Kutuplama Korunumlu Fiberin Temel İlkeleri ve Sektör Uygulamaları

Işığın bir borudan akan su gibi bir optik fiberden geçtiğini hayal edin. Geleneksel elyaf, çeşitli etkiler nedeniyle suyun yönünün değiştiği kıvrımlı bir nehre benzer. Ancak polarizasyonu koruyan fiber (PMF), düz bir su kemeri gibi çalışarak suyun yönünün sabit kalmasını sağlar. Bu özel fiber, sıkı polarizasyon kontrolü gerektiren uygulamalarda çok önemli bir rol oynar.

PMF'yi anlamak için öncelikle ışığın polarizasyon özelliklerini incelememiz gerekir. Elektromanyetik bir dalga olarak ışık, yayılma yönüne dik elektrik ve manyetik alan salınımları sergiler. Bu elektrik alanı titreşimleri güneş ışığı veya akkor ampullerde olduğu gibi rastgele meydana geldiğinde ışık polarize değildir. Titreşimler belirli bir düzlemle sınırlandırıldığında ışık polarize olur.

Işık dalgalarını bir ip olarak görselleştirin: Polarize olmayan ışık, değişen titreşim yönleriyle rastgele ip sallantısına benzerken, polarize ışık tek bir sabit eksen boyunca sallanmayı taklit eder.

Teorik olarak, geleneksel dairesel çekirdekli fiberler, ışık iletimi sırasında sabit polarizasyonu koruyarak çift kırılma göstermemelidir. Ancak üretim kusurları ve gerilim, bükülme ve sıcaklık değişimleri gibi dış faktörler çift kırılmaya neden olarak polarizasyon durumlarını bozar.

PMF, bu zorluğa kasıtlı tasarımla çözüm buluyor. Kontrollü çift kırılmayı bir araya getirerek bu fiberler, iletim boyunca orijinal polarizasyon durumunu koruyarak harici bozulmaları ortadan kaldırır. PMF, çift kırılmayı ortadan kaldırmak yerine, stresin neden olduğu polarizasyon değişikliklerini en aza indirmek için fiber geometrisini stratejik olarak yönetir ve ışık dalgalarını parazite karşı etkili bir şekilde korur.

Çift kırılma oluşturma mekanizmalarına dayanarak PMF iki ana kategoriye ayrılır:

Bu tip, asimetrik çekirdek şekilleri aracılığıyla çift kırılma yaratır. En yaygın varyant olan eliptik çekirdekli PMF, dik eksenler boyunca farklı ışık yayılma hızları üreten ve çift kırılma oluşturan simetrik olmayan çekirdek geometrisine sahiptir. Bu lifler özel uygulamalara hizmet eder.

Geometrik tiplerden daha yaygın olan stres kaynaklı PMF, iç stres mekanizmaları yoluyla çift kırılmaya neden olur. Alt kategoriler şunları içerir:

Bunlar arasında Panda PMF üstün çift kırılma, geometrik özellikler, yapısal simetri ve uzunlamasına tekdüzelik sergiliyor. Bölümlere ayrılmış üretim süreci, tekli ön kalıpların onlarca veya yüzlerce kilometrelik tek biçimli PMF üretmesine olanak tanıyarak hassas bileşen kontrolü sağlar; bu da onu büyük ölçekli üretim için endüstri standardı haline getirir.

Bu spesifikasyonların anlaşılması, uygun PMF seçiminin yapılmasını sağlar:

PMF üretimi sırasında çekirdeğin yanında farklı termal genleşme katsayılarına sahip iki gerilim uygulayan bölge oluşturulur. Lif çekme sıcaklıklarından soğudukça, bu bölgeler farklı şekilde büzülür ve eksenel gerilim oluşur. Bu, iki dik eksenli çift kırılma üretir:

• Yavaş eksen:Daha yüksek etkili kırılma indisi, daha yavaş ışık yayılımı (birincil polarizasyon ekseni)
• Hızlı eksen:Daha düşük kırılma indisi, daha hızlı ışık yayılımı

Bu parametre, iletilen ışığın karmaşık polarizasyon durumunun bir tam periyodik değişimi tamamlaması için gereken fiber uzunluğunu temsil eder. Fiziksel olarak, iki ortogonal polarizasyon modu arasındaki faz farkının 2π'ye ulaştığı uzunluğa karşılık gelir. Daha kısa vuruş uzunlukları daha güçlü polarizasyon bakım yeteneklerini gösterir.

Polarize ışığı her iki ana eksenle hizalarken, minimum güç ortogonal eksene bağlanır. Sönme oranı, bu polarizasyon bakım kalitesini, amaçlanan polarizasyon eksenindeki güç ile dik eksen arasındaki oran olarak ölçer. Daha yüksek oranlar üstün polarizasyon korumasını gösterir.

PMF işlevselliği, özel konnektör anahtarlaması yoluyla elde edilen hassas polarizasyon modu bağlantısına ve hizalamasına dayanır. Geleneksel fiber atlama telleriyle karşılaştırıldığında PMF, iletim sırasında doğrusal polarizasyon durumlarını korur, tutarlı sinyal-gürültü oranlarını geliştirir ve yüksek hassasiyetli fiziksel ölçümlere olanak tanır.

PMF konektörleri, polarizasyon durumlarını ve yüksek sönme oranlarını korurken fiberleri bağlamak için kritik öneme sahiptir. Bu, açısal (θ) yanlış hizalamayı en aza indirmek için bağlı fiberler arasında yavaş veya hızlı eksenlerin tam olarak hizalanmasını gerektirir. Polarizasyon koruma açısı ve sönme oranı toplu olarak bağlantı kalitesini belirler.

Uygun PMF dağıtımı, çeşitli faktörlere dikkat edilmesini gerektirir:

1. Fesih:Konektör sonlandırma, tipik olarak anahtarlı konektörler kullanılarak elde edilen hassas stres çubuğu hizalamasını gerektirir.
2. Füzyon birleştirme:PMF birleştirme, stres çubuğu eşleşmesini sağlamak için mükemmel X/Y/Z hizalamasının yanı sıra dönme hizalaması gerektirir.
3. Tutarlılık:Fırlatma koşulları, fiberin enine ana eksen yönüne uygun olmalıdır.

PMF, geleneksel tek modlu fiberlerin aksine, polarizasyon modu eşleşmesini en aza indirmek için stres bölgelerini veya asimetrik çekirdekleri içerir.

PMF, tutarlı optik iletişim, fiber sensörler, interferometreler, kuantum optik ve hassas ölçüm sistemleri için gereklidir.

Hassas hızlı/yavaş eksen hizalaması, polarizasyon kayıplarını en aza indirir ve yüksek sönme oranlarını korur.

Polarizasyonu koruyan fiber, optik teknolojide, uzun mesafeli ışık iletimindeki kritik polarizasyon stabilitesi zorluklarını çözen bir atılımı temsil eder. Olağanüstü performans özellikleri ve çeşitli uygulamalarıyla PMF, veri iletimi, hassas algılama ve gelişmiş optik sistemlerde ilerlemelere olanak sağlar. Devam eden araştırmalar daha fazla PMF iyileştirmesi vaat ederek daha güvenilir ve gelişmiş optik çözümlerin önünü açıyor.