پژوهشگران کنترل قطبی شدن در فیبر های دوقطبی را پیشرفت می دهند

نور، موج الکترومغناطیسی بنیادی که در جهان ما نفوذ می کند، هنگام عبور از فیبرهای نوری با یک چالش حیاتی مواجه می شود: تغییر در حالت پلاریزاسیون. تصور کنید یک گروه راهپیمایی خوب آموزش دیده در حین رژه ناگهان ترکیب خود را از دست بدهد. در سیستم های نوری دقیق، حفظ قطبش نور بسیار مهم است. راه حل؟ الیاف دوشکست - کابل های تخصصی که نور را در طول مسیر "در شکل" نگه می دارد.

برای درک الیاف دوشکست، ابتدا باید خود دوشکستگی را بررسی کنیم. این پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که نور از محیطی عبور می‌کند که دارای ضریب شکست متفاوتی در محورهای مختلف است. نور به دو پرتو قطبی عمود بر هم تقسیم می‌شود که با سرعت‌های متفاوتی حرکت می‌کنند، مشابه آنچه هنگام عبور نور از کریستال‌های خاص اتفاق می‌افتد.

فیبرهای نوری استاندارد، ساخته شده از مواد همسانگرد، ضریب شکست یکنواخت را در همه جهات حفظ می کنند و انکسار مضاعف را نشان نمی دهند. با این حال، الیاف دوشکستنده به طور خاص با خواص ناهمسانگردی مهندسی شده اند تا عمداً این اثر را ایجاد کنند.

عملکرد اصلی الیاف دوشکست، حفظ پلاریزاسیون است. این الیاف دارای دو محور قطبی متعامد هستند - که معمولاً محور سریع و محور آهسته نامیده می شود. هنگامی که نور وارد فیبر می شود، قطبش آن به این محورها قفل می شود.

ضرایب شکست متفاوت باعث می شود نور با سرعت های مختلف در امتداد هر محور حرکت کند و تاخیر فاز بین اجزای پلاریزاسیون ایجاد کند. هنگامی که فیبر به درستی با تاخیر فاز کافی طراحی شود، به طور موثری در برابر تغییرات پلاریزاسیون مقاومت می کند و حالت قطبش اولیه نور را حفظ می کند.

این را به عنوان یک مسیر مسابقه تخصصی با دو خط که محورهای سریع و آهسته را نشان می دهد، تجسم کنید. دوندگان (سبک) باید در خطوط تعیین شده خود بمانند. از آنجایی که خطوط طول های متفاوتی دارند (نماینده ضرایب شکست متفاوت)، دوندگان دورها را در زمان های مختلف کامل می کنند. با اختلاف طول مسیر کافی، دوندگان موقعیت خود را علیرغم اختلالات حفظ می کنند و "وضعیت قطبش" خود را حفظ می کنند.

مهندسان دو دسته اصلی از الیاف دوشکست را بر اساس روش های ساخت خود توسعه داده اند:

این الیاف از طریق اشکال هسته نامتقارن، معمولاً بیضوی، انکسار مضاعف ایجاد می کنند. شکل غیر یکنواخت ضریب شکست متفاوتی را در امتداد محورهای مختلف تولید می‌کند و توزیع تنش نامتقارن را ایجاد می‌کند که اثر انکساری دوگانه را افزایش می‌دهد.

یک تونل بیضوی را تصور کنید که در آن نور در طول محورهای بلند و کوتاه با مقاومت های متفاوتی مواجه می شود که منجر به سرعت های متفاوت و در نهایت ایجاد انکسار دوگانه می شود.

این الیاف دارای قطعات تنش زا (SAPs) در روکش فلزی ساخته شده از مواد با ضرایب انبساط حرارتی متفاوت نسبت به روکش سیلیسی هستند. در طول تولید، خنک‌سازی در امتداد محورهای خاص تنش ایجاد می‌کند و ضریب شکست و انکسار مضاعف را تولید می‌کند.

جسمی را تصور کنید که بین دو نیرو در طرفین مقابل هم فشرده شده است. تنش داخلی ساختار را تغییر می دهد و بر سرعت انتشار نور تأثیر می گذارد و انکسار دوگانه ایجاد می کند.

• الیاف روکش بیضوی:دارای روکش بیضی شکل است که در هنگام خنک شدن استرس ایجاد می کند.
• الیاف پاپیون:حاوی SAPهایی به شکل پاپیون است که به طور موثر انکسار دوگانه بالایی ایجاد می کند.
• الیاف پاندا:SAPهایی به شکل گوش پاندا که از دست دادن سیگنال را به حداقل می رساند و در عین حال انکسار دوگانه قوی را حفظ می کند.

• ژیروسکوپ فیبر نوری:دستگاه‌های اندازه‌گیری چرخش دقیق که برای دقت به قطبش حفظ می‌شوند.
• حسگرهای نوری:سیستم های اندازه گیری محیطی که برای حساسیت به قطبش پایدار نیاز دارند.
• ارتباطات کوانتومی:سیستم های انتقال داده ایمن که نیاز به انسجام حالت کوانتومی حفظ شده دارند.
• تداخل سنج با دقت بالا:ابزارهای اندازه گیری که برای الگوهای تداخل بهینه نیاز به پلاریزاسیون ثابت دارند.

الیاف دوشکست یک راه حل مهندسی قابل توجه برای کنترل قطبش نور از طریق ناهمسانگردی با دقت طراحی شده است. هر دو نوع هندسی و ناشی از استرس مزایای منحصر به فردی را برای کاربردهای مختلف ارائه می دهند. همانطور که فناوری فیبر نوری به پیشرفت خود ادامه می دهد، این کابل های تخصصی سیستم های نوری پیچیده تر را فعال می کنند و بی سر و صدا پیشرفت تکنولوژی را در صنایع مختلف تامین می کنند.