Если оптоволоконный кабель PM состоит из сегментированных волокон, соединенных оптоволоконными разъемами или сращиваемыми соединениями, согласование направления вращения и расположения волокон является очень важной проблемой. Кроме того, разъем должен быть установлен на волокне ПМ, и во время установки разъема возникающее внутреннее напряжение не приведет к проецированию электрического поля на оптическую ось, не используемую на волокне.
Применение волокна PM
Волокна PM используются в областях, где не допускается дрейф поляризации, например, при изменении температуры. Примерами этого являются волоконные интерферометры и некоторые волоконные лазеры. Недостатком использования таких волокон является то, что они обычно требуют точной ориентации поляризации, что может вызвать больше проблем. При этом потери при распространении выше, чем у стандартных оптических волокон, и все типы оптических волокон сложно сохранять в форме, сохраняющей поляризацию.
Волокна PM используются в конкретных приложениях, таких как приложения для измерения волокон, интерферометрия и распределение квантовых ключей. Он также широко используется для связи на большие расстояния между лазерными генераторами и модуляторами, которым в качестве входного сигнала требуется поляризованный свет. Его редко используют для передачи на большие расстояния, поскольку PM-волокно очень дорогое и имеет более высокое затухание, чем одномодовое волокно.
Требования к использованию волокна ПМ
Клемма: Когда клеммой PM-волокна является оптический разъем, важно соединить нагрузочный стержень с разъемом, обычно с помощью ключа.
Сращивание: Сращивание волокон ПМ также следует производить очень осторожно. Когда волокно сплавлено, оси X, Y и Z должны быть правильно расположены, а положение вращения должно быть правильно выбрано, чтобы можно было точно расположить стержень напряжения.
Другое требование состоит в том, что условия падения на конце волокна должны соответствовать направлению поперечной главной оси волокна.волокнопоперечное сечение.
