極化 制御 は 精密 な 光ファイバー の ため に 極めて 重要 です

光、精度、無限の可能性が融合する光ファイバーの世界では、光信号の偏波状態を制御することは、単なる技術的な要件を超え、優れた性能と画期的なイノベーションを解き放つための鍵となっています。

光ファイバー通信において、光信号の偏波状態は重要な役割を果たし、干渉計、センサー、ファイバーレーザー、電気光学変調器などの主要コンポーネントの性能に影響を与える目に見えない導体として機能します。

高精度測定のために微小な変化を検出できる光ファイバー干渉計は、光の偏波が不安定になると誤った結果を生成する可能性があります。同様に、温度、圧力、応力などの環境変化を検出する光ファイバーセンサーは、偏波状態が変動すると不正確な測定値をもたらす可能性があります。

通信システムの主要コンポーネントであるファイバーレーザーの性能は、偏波の安定性に直接影響されます。電気入力に基づいて光信号を制御する電気光学変調器も、偏波が不安定になると効率が低下します。

偏光は、次の3つの基本的な形で現れます。

• 直線偏光：電界が単一の平面で振動する最も単純な形式。
• 楕円偏光：電界が楕円パターンで振動する、より複雑な形式で、最も一般的な自然偏波状態を表します。
• 円偏光：電界が一様に回転する楕円偏光の特殊なケースで、光学アプリケーションで広く使用されています。

偏波消光比（PER）は、直線偏光の純度を評価するための重要な指標として機能します。偏光子を回転させながら透過光強度を監視することによって測定され、PERは10 log（Pmax / Pmin）として計算されます。ここで、Pはミリワット単位の電力です。

標準的な光ファイバーは、曲げやねじれによって光の偏波を自然に変化させ、温度変化などの外部からの乱れはさらに不安定さを引き起こします。これは、一定の偏波出力を必要とするアプリケーションにとって大きな課題となります。

偏波保持（PM）ファイバーは、高速軸と低速軸を作成する特殊な設計を通じてこれらの課題に対処します。光がどちらかの軸に適切に配置されると、ファイバーはストレス下でも偏波を維持します。最新の1メートルのPMファイバージャンパーは、1550 nmの波長で30 dBを超える偏波消光比を維持できます。

最適なPMファイバーの性能には、光の偏波とファイバーの低速軸との間の正確なアライメントが必要です。20 dBを超える消光比を達成するには、6度以内の角度アライメントが必要であり、30 dBの性能には1.8度未満の精度が必要です。

標準的なアライメント設定には、レーザー、結合光学系、PMファイバー、回転偏光子、および光パワーメーターが含まれます。このプロセスには、次のものが含まれます。

1. 結合効率の最適化
2. 偏光子回転による最大/最小出力の測定
3. ファイバーコネクタの向きの微調整
4. 最大PERが達成されるまで反復

光源の特性は、測定に大きな影響を与えます。非コヒーレント光源は安定したPER測定を提供しますが、コヒーレント光源は、高速軸と低速軸のコンポーネント間の干渉効果により、誤解を招く結果をもたらす可能性があります。

偏波に敏感なアプリケーションの場合、理想的な光源は次の機能を備えている必要があります。

• 40 dBを超える偏波消光比
• 数十ナノメートルのスペクトル線幅
• 最小限のコヒーレンス効果

コヒーレンスに起因する測定誤差を排除するには、技術者はアライメント中に、通常はファイバーをマンドレルに曲げたり巻き付けたりすることによって、制御された応力をファイバーに加える必要があります。

PMコネクタは、角度アライメントを維持するために特殊な設計を使用しており、2つの主要なAPC規格があります。

• ナローキー設計：より厳しいFC/APCコネクタの許容誤差に従う
• ワイドキー設計：互換性のない代替規格

ほとんどのメーカーは現在、PMコネクタを標準のシングルモードバージョンと区別するために、青色のストレインリリーフブーツまたはマーキングを使用しています。一部は、ノッチシステム（ナローキーの場合はシングルノッチ、ワイドキーの場合はダブルノッチ）を提案しています。

光ファイバー技術が進歩するにつれて、偏波制御は次の点でますます重要な役割を果たすようになります。

• 高性能通信システム
• 超高感度センシングアプリケーション
• 安定した高出力レーザー光源
• 効率的な電気光学変調

細部への適切な注意と比較的単純な機器により、偏波保持ファイバー技術は、電気通信、センシング、レーザーアプリケーション全体で次世代の光学システムに大きな可能性を提供します。