कल्पना कीजिए कि प्रकाश एक ऑप्टिकल फाइबर से यात्रा कर रहा है जैसे कि पानी एक पाइप से बह रहा है। पारंपरिक फाइबर एक घुमावदार नदी जैसा दिखता है जहाँ पानी की दिशा विभिन्न प्रभावों के कारण बदलती है। हालाँकि, ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर (PMF) एक सीधी जलसेतु की तरह काम करता है, यह सुनिश्चित करता है कि पानी की दिशा स्थिर रहे। यह विशेष फाइबर उन अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है जिनमें सख्त ध्रुवीकरण नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
PMF को समझने के लिए, हमें पहले प्रकाश के ध्रुवीकरण गुणों की जांच करनी होगी। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के रूप में, प्रकाश अपने प्रसार की दिशा के लंबवत विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र दोलन प्रदर्शित करता है। जब ये विद्युत क्षेत्र कंपन बेतरतीब ढंग से होते हैं - जैसे कि सूर्य के प्रकाश या तापदीप्त बल्बों के साथ - तो प्रकाश अध्रुवीकृत हो जाता है। जब कंपन एक विशिष्ट विमान तक सीमित होते हैं, तो प्रकाश ध्रुवीकृत हो जाता है।
प्रकाश तरंगों को एक रस्सी के रूप में कल्पना करें: अध्रुवीकृत प्रकाश यादृच्छिक रस्सी हिलने जैसा दिखता है जिसमें अलग-अलग कंपन दिशाएँ होती हैं, जबकि ध्रुवीकृत प्रकाश एक ही निश्चित अक्ष के साथ हिलने का अनुकरण करता है।
सिद्धांत रूप में, पारंपरिक गोलाकार-कोर फाइबर को द्विअपवर्तन प्रदर्शित नहीं करना चाहिए, प्रकाश संचरण के दौरान निरंतर ध्रुवीकरण बनाए रखना चाहिए। हालाँकि, विनिर्माण दोष और बाहरी कारक जैसे तनाव, झुकना और तापमान भिन्नता द्विअपवर्तन पेश करते हैं, जिससे ध्रुवीकरण राज्यों में बाधा आती है।
PMF जानबूझकर डिज़ाइन के माध्यम से इस चुनौती का समाधान करता है। नियंत्रित द्विअपवर्तन को शामिल करके, ये फाइबर बाहरी गड़बड़ी का प्रतिकार करते हैं, संचरण के दौरान मूल ध्रुवीकरण स्थिति को संरक्षित करते हैं। द्विअपवर्तन को खत्म करने के बजाय, PMF तनाव-प्रेरित ध्रुवीकरण परिवर्तनों को कम करने के लिए रणनीतिक रूप से फाइबर ज्यामिति में हेरफेर करता है - प्रभावी रूप से प्रकाश तरंगों को हस्तक्षेप से बचाता है।
द्विअपवर्तन पीढ़ी तंत्र के आधार पर, PMF दो प्राथमिक श्रेणियों में विभाजित है:
यह प्रकार असममित कोर आकार के माध्यम से द्विअपवर्तन बनाता है। सबसे आम प्रकार - अण्डाकार-कोर PMF - में गैर-सममित कोर ज्यामिति होती है जो ऑर्थोगोनल अक्षों के साथ अलग-अलग प्रकाश प्रसार गति उत्पन्न करती है, जिससे द्विअपवर्तन उत्पन्न होता है। ये फाइबर विशेष अनुप्रयोगों में काम आते हैं।
ज्यामितीय प्रकारों की तुलना में अधिक प्रचलित, तनाव-प्रेरित PMF आंतरिक तनाव तंत्र के माध्यम से द्विअपवर्तन पेश करता है। उपश्रेणियों में शामिल हैं:
| PMF प्रकार | लाभ | नुकसान |
|---|---|---|
| पांडा PMF | उच्च प्रदर्शन, एकरूपता, स्केलेबल उत्पादन | बड़े तनाव क्षेत्रों के कारण तापमान संवेदनशीलता |
| अण्डाकार PMF | विशेष अनुप्रयोगों के लिए उत्कृष्ट स्थिरता | छोटे प्रीफॉर्म आकार, तनाव सांद्रता जोखिम |
| बो टाई PMF | मजबूत द्विअपवर्तन, बेहतर ध्रुवीकरण रखरखाव | ज्यामितीय नियंत्रण चुनौतियाँ, सीमित प्रीफॉर्म आकार |
| अण्डाकार कोर PMF | तापमान प्रतिरोध, आसान अंत-चेहरा पॉलिशिंग | अन्य प्रकारों की तुलना में कमजोर द्विअपवर्तन |
इनमें से, पांडा PMF बेहतर द्विअपवर्तन, ज्यामितीय विशेषताओं, संरचनात्मक समरूपता और अनुदैर्ध्य एकरूपता प्रदर्शित करता है। इसकी खंडित विनिर्माण प्रक्रिया सटीक घटक नियंत्रण को सक्षम करती है, जिससे एकल प्रीफॉर्म सैकड़ों किलोमीटर तक समान PMF का उत्पादन कर सकते हैं - जिससे यह बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उद्योग मानक बन जाता है।
इन विशिष्टताओं को समझने से उचित PMF चयन सुनिश्चित होता है:
PMF निर्माण के दौरान, कोर के बगल में अलग-अलग तापीय विस्तार गुणांक वाले दो तनाव-अनुप्रयोग क्षेत्र बनाए जाते हैं। जैसे ही फाइबर ड्राइंग तापमान से ठंडा होता है, ये क्षेत्र अलग-अलग सिकुड़ते हैं, जिससे अक्षीय तनाव पैदा होता है। यह दो ऑर्थोगोनल अक्षों के साथ द्विअपवर्तन उत्पन्न करता है:
यह पैरामीटर प्रेषित प्रकाश की जटिल ध्रुवीकरण स्थिति के लिए एक पूर्ण आवधिक भिन्नता को पूरा करने के लिए आवश्यक फाइबर लंबाई का प्रतिनिधित्व करता है। शारीरिक रूप से, यह उस लंबाई के अनुरूप है जहां दो ऑर्थोगोनल ध्रुवीकरण मोड के बीच चरण अंतर 2π तक पहुंच जाता है। छोटी बीट लंबाई मजबूत ध्रुवीकरण रखरखाव क्षमताओं को इंगित करती है।
जब ध्रुवीकृत प्रकाश को किसी भी प्रमुख अक्ष के साथ संरेखित किया जाता है, तो न्यूनतम शक्ति ऑर्थोगोनल अक्ष से जुड़ती है। विलुप्त होने का अनुपात इस ध्रुवीकरण रखरखाव गुणवत्ता को इच्छित ध्रुवीकरण अक्ष में शक्ति बनाम ऑर्थोगोनल अक्ष के अनुपात के रूप में मापता है। उच्च अनुपात बेहतर ध्रुवीकरण संरक्षण को इंगित करते हैं।
PMF कार्यक्षमता सटीक ध्रुवीकरण मोड युग्मन और संरेखण पर निर्भर करती है, जो विशेष कनेक्टर कीइंग के माध्यम से प्राप्त की जाती है। पारंपरिक फाइबर जंपर्स की तुलना में, PMF संचरण के दौरान रैखिक ध्रुवीकरण राज्यों को बनाए रखता है, सुसंगत सिग्नल-टू-शोर अनुपात को बढ़ाता है और उच्च-सटीक भौतिक माप को सक्षम करता है।
PMF कनेक्टर फाइबर को युग्मित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं, जबकि ध्रुवीकरण राज्यों को संरक्षित करते हैं और उच्च विलुप्त होने के अनुपात को बनाए रखते हैं। इसके लिए कोणीय (θ) गलत संरेखण को कम करने के लिए जुड़े फाइबर के बीच धीमी या तेज अक्षों का सटीक संरेखण आवश्यक है। ध्रुवीकरण-रखरखाव कोण और विलुप्त होने का अनुपात सामूहिक रूप से कनेक्शन गुणवत्ता निर्धारित करते हैं।
उचित PMF तैनाती के लिए कई कारकों पर ध्यान देने की आवश्यकता होती है:
PMF ध्रुवीकरण मोड युग्मन को कम करने के लिए तनाव क्षेत्रों या असममित कोर को शामिल करता है, पारंपरिक सिंगल-मोड फाइबर के विपरीत।
PMF सुसंगत ऑप्टिकल संचार, फाइबर सेंसर, इंटरफेरोमीटर, क्वांटम ऑप्टिक्स और सटीक माप प्रणालियों के लिए आवश्यक है।
सटीक तेज/धीमा अक्ष संरेखण ध्रुवीकरण नुकसान को कम करता है और उच्च विलुप्त होने के अनुपात को बनाए रखता है।
ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर ऑप्टिकल तकनीक में एक सफलता का प्रतिनिधित्व करता है, जो लंबी दूरी के प्रकाश संचरण में महत्वपूर्ण ध्रुवीकरण स्थिरता चुनौतियों का समाधान करता है। असाधारण प्रदर्शन विशेषताओं और विविध अनुप्रयोगों के साथ, PMF डेटा ट्रांसमिशन, सटीक सेंसिंग और परिष्कृत ऑप्टिकल सिस्टम में प्रगति को सक्षम बनाता है। चल रहे शोध से आगे PMF शोधन का वादा किया गया है, जो अधिक विश्वसनीय और परिष्कृत ऑप्टिकल समाधानों का मार्ग प्रशस्त करता है।
कल्पना कीजिए कि प्रकाश एक ऑप्टिकल फाइबर से यात्रा कर रहा है जैसे कि पानी एक पाइप से बह रहा है। पारंपरिक फाइबर एक घुमावदार नदी जैसा दिखता है जहाँ पानी की दिशा विभिन्न प्रभावों के कारण बदलती है। हालाँकि, ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर (PMF) एक सीधी जलसेतु की तरह काम करता है, यह सुनिश्चित करता है कि पानी की दिशा स्थिर रहे। यह विशेष फाइबर उन अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है जिनमें सख्त ध्रुवीकरण नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
PMF को समझने के लिए, हमें पहले प्रकाश के ध्रुवीकरण गुणों की जांच करनी होगी। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के रूप में, प्रकाश अपने प्रसार की दिशा के लंबवत विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र दोलन प्रदर्शित करता है। जब ये विद्युत क्षेत्र कंपन बेतरतीब ढंग से होते हैं - जैसे कि सूर्य के प्रकाश या तापदीप्त बल्बों के साथ - तो प्रकाश अध्रुवीकृत हो जाता है। जब कंपन एक विशिष्ट विमान तक सीमित होते हैं, तो प्रकाश ध्रुवीकृत हो जाता है।
प्रकाश तरंगों को एक रस्सी के रूप में कल्पना करें: अध्रुवीकृत प्रकाश यादृच्छिक रस्सी हिलने जैसा दिखता है जिसमें अलग-अलग कंपन दिशाएँ होती हैं, जबकि ध्रुवीकृत प्रकाश एक ही निश्चित अक्ष के साथ हिलने का अनुकरण करता है।
सिद्धांत रूप में, पारंपरिक गोलाकार-कोर फाइबर को द्विअपवर्तन प्रदर्शित नहीं करना चाहिए, प्रकाश संचरण के दौरान निरंतर ध्रुवीकरण बनाए रखना चाहिए। हालाँकि, विनिर्माण दोष और बाहरी कारक जैसे तनाव, झुकना और तापमान भिन्नता द्विअपवर्तन पेश करते हैं, जिससे ध्रुवीकरण राज्यों में बाधा आती है।
PMF जानबूझकर डिज़ाइन के माध्यम से इस चुनौती का समाधान करता है। नियंत्रित द्विअपवर्तन को शामिल करके, ये फाइबर बाहरी गड़बड़ी का प्रतिकार करते हैं, संचरण के दौरान मूल ध्रुवीकरण स्थिति को संरक्षित करते हैं। द्विअपवर्तन को खत्म करने के बजाय, PMF तनाव-प्रेरित ध्रुवीकरण परिवर्तनों को कम करने के लिए रणनीतिक रूप से फाइबर ज्यामिति में हेरफेर करता है - प्रभावी रूप से प्रकाश तरंगों को हस्तक्षेप से बचाता है।
द्विअपवर्तन पीढ़ी तंत्र के आधार पर, PMF दो प्राथमिक श्रेणियों में विभाजित है:
यह प्रकार असममित कोर आकार के माध्यम से द्विअपवर्तन बनाता है। सबसे आम प्रकार - अण्डाकार-कोर PMF - में गैर-सममित कोर ज्यामिति होती है जो ऑर्थोगोनल अक्षों के साथ अलग-अलग प्रकाश प्रसार गति उत्पन्न करती है, जिससे द्विअपवर्तन उत्पन्न होता है। ये फाइबर विशेष अनुप्रयोगों में काम आते हैं।
ज्यामितीय प्रकारों की तुलना में अधिक प्रचलित, तनाव-प्रेरित PMF आंतरिक तनाव तंत्र के माध्यम से द्विअपवर्तन पेश करता है। उपश्रेणियों में शामिल हैं:
| PMF प्रकार | लाभ | नुकसान |
|---|---|---|
| पांडा PMF | उच्च प्रदर्शन, एकरूपता, स्केलेबल उत्पादन | बड़े तनाव क्षेत्रों के कारण तापमान संवेदनशीलता |
| अण्डाकार PMF | विशेष अनुप्रयोगों के लिए उत्कृष्ट स्थिरता | छोटे प्रीफॉर्म आकार, तनाव सांद्रता जोखिम |
| बो टाई PMF | मजबूत द्विअपवर्तन, बेहतर ध्रुवीकरण रखरखाव | ज्यामितीय नियंत्रण चुनौतियाँ, सीमित प्रीफॉर्म आकार |
| अण्डाकार कोर PMF | तापमान प्रतिरोध, आसान अंत-चेहरा पॉलिशिंग | अन्य प्रकारों की तुलना में कमजोर द्विअपवर्तन |
इनमें से, पांडा PMF बेहतर द्विअपवर्तन, ज्यामितीय विशेषताओं, संरचनात्मक समरूपता और अनुदैर्ध्य एकरूपता प्रदर्शित करता है। इसकी खंडित विनिर्माण प्रक्रिया सटीक घटक नियंत्रण को सक्षम करती है, जिससे एकल प्रीफॉर्म सैकड़ों किलोमीटर तक समान PMF का उत्पादन कर सकते हैं - जिससे यह बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उद्योग मानक बन जाता है।
इन विशिष्टताओं को समझने से उचित PMF चयन सुनिश्चित होता है:
PMF निर्माण के दौरान, कोर के बगल में अलग-अलग तापीय विस्तार गुणांक वाले दो तनाव-अनुप्रयोग क्षेत्र बनाए जाते हैं। जैसे ही फाइबर ड्राइंग तापमान से ठंडा होता है, ये क्षेत्र अलग-अलग सिकुड़ते हैं, जिससे अक्षीय तनाव पैदा होता है। यह दो ऑर्थोगोनल अक्षों के साथ द्विअपवर्तन उत्पन्न करता है:
यह पैरामीटर प्रेषित प्रकाश की जटिल ध्रुवीकरण स्थिति के लिए एक पूर्ण आवधिक भिन्नता को पूरा करने के लिए आवश्यक फाइबर लंबाई का प्रतिनिधित्व करता है। शारीरिक रूप से, यह उस लंबाई के अनुरूप है जहां दो ऑर्थोगोनल ध्रुवीकरण मोड के बीच चरण अंतर 2π तक पहुंच जाता है। छोटी बीट लंबाई मजबूत ध्रुवीकरण रखरखाव क्षमताओं को इंगित करती है।
जब ध्रुवीकृत प्रकाश को किसी भी प्रमुख अक्ष के साथ संरेखित किया जाता है, तो न्यूनतम शक्ति ऑर्थोगोनल अक्ष से जुड़ती है। विलुप्त होने का अनुपात इस ध्रुवीकरण रखरखाव गुणवत्ता को इच्छित ध्रुवीकरण अक्ष में शक्ति बनाम ऑर्थोगोनल अक्ष के अनुपात के रूप में मापता है। उच्च अनुपात बेहतर ध्रुवीकरण संरक्षण को इंगित करते हैं।
PMF कार्यक्षमता सटीक ध्रुवीकरण मोड युग्मन और संरेखण पर निर्भर करती है, जो विशेष कनेक्टर कीइंग के माध्यम से प्राप्त की जाती है। पारंपरिक फाइबर जंपर्स की तुलना में, PMF संचरण के दौरान रैखिक ध्रुवीकरण राज्यों को बनाए रखता है, सुसंगत सिग्नल-टू-शोर अनुपात को बढ़ाता है और उच्च-सटीक भौतिक माप को सक्षम करता है।
PMF कनेक्टर फाइबर को युग्मित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं, जबकि ध्रुवीकरण राज्यों को संरक्षित करते हैं और उच्च विलुप्त होने के अनुपात को बनाए रखते हैं। इसके लिए कोणीय (θ) गलत संरेखण को कम करने के लिए जुड़े फाइबर के बीच धीमी या तेज अक्षों का सटीक संरेखण आवश्यक है। ध्रुवीकरण-रखरखाव कोण और विलुप्त होने का अनुपात सामूहिक रूप से कनेक्शन गुणवत्ता निर्धारित करते हैं।
उचित PMF तैनाती के लिए कई कारकों पर ध्यान देने की आवश्यकता होती है:
PMF ध्रुवीकरण मोड युग्मन को कम करने के लिए तनाव क्षेत्रों या असममित कोर को शामिल करता है, पारंपरिक सिंगल-मोड फाइबर के विपरीत।
PMF सुसंगत ऑप्टिकल संचार, फाइबर सेंसर, इंटरफेरोमीटर, क्वांटम ऑप्टिक्स और सटीक माप प्रणालियों के लिए आवश्यक है।
सटीक तेज/धीमा अक्ष संरेखण ध्रुवीकरण नुकसान को कम करता है और उच्च विलुप्त होने के अनुपात को बनाए रखता है।
ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर ऑप्टिकल तकनीक में एक सफलता का प्रतिनिधित्व करता है, जो लंबी दूरी के प्रकाश संचरण में महत्वपूर्ण ध्रुवीकरण स्थिरता चुनौतियों का समाधान करता है। असाधारण प्रदर्शन विशेषताओं और विविध अनुप्रयोगों के साथ, PMF डेटा ट्रांसमिशन, सटीक सेंसिंग और परिष्कृत ऑप्टिकल सिस्टम में प्रगति को सक्षम बनाता है। चल रहे शोध से आगे PMF शोधन का वादा किया गया है, जो अधिक विश्वसनीय और परिष्कृत ऑप्टिकल समाधानों का मार्ग प्रशस्त करता है।
