Panda-Faser verbessert optische Stabilität durch Spannungstechnik

Stellen Sie sich vor, Lichtsignale, die durch Glasfasern reisen, wären eine disziplinierte Marschkapelle, die eine perfekte Formation beibehalten muss, um ihr Ziel präzise zu erreichen. In Wirklichkeit können verschiedene Störungen innerhalb der Faser den Polarisationszustand der Lichtsignale verändern und Informationsverluste oder Fehler verursachen. Gibt es eine Faserlösung, die die Lichtpolarisation so standhaft verankern kann wie die mythische "Dinghai Divine Needle"? Die Antwort liegt in der PANDA-Faser.

PANDA-Faser, ein Akronym für Polarisationserhaltende UND Absorptionsreduzierende Faser, wurde von der japanischen Firma Fujikura entwickelt. Diese spezialisierte Glasfaser hat aufgrund ihrer außergewöhnlichen Polarisationserhaltungseigenschaften in der Glasfaserkommunikation und in Sensoranwendungen an Bedeutung gewonnen.

Der Schlüssel zur Leistung der PANDA-Faser liegt in ihrer einzigartigen Struktur mit zwei symmetrischen spannungsbeaufschlagenden Teilen (SAPs) auf beiden Seiten des Faserkerns. Diese Stresszonen, typischerweise aus bor-dotiertem Material, haben deutlich unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten im Vergleich zum Kernmaterial. Beim Abkühlen auf Raumtemperatur während der Herstellung erzeugt diese Fehlanpassung eine starke seitliche Spannung auf dem Kern.

Dieser Spannungsmechanismus "panzert" den Kern effektiv und induziert Doppelbrechung – ein Phänomen, bei dem Licht je nach Polarisationsrichtung unterschiedliche Brechungsindizes erfährt. Die Faser etabliert unterschiedliche schnelle und langsame Achsen für die Lichtausbreitung. Wenn sich linear polarisiertes Licht an einer der beiden Achsen ausrichtet, bleibt sein Polarisationszustand während der gesamten Übertragung stabil.

• Überlegene Polarisationserhaltung: Verhindert effektiv Polarisationstrieb und gewährleistet die Signalintegrität
• Geringe Signaldämpfung: Konzipiert für effiziente Langstreckenübertragung
• Hervorragende Konnektivität: Optimiert für Spleißen und Steckerkompatibilität
• Breite Anwendbarkeit: Wird in Glasfasergyroskopen, Stromsensoren, kohärenten Kommunikationssystemen und Quantensystemen verwendet

Fujikura bietet mehrere PANDA-Faser-Konfigurationen an, die sich durch drei Haupteigenschaften unterscheiden:

Die Schutzbeschichtung bestimmt die mechanische Robustheit und die Umweltbeständigkeit:

• UV-gehärtetes Harz: Standardbeschichtung, die Abriebfestigkeit und Feuchtigkeitsschutz bietet
• UV-Harz/Polyester-Elastomer-Verbund: Kombiniert Steifigkeit mit Flexibilität für erhöhte Biegetoleranz
• Polyimid: Hochleistungsbeschichtung für extreme Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit

Dieser Parameter, der von 5 mm bis 30 mm reicht, bestimmt die Installationsflexibilität, wobei kleinere Werte eine größere Flexibilität anzeigen.

PANDA-Fasern unterstützen die Übertragung über mehrere Spektralbänder:

• Telekommunikationsbänder: 850 nm, 1310 nm, 1550 nm (am häufigsten)
• Spezialbänder: 980 nm (Verstärker), 1400 nm (Sensorik)
• Sichtbares Licht: 630 nm (rot), 530 nm (grün), 480 nm (blau)
• UV-Spektrum: 410 nm für spezielle Anwendungen

Die Nomenklatur offenbart wichtige Spezifikationen:

• SM15-PS-U25D: Singlemode, 1550 nm, polarisationserhaltend, UV-beschichtet (250 µm)
• SRSM15-PX-U25D-H: Biegeunempfindliche Singlemode, Hochleistungsvariante
• SM15-PS-H90D: Polyimid-beschichtet (900 µm) für raue Umgebungen

Die Polarisationsstabilität der PANDA-Faser ermöglicht kritische Funktionen in:

• Navigationssystemen: Glasfasergyroskope für Flugzeuge und Raumfahrzeuge
• Stromüberwachung: Hochgenaue Stromsensoren für Stromnetze
• Sichere Kommunikation: Quantenschlüsselverteilungssysteme
• Präzisionsinstrumentierung: Interferometrische Sensoren und Lasersysteme

Diese spezialisierte Fasertechnologie ermöglicht weiterhin Fortschritte in den Bereichen Telekommunikation, Verteidigung, Energie und wissenschaftliche Forschung und zeigt, wie Materialtechnik grundlegende Herausforderungen in der Lichtwellenübertragung lösen kann.