Bilim Adamları Fiber Optik İletişimde Polarizasyonu Çözüyor

Farklı yönlerde optik liflerden geçen iki ışık dalgasını hayal edin.Hızlı dalga yavaş yavaş yavaş yavaş ilerler., göreceli konumlarının (faz farkı) sürekli değişmesine neden olur. Belirli bir mesafeden sonra, bir pist çevresinde turları tamamlayan koşuculara benzer şekilde, orijinal konumlarına yeniden hizalarlar.Bilim insanları bu "dönüş mesafesini" "polarizasyon atış uzunluğu" olarak adlandırıyor.. "

Bu kelime teknik gibi gelebilir ama kutuplaşma atış uzunluğu fiber optik iletişimde çok önemli bir rol oynar." Sinyal iletim kalitesini etkileyen malzeme özellikleri hakkında sırları ortaya çıkaranBugün bu temel kavramın ne olduğunu, neden önemli olduğunu ve araştırmacıların onu nasıl ölçtüğünü inceliyoruz.

Polarizasyon atış uzunluğunu anlamak için öncelikle birkaç temel kavramı anlamalıyız:

• Kutuplaşma:Işık, herhangi bir yöne salınım yapabilecek elektrik alanına sahip elektromanyetik bir dalgadır.Buna kutuplaşmış ışık diyoruz. Bir ipin dikey ya da yatay olarak nasıl sallanacağına benzer..
• İhlal:Kristaller veya gergin lifler gibi bazı malzemeler farklı kutuplaşma yönleri için farklı kırılma endeksleri gösterir.Bu, gelen ışığı farklı hızlarda hareket eden iki kutuplaşmış dalgalara ayırır..
• Aşama:Faz, bir dalganın bir anda bulunduğu durumu, tıpkı bir salınım döngüsündeki "konumu" gibi tanımlar.

İki kutuplaşmış dalga birefringent malzemeden geçerken, farklı hızları artan bir faz farkı yaratır.Bu fark tam bir 2π döngüsünü tamamlar (360°), dalgaları orijinal hizasına döndürür. Bu mesafe şöyle tanımlanır:

Lp = λ / Δn

Burada λ vakum dalga boyudur ve Δn birefringenstir (polarizasyon eksenleri arasındaki kırılma indeksi farkı).Atış uzunluğu, kutuplaşmış dalgaların bir tam faz döngüsünü tamamlaması için gereken mesafeyi temsil eder..

Bu parametreler çoklu alanlarda önemli:

• 1Fiber Optik İletişim kalitesi

  İdeal lifler kutuplaşmadan etkilenmeyen sinyaller iletebilir ancak gerçek dünyadaki kusurlar ve gerginlikler kutuplaşmayı değiştiren bir ikili kırma yaratır.çarpıtmaDaha kısa çarpma uzunlukları daha güçlü birefringensi ve daha hızlı kutuplaşma değişikliklerini gösterir.

• 2Polarizasyon Korucu Fiber (PMF)

  Mühendisler, kutuplaşma durumlarını "kilitlemek" için kasıtlı olarak yüksek birefringense ile PMF geliştirdiler.

• 3. Fiber Optic Sensing

  Vuruş uzunluğunun sıcaklığa, basıncaya ve mekanik gerginliğe duyarlılığı hassas sensörleri mümkün kılar.Köprülerin etrafında sarılmış lifler, çarpma uzunluğunun değişimi ile yapısal sağlığı izleyebilir..

• 4Doğrusal olmayan optik.

  Polarizasyon durumları doğrusal olmayan optik etkileri etkiler. Vuruş uzunluğunu kontrol etmek frekans dönüşümü veya optik anahtarlama gibi uygulamalar için optimizasyona izin verir.

Araştırmacılar kutuplaşma atış uzunluğunu belirlemek için birkaç yöntem kullanıyor:

• Interferometri

  Bu yaklaşım, fiber yayılmasından sonra kutuplaşmış dalgalar arasındaki müdahale kalıplarını analiz eder.

• Spektral Analiz

  Geniş bantlı ışık (örneğin, LED'lerden) birefringent liflerde dalga boyuna bağlı faz değişimleri geliştirir.Bu ışığın bir kutuplaştırıcıdan geçmesi, aralıklı spektral özellikler yaratır.:

  Lp = λ1 * λ2 / (n_eff * (λ2 - λ1))

• Zaman Alanı Metotları

  Ultra hızlı lazer darbeleri, liflerde kutuplaşma modunun dağılmasını (PMD) deneyimler, bu da yüksek hassasiyetle vuruş uzunluğunu gösteren kutuplaşma bileşenleri arasında ölçülebilir zaman gecikmeleri yaratır.

• Polarizasyon Optik Zaman Alanı Reflektometri (POTDR)

  Bu teknik, geriye doğru dağılmış polarize ışığı analiz ederek tüm lif uzunlukları boyunca uzunluk değişikliklerini haritalandırır ve dağıtılmış algılama uygulamalarını sağlar.

• Brillouin Dağınıklığı

  Bu doğrusal olmayan etki, saçılmış ışık frekansını malzeme stresine bağlar.

Çoklu değişkenler bu parametreyi etkiler:

• Malzeme bileşimi:Lif dopantları (örneğin, germanyum) doğal birefringensiyi değiştirir.
• Üretim süreçleri:Çizim sıcaklıkları ve kaplama teknikleri kalıntı gerginlikleri getirir.
• Çevre koşulları:Sıcaklık dalgalanmaları, mekanik bükülme veya basınç değişiklikleri stres durumlarını değiştirir.

Fiber ağları evrimleştikçe, atış uzunluğu araştırması şunlara odaklanmaktadır:

• Yüksek hızlı sistemler için daha iyi ölçüm doğruluğu
• Fiber aralıkları boyunca dağıtılmış izleme
• Gerçek zamanlı kutuplaşma izleme
• Yapay zekaya dayalı vuruş uzunluğu optimizasyonu

Terabit iletişimin sağlanmasından kritik altyapının korunmasına kadar, kutuplaşma atışı uzunluğu fotonik yeniliğin temel taşı olmaya devam ediyor.