Vlakna za-ohranjanje polarizacije (PM) ohranjajo stabilno linearno polarizacijo tako, da naredijo nekaj, kar morda zveni protislovno: namerno uvajamočna, dobro{0}}definirana dvolomnost. Namesto da bi vlakno poskušalo narediti popolnoma simetrično, vlakno PM ustvari dva pravokotna polarizacijska lastna načina z različnimi efektivnimi lomnimi količniki in konstantami širjenja.
Ta vgrajena -razlika je veliko večja in bolj nadzorovana kot šibka, naključna dvolomnost, ki jo navadna vlakna lahko pridobijo zaradi upogibanja, preostale napetosti, temperaturnih sprememb ali proizvodnih nepopolnosti. Ko je vhodna polarizacija poravnana z eno od glavnih osi vlakna, je neželena povezava v pravokotni polarizacijski način močno zatrta. Za širši uvod v vodenje svetlobe v vlaknu si oglejte ta preglednačela in zgradba{0}}optičnih vlaken.
Kaj je polarizacijsko-vzdrževanje vlaken?
PM vlakno je posebno optično vlakno, zasnovano za ohranjanje usmerjenosti linearno polarizirane svetlobe. Običajno gre za eno-modno vlakno z namenoma asimetričnim profilom napetosti ali geometrije. Če primerjate PM vlakna z običajnimi oblikami, Hengtongov pregledrazlične vrste optičnih vlakenzagotavlja koristno ozadje o standardnih kategorijah vlaken.
PM vlaknaneohrani vsako poljubno vhodno polarizacijsko stanje. Njegovo najbolj zanesljivo delovno stanje se doseže, ko se linearno polarizirana svetloba usmeri vzdolž ene od njegovih dveh glavnih dvolomnih osi. Te osi se običajno imenujejohitra osinpočasna os.
Kako močna dvolomnost preprečuje polarizacijsko sklopitev
Ključna fizična ideja ni, da je okoljski stres vedno "prešibek", da bi vplival na vlakno. Namesto tega močna dvolomnost ustvari veliko razliko med konstantami širjenja dveh ortogonalnih polarizacijskih lastnih načinov. Ker se njihova relativna faza hitro spreminja vzdolž vlakna, so običajne počasi spremenljive motnje slabe pri koherentnem spajanju optične moči iz enega lastnega načina v drugega.
Klasičen papir Optica naprejdržanje polarizacije v naključno motenih vlaknihopisuje visoko dvolomna PM vlakna v smislu njihove dvolomnosti in polarizacijske utripne dolžine. V praksi močnejša dvolomnost povzroči krajšo dolžino utripa, zaradi česar so značilne motnje z dolgim-razmerjem manj učinkovite pri povezovanju načina vožnje.
Hitra os in počasna os
Dve glavni polarizacijski osi imata različne efektivne lomne količnike. Os z nižjim efektivnim lomnim količnikom je hitra os, ker je njena fazna hitrost večja, medtem ko je os z višjim efektivnim lomnim količnikom počasna os.
Če je vhodno električno polje poravnano s katero koli osjo, je idealno vzbujen samo en polarizacijski lastni način. Z majhno močjo v ortogonalnem načinu sprožena linearna polarizacija ostane stabilna med širjenjem.
Dolžina polarizacijskega utripa
Dolžina polarizacijskega utripa je razdalja, na kateri dva lastna načina polarizacije kopičita relativni fazni zamik 2π. Za valovno dolžino λ in efektivno razliko indeksa Δn lahko to zapišemo kot:
Lb = λ / |Δn|
Za določeno valovno dolžino večja dvolomnost ustreza krajši dolžini utripa. Dolžina utripa je torej uporaben inženirski pokazatelj, kako močno sta oba načina polarizacije ločena.
Kako je dvolomnost vgrajena v PM vlakno?
Dva pogosta pristopa načrtovanja sta dvolom-povzročen z napetostjo in dvolom-povzročen z geometrijo. Oba ustvarjata stabilno razliko med efektivnimi lomnimi količniki obeh ortogonalnih polarizacijskih načinov. Zgodnja študija Applied Optics je neposredno primerjalanapetost-inducirana in eliptična-jedrna polarizacija-vzdrževalna vlakna, vključno z njihovim-vedenjem dolžine.
Dvolom-povzročen s stresom: PANDA in metulj-vlakna
V vlaknih PM, ki jih povzroči-napetost, so posebej oblikovana področja{1}}za ustvarjanje napetosti nameščena okoli jedra. V vlaknu PANDA sta dva dela,-ki ustvarjata napetost, nameščena na nasprotnih straneh jedra. Te regije običajno uporabljajo steklene sestave z lastnostmi toplotnega-raztezanja, ki se razlikujejo od okoliškega silicijevega dioksida.
Ko se vlakno po vlečenju ohlaja, neskladje v toplotnem krčenju ustvari nadzorovano polje preostale napetosti v jedru. Zaradi fotoelastičnega učinka ta napetost povzroči različne lomne količnike vzdolž dveh pravokotnih smeri. Metulj-vlakno uporablja drugačno geometrijo napetostnega-območja za doseganje istega osnovnega cilja: stabilna, močna linearna dvolomnost.
Geometrija-inducirana dvolomnost: eliptično{1}}jedrno vlakno
Drug pristop je narediti samo jedro asimetrično, na primer eliptično jedro. Geometrična asimetrija spreminja robne pogoje, ki jih vidita dva pravokotno polarizirana načina, in proizvaja različne efektivne lomne količnike, tudi brez zanašanja na enako napetostno{1}}razporeditev palic, ki se uporablja v vlaknu PANDA.
Rezultat je spet par dobro-definiranih polarizacijskih lastnih osi, ki lahko vzdržujejo sproženo linearno polarizacijo, ko je vhod pravilno poravnan.
Kaj se zgodi, če je vhodna polarizacija napačno poravnana?
Če svetlobo usmerimo pod kotom na glavne osi, se vhodno polje razgradi na komponente vzdolž obeh lastnih načinov. Oba načina se nato širita sočasno in kopičita fazo z različnimi hitrostmi.
Pri izstrelitvenem kotu 45 stopinj sta na primer obe osi vzbujeni s primerljivimi amplitudami polja. Relativna faza med njima se spreminja z razdaljo širjenja in se lahko odzove tudi na valovno dolžino in okoljske spremembe. Izhod lahko zato postane eliptičen ali se zavrti, namesto da ostane v prvotnem linearnem stanju.
Zato sistemi PM zahtevajo rotacijsko poravnavo ne samo na začetni točki, temveč tudi na konektorjih in spojih. Za splošne osnove povezave glejteosnove optičnega konektorja-; za trajne sklepe ta vodnik zafuzija vlakenzagotavlja povezano ozadje spajanja. Raziskave ose pridruži polarizaciji-in ohranja eno-optično vlaknotudi kaže, zakaj lahko neusklajenost osi na sklepu prenese energijo v neželeno polarizacijsko stanje.
Kako se meri učinkovitost PM vlaken?
Več parametrov je uporabnih pri določanju ali ocenjevanju sistema PM vlaken:
- Dvolomnost (Δn):efektivna razlika-indeksa loma med obema glavnima načinoma polarizacije.
- Dolžina udarca:razdalja, potrebna za 2π relativno kopičenje faze med obema načinoma. Krajša utripna dolžina na splošno pomeni močnejšo dvolomnost pri isti valovni dolžini.
- Razmerje polarizacijske ekstinkcije (PER):merilo, koliko optične moči ostane v želeni polarizaciji glede na ortogonalno polarizacijo. Višji PER pomeni boljšo čistost polarizacije.
- Polarizacijski presluh:količina neželene moči, ki je povezana z sproženo lastno osjo v pravokotno lastno os.
- Poravnava osi:rotacijska natančnost med vhodno polarizacijo, osmi vlaken, ključavnico konektorja in usmerjenostjo spoja.
Te posebne meritve za PM-se razlikujejo od splošnih preskusov kvalifikacije kablov, kot so slabljenje, vnesena izguba, analiza OTDR, natezno testiranje in okoljsko testiranje. Hengtongov pregledpreizkušanje-optičnih kablovpojasnjuje tiste širše kategorije optičnih in mehanskih preskusov.
Kje se uporablja vlakno za-ohranjanje polarizacije?
PM vlakno se uporablja, kadar bi nenadzorovan polarizacijski odmik zmanjšal natančnost meritev, motil modulacijo ali destabiliziral optični sistem. Tipične aplikacije vključujejo-optične žiroskope, interferometrične senzorje, koherentne optične sisteme, lasersko dostavo, vlaknene laserje in polarizacijsko-občutljivo preskusno opremo.
V mnogih od teh sistemov je izbira vlaken le en del zasnove. Celotna optična pot mora prav tako ohranjati orientacijo osi skozi vezice, konektorje, spoje, sklopke in druge komponente.
PM vlakna v primerjavi s standardnimi eno-modnimi vlakni
Standardno eno-načinsko vlakno vodi en prostorski način, vendar še vedno podpira dve ortogonalni stanji polarizacije. Majhna naključna dvolomnost vzdolž običajnega vlakna lahko povzroči, da se stanje polarizacije nepredvidljivo razvije s temperaturo, upogibom in napetostjo.
Tudi PM vlakno običajno deluje v enem samem prostorskem načinu, vendar njegova namerno močna dvojna lomnost loči dva lastna načina polarizacije dovolj, da zmanjša sklopitev med njima. To je bistveni razlog, da lahko vlakna PM ohranijo izbrano linearno polarizacijo, medtem ko običajna eno-načinovna vlakna na splošno ne morejo zagotoviti enake usmerjenosti polarizacije na svojem izhodu.
Za ozadje-na ravni izdelka o običajnih optičnih vlaknih si lahko ogledate tudi Hengtongportfelj optičnih vlaken.
pogosta vprašanja
Ali vlakna PM vzdržujejo kakšno stanje polarizacije?
Ne. PM vlakno je v prvi vrsti zasnovano za vzdrževanje linearne polarizacije, sprožene vzdolž ene od njegovih glavnih osi. Če sta obe osi vzbujeni, se relativna faza med načinoma spreminja med širjenjem, zato se lahko izhodno stanje spreminja.
Kakšna je razlika med hitro osjo in počasno osjo?
Hitra os ima nižji efektivni lomni količnik in zato večjo fazno hitrost. Počasna os ima višji efektivni lomni količnik in manjšo fazno hitrost. Skupaj tvorita dve glavni dvolomni osi vlakna.
Kaj se zgodi, če svetlobo usmerimo pod kotom 45 stopinj glede na osi PM?
Oba polarizacijska lastna načina sta vzbujena. Ker se širijo z različnimi faznimi konstantami, se njihova relativna faza spreminja vzdolž vlakna, tako da izhodna polarizacija na splošno ne bo ostala enako linearno kot vhodna.
Ali je PM vlakno isto kot polarizirajoče vlakno?
Ne. PM vlakno je zasnovano tako, da vodi oba pravokotna polarizacijska lastna načina, medtem ko zavira sklopitev med njima. Polarizacijsko ali eno-polarizacijsko vlakno je zasnovano tako, da je ena polarizacija močno naklonjena ali da je ortogonalna polarizacija močno oslabljena.
Ali lahko upogibanje ali temperaturne spremembe vplivajo na PM vlakna?
ja Vlakno PM je bolj odporno na spremembe polarizacije, ki jih povzročijo značilne okoljske motnje, vendar ni imuno na močne obremenitve, tesno upogibanje, napetost konektorja, slabo spajanje ali neusklajenost osi. Ti učinki lahko povečajo preslušavanje in zmanjšajo PER.
Kaj je treba navesti pri nakupu sklopa PM vlaken?
Uporabne specifikacije vključujejo delovno valovno dolžino, zasnovo vlakna PM, slabljenje, utripno dolžino ali dvolomnost, ciljni PER ali presluh, vrsto konektorja, orientacijo ključa-na{-os konektorja, dolžino vlakna, zahteve glede premaza ali ovoja in zahtevano poročilo o preskusu. Če vaš projekt vključuje tudi sklope optičnih-vlaken po meri ali integracijo kablov,kontaktirajte Hengtongz aplikacijo in zahtevanimi specifikacijami, tako da je mogoče ustrezno zmogljivost potrditi pred ponudbo.
Povzetek
Vlakno,-ki ohranja polarizacijo, ne "zaklene" polarizacije z odpravo dvolomnosti. Dela ravno nasprotno: ustvarja močno, nadzorovano dvolomnost, tako da imata dva pravokotna lastna načina polarizacije dovolj različne konstante širjenja. Ko se svetloba sproži vzdolž ene glavne osi, ta ločitev prepreči neželeno spajanje načinov in pomaga ohraniti linearno polarizacijo.
Praktični ključi so preprosti: izberite ustrezno zasnovo PM, razumejte njegove hitre in počasne osi, uporabite dolžino utripov in polarizacijski presluh ali PER kot kazalnike učinkovitosti in vzdržujte natančno rotacijsko poravnavo skozi vsak zagon, konektor in spoj na optični poti.