การควบคุมโพลาไรเซชันมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบไฟเบอร์ออปติกที่มีความแม่นยำ

ในโลกของไฟเบอร์ออปติก ที่ซึ่งแสง ความแม่นยำ และความเป็นไปได้ที่ไม่มีที่สิ้นสุดมาบรรจบกัน การควบคุมสถานะโพลาไรเซชันของสัญญาณแสงได้กลายเป็นมากกว่าแค่ข้อกำหนดทางเทคนิค—มันเป็นกุญแจสำคัญในการปลดล็อกประสิทธิภาพที่เหนือกว่าและนวัตกรรมที่ก้าวล้ำ

ในการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก สถานะโพลาไรเซชันของสัญญาณแสงมีบทบาทสำคัญ ทำหน้าที่เป็นตัวนำที่มองไม่เห็นซึ่งมีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของส่วนประกอบสำคัญ รวมถึงอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ เซ็นเซอร์ เลเซอร์ไฟเบอร์ และตัวมอดูเลเตอร์อิเล็กโทร-ออปติก

อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ไฟเบอร์ออปติก ซึ่งสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยสำหรับการวัดที่มีความแม่นยำสูง อาจให้ผลลัพธ์ที่ผิดพลาดหากโพลาไรเซชันของแสงไม่เสถียร ในทำนองเดียวกัน เซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกที่ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความดัน และความเครียด อาจให้การวัดที่ไม่ถูกต้องเมื่อสถานะโพลาไรเซชันผันผวน

ประสิทธิภาพของเลเซอร์ไฟเบอร์—ส่วนประกอบหลักของระบบสื่อสาร—ได้รับผลกระทบโดยตรงจากความเสถียรของโพลาไรเซชัน ตัวมอดูเลเตอร์อิเล็กโทร-ออปติก ซึ่งควบคุมสัญญาณแสงตามอินพุตไฟฟ้า ก็ประสบกับประสิทธิภาพที่ลดลงเมื่อโพลาไรเซชันไม่เสถียร

แสงโพลาไรซ์ปรากฏในสามรูปแบบพื้นฐาน:

• โพลาไรเซชันเชิงเส้น: รูปแบบที่ง่ายที่สุดที่สนามไฟฟ้าสั่นในระนาบเดียว
• โพลาไรเซชันวงรี: รูปแบบที่ซับซ้อนกว่าที่สนามไฟฟ้าสั่นในรูปแบบวงรี ซึ่งแสดงถึงสถานะโพลาไรเซชันตามธรรมชาติที่พบบ่อยที่สุด
• โพลาไรเซชันวงกลม: กรณีพิเศษของโพลาไรเซชันวงรีที่สนามไฟฟ้าหมุนอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานทางแสง

อัตราส่วนการสูญพันธุ์ของโพลาไรเซชัน (PER) ทำหน้าที่เป็นตัวชี้วัดที่สำคัญสำหรับการประเมินความบริสุทธิ์ของโพลาไรเซชันเชิงเส้น วัดโดยการหมุนโพลาไรเซอร์ในขณะที่ตรวจสอบความเข้มของแสงที่ส่งผ่าน PER คำนวณเป็น 10 log (Pmax/Pmin) โดยที่ P แสดงถึงกำลังไฟเป็นมิลลิวัตต์

ไฟเบอร์ออปติกมาตรฐานจะเปลี่ยนโพลาไรเซชันของแสงตามธรรมชาติผ่านการโค้งงอหรือบิดเบือน โดยมีสิ่งรบกวนภายนอก เช่น การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ทำให้เกิดความไม่เสถียรเพิ่มเติม ซึ่งก่อให้เกิดความท้าทายที่สำคัญสำหรับการใช้งานที่ต้องการเอาต์พุตโพลาไรเซชันคงที่

ไฟเบอร์รักษาโพลาไรเซชัน (PM) แก้ไขปัญหาเหล่านี้ผ่านการออกแบบพิเศษที่สร้างแกนเร็วและแกนช้าที่แตกต่างกัน เมื่อแสงถูกจัดแนวอย่างถูกต้องกับแกนใดแกนหนึ่ง ไฟเบอร์จะรักษาโพลาไรเซชันไว้แม้ภายใต้ความเครียด จัมเปอร์ไฟเบอร์ PM ขนาด 1 เมตรสมัยใหม่สามารถรักษาอัตราส่วนการสูญพันธุ์ของโพลาไรเซชันเกิน 30 dB ที่ความยาวคลื่น 1550 nm

ประสิทธิภาพไฟเบอร์ PM ที่เหมาะสมที่สุดต้องมีการจัดตำแหน่งที่แม่นยำระหว่างโพลาไรเซชันของแสงและแกนช้าของไฟเบอร์ การบรรลุอัตราส่วนการสูญพันธุ์ที่สูงกว่า 20 dB ต้องมีการจัดตำแหน่งเชิงมุมภายใน 6 องศา ในขณะที่ประสิทธิภาพ 30 dB ต้องมีความแม่นยำน้อยกว่า 1.8 องศา

การตั้งค่าการจัดตำแหน่งมาตรฐานเกี่ยวข้องกับเลเซอร์ ออปติกการเชื่อมต่อ ไฟเบอร์ PM โพลาไรเซอร์แบบหมุน และเครื่องวัดกำลังแสง กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับ:

1. การเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพการเชื่อมต่อ
2. การวัดเอาต์พุตสูงสุด/ต่ำสุดผ่านการหมุนโพลาไรเซอร์
3. การปรับทิศทางตัวเชื่อมต่อไฟเบอร์อย่างละเอียด
4. การทำซ้ำจนกว่าจะได้รับ PER สูงสุด

ลักษณะเฉพาะของแหล่งกำเนิดแสงส่งผลกระทบอย่างมากต่อการวัด ในขณะที่แหล่งกำเนิดที่ไม่สอดคล้องกันให้การวัด PER ที่เสถียร แหล่งกำเนิดที่สอดคล้องกันอาจให้ผลลัพธ์ที่ทำให้เข้าใจผิดเนื่องจากผลกระทบจากการรบกวนระหว่างส่วนประกอบแกนเร็วและแกนช้า

สำหรับการใช้งานที่ไวต่อโพลาไรเซชัน แหล่งกำเนิดแสงในอุดมคติควรมี:

• อัตราส่วนการสูญพันธุ์ของโพลาไรเซชันเกิน 40 dB
• ความกว้างของสเปกตรัมหลายสิบนาโนเมตร
• ผลกระทบจากการสอดคล้องกันน้อยที่สุด

เพื่อขจัดข้อผิดพลาดในการวัดที่เกิดจากการสอดคล้องกัน ช่างเทคนิคต้องใช้ความเครียดที่ควบคุมได้กับไฟเบอร์ในระหว่างการจัดตำแหน่ง โดยทั่วไปคือการโค้งงอหรือขดไฟเบอร์รอบๆ แมนเดรล

ตัวเชื่อมต่อ PM ใช้การออกแบบพิเศษเพื่อรักษาการจัดตำแหน่งเชิงมุม โดยมีมาตรฐาน APC สองแบบที่แพร่หลาย:

• การออกแบบคีย์แคบ: ตามความคลาดเคลื่อนของตัวเชื่อมต่อ FC/APC ที่เข้มงวดกว่า
• การออกแบบคีย์กว้าง: มาตรฐานทางเลือกที่ไม่เข้ากัน

ผู้ผลิตส่วนใหญ่ใช้บูทหรือเครื่องหมายบรรเทาความเครียดสีน้ำเงินเพื่อแยกแยะตัวเชื่อมต่อ PM จากรุ่นโหมดเดี่ยวมาตรฐาน บางรายเสนอระบบบาก—รอยบากเดียวสำหรับคีย์แคบและรอยบากคู่สำหรับตัวเชื่อมต่อคีย์กว้าง

เมื่อเทคโนโลยีไฟเบอร์ออปติกก้าวหน้า การควบคุมโพลาไรเซชันจะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ใน:

• ระบบสื่อสารประสิทธิภาพสูง
• การใช้งานการตรวจจับที่ไวต่อความรู้สึกสูง
• แหล่งกำเนิดเลเซอร์กำลังสูงที่เสถียร
• การปรับสัญญาณอิเล็กโทร-ออปติกที่มีประสิทธิภาพ

ด้วยความใส่ใจในรายละเอียดที่เหมาะสมและอุปกรณ์ที่ค่อนข้างง่าย เทคโนโลยีไฟเบอร์รักษาโพลาไรเซชันมอบศักยภาพมหาศาลสำหรับระบบออปติกยุคหน้าในด้านโทรคมนาคม การตรวจจับ และการใช้งานเลเซอร์