فیبر پاندا پایداری نوری را از طریق مهندسی تنش افزایش می دهد

تصور کنید سیگنال‌های نوری که از فیبرهای نوری عبور می‌کنند، مانند یک گروه مارش منظم هستند که باید برای رسیدن دقیق به مقصد خود، فرم‌بندی کاملی را حفظ کنند. در واقعیت، اختلالات مختلفی در داخل فیبر می‌تواند حالت قطبش سیگنال‌های نوری را تغییر دهد و باعث از دست رفتن اطلاعات یا خطا شود. آیا راه حلی برای فیبر وجود دارد که بتواند قطبش نور را به پایداری «سوزن الهی دینگهای» افسانه‌ای لنگر اندازد؟ پاسخ در فیبر PANDA نهفته است.

فیبر PANDA، مخفف عبارت Polarization-maintaining AND Absorption-reducing fiber (فیبر حفظ کننده قطبش و کاهش دهنده جذب)، توسط شرکت Fujikura ژاپن توسعه یافته است. این فیبر نوری تخصصی به دلیل قابلیت‌های استثنایی حفظ قطبش، در ارتباطات فیبر نوری و کاربردهای حسگر برجسته شده است.

کلید عملکرد فیبر PANDA در ساختار منحصربه‌فرد آن نهفته است که دارای دو قسمت متقارن اعمال کننده تنش (SAPs) در دو طرف هسته فیبر است. این نواحی تنش، که معمولاً از مواد دوپ شده با بور ساخته می‌شوند، ضریب انبساط حرارتی بسیار متفاوتی نسبت به مواد هسته دارند. هنگامی که در طول تولید تا دمای اتاق خنک می‌شوند، این عدم تطابق باعث ایجاد تنش جانبی قدرتمندی بر روی هسته می‌شود.

این مکانیسم تنش به طور موثر هسته را «زره» می‌کند و دوشکستی را القا می‌کند—پدیده‌ای که در آن نور بسته به جهت قطبش خود، شاخص‌های شکست متفاوتی را تجربه می‌کند. فیبر محورهای سریع و کند متمایزی را برای انتشار نور ایجاد می‌کند. هنگامی که نور قطبیده خطی با هر یک از محورها همسو می‌شود، حالت قطبش آن در طول انتقال پایدار می‌ماند.

• حفظ قطبش برتر: به طور موثر از رانش قطبش جلوگیری می‌کند و یکپارچگی سیگنال را تضمین می‌کند
• تضعیف سیگنال کم: طراحی شده برای انتقال کارآمد در مسافت‌های طولانی
• اتصال عالی: بهینه شده برای اتصال و سازگاری با کانکتور
• کاربرد گسترده: در ژیروسکوپ‌های فیبر نوری، سنسورهای جریان، ارتباطات منسجم و سیستم‌های کوانتومی استفاده می‌شود

Fujikura چندین پیکربندی فیبر PANDA را ارائه می‌دهد که با سه ویژگی اصلی متمایز می‌شوند:

پوشش محافظ، استحکام مکانیکی و مقاومت محیطی را تعیین می‌کند:

• رزین پخت شده با UV: پوشش استاندارد ارائه دهنده مقاومت در برابر سایش و محافظت در برابر رطوبت
• کامپوزیت الاستومر رزین/پلی استر UV: ترکیبی از استحکام با انعطاف‌پذیری برای افزایش تحمل خم شدن
• پلی آمید: پوشش با کارایی بالا برای مقاومت در برابر دمای شدید و مواد شیمیایی

این پارامتر که از 5 میلی‌متر تا 30 میلی‌متر متغیر است، انعطاف‌پذیری نصب را تعیین می‌کند، به طوری که مقادیر کوچکتر نشان دهنده انعطاف‌پذیری بیشتر است.

فیبرهای PANDA از انتقال در چندین باند طیفی پشتیبانی می‌کنند:

• باندهای مخابراتی: 850 نانومتر، 1310 نانومتر، 1550 نانومتر (متداول‌ترین)
• باندهای تخصصی: 980 نانومتر (تقویت‌کننده‌ها)، 1400 نانومتر (حسگر)
• نور مرئی: 630 نانومتر (قرمز)، 530 نانومتر (سبز)، 480 نانومتر (آبی)
• طیف UV: 410 نانومتر برای کاربردهای تخصصی

قرارداد نام‌گذاری، مشخصات کلیدی را نشان می‌دهد:

• SM15-PS-U25D: تک حالته، 1550 نانومتر، حفظ قطبش، روکش UV (250 میکرومتر)
• SRSM15-PX-U25D-H: نوع تک حالته مقاوم در برابر خم شدن، با کارایی بالا
• SM15-PS-H90D: روکش پلی آمید (900 میکرومتر) برای محیط‌های خشن

پایداری قطبش فیبر PANDA عملکردهای حیاتی را در موارد زیر فعال می‌کند:

• سیستم‌های ناوبری: ژیروسکوپ‌های فیبر نوری برای هواپیما و فضاپیما
• نظارت بر توان: سنسورهای جریان با دقت بالا برای شبکه‌های برق
• ارتباطات امن: سیستم‌های توزیع کلید کوانتومی
• ابزار دقیق: سنسورهای تداخل‌سنجی و سیستم‌های لیزری

این فناوری فیبر تخصصی همچنان پیشرفت‌ها را در بخش‌های مخابرات، دفاع، انرژی و تحقیقات علمی امکان‌پذیر می‌کند و نشان می‌دهد که چگونه مهندسی مواد می‌تواند چالش‌های اساسی در انتقال امواج نوری را حل کند.