Волокно Panda повышает оптическую стабильность за счет стресс-инжиниринга

Представьте себе световые сигналы, проходящие через оптические волокна, как дисциплинированный духовой оркестр, который должен поддерживать идеальный строй, чтобы точно достичь пункта назначения. В действительности различные возмущения внутри волокна могут изменять состояние поляризации световых сигналов, вызывая потерю информации или ошибки. Существует ли волоконное решение, которое может закрепить поляризацию света так же твердо, как мифическая «Игла, усмиряющая море»? Ответ кроется в волокне PANDA.

Волокно PANDA, аббревиатура от Polarization-maintaining AND Absorption-reducing fiber (волокно, сохраняющее поляризацию И уменьшающее поглощение), было разработано японской компанией Fujikura. Это специализированное оптическое волокно получило известность в волоконно-оптической связи и сенсорных приложениях благодаря своим исключительным возможностям поддержания поляризации.

Ключ к производительности волокна PANDA заключается в его уникальной структуре, включающей две симметричные детали, создающие напряжение (SAPs), по обе стороны от сердцевины волокна. Эти зоны напряжения, обычно изготовленные из материала, легированного бором, имеют значительно разные коэффициенты теплового расширения по сравнению с материалом сердцевины. При охлаждении до комнатной температуры во время производства это несоответствие создает мощное боковое напряжение на сердцевину.

Этот механизм напряжения эффективно «бронирует» сердцевину, вызывая двулучепреломление — явление, при котором свет испытывает разные показатели преломления в зависимости от направления поляризации. Волокно устанавливает отдельные быстрые и медленные оси для распространения света. Когда линейно поляризованный свет выравнивается с любой осью, его состояние поляризации остается стабильным на протяжении всей передачи.

• Превосходное поддержание поляризации: Эффективно предотвращает дрейф поляризации, обеспечивая целостность сигнала
• Низкое затухание сигнала: Разработано для эффективной передачи на большие расстояния
• Отличная соединяемость: Оптимизировано для сращивания и совместимости с разъемами
• Широкая применимость: Используется в волоконно-оптических гироскопах, датчиках тока, когерентной связи и квантовых системах

Fujikura предлагает несколько конфигураций волокна PANDA, различающихся по трем основным характеристикам:

Защитное покрытие определяет механическую прочность и устойчивость к воздействию окружающей среды:

• УФ-отверждаемая смола: Стандартное покрытие, обеспечивающее устойчивость к истиранию и защиту от влаги
• УФ-смола/полиэфирный эластомерный композит: Сочетает в себе жесткость и гибкость для повышения устойчивости к изгибу
• Полиимид: Высокоэффективное покрытие для экстремальных температур и химической стойкости

В диапазоне от 5 мм до 30 мм этот параметр определяет гибкость установки, при этом меньшие значения указывают на большую гибкость.

Волокна PANDA поддерживают передачу в нескольких спектральных диапазонах:

• Телекоммуникационные диапазоны: 850 нм, 1310 нм, 1550 нм (наиболее распространенные)
• Специальные диапазоны: 980 нм (усилители), 1400 нм (зондирование)
• Видимый свет: 630 нм (красный), 530 нм (зеленый), 480 нм (синий)
• УФ-спектр: 410 нм для специализированных применений

Соглашение об именовании раскрывает ключевые характеристики:

• SM15-PS-U25D: Одномодовое, 1550 нм, с сохранением поляризации, с УФ-покрытием (250 мкм)
• SRSM15-PX-U25D-H: Нечувствительный к изгибу одномодовый, высокопроизводительный вариант
• SM15-PS-H90D: С полиимидным покрытием (900 мкм) для суровых условий эксплуатации

Стабильность поляризации волокна PANDA обеспечивает критические функции в:

• Навигационных системах: Волоконно-оптические гироскопы для самолетов и космических кораблей
• Мониторинге мощности: Высокоточные датчики тока для электрических сетей
• Защищенной связи: Системы распределения квантовых ключей
• Прецизионных приборах: Интерферометрические датчики и лазерные системы

Эта специализированная волоконная технология продолжает обеспечивать достижения в телекоммуникациях, обороне, энергетике и научных исследованиях, демонстрируя, как материаловедение может решать фундаментальные проблемы в передаче световых волн.