Sợi PM tròn
Khái niệm lưỡng chiết tròn có thể được đưa vào sợi, do đó, hai chế độ phân cực vuông góc được phân cực tròn theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ trong sợi -- còn gọi là sợi PM tròn. Cách phổ biến nhất để đạt được hiện tượng lưỡng chiết vòng trong sợi quang tròn (đối xứng theo trục) là xoắn sợi quang, điều này tạo ra sự khác biệt về hằng số truyền giữa chế độ chính dao động của phân cực tròn theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ. Do đó, mode của hai sóng phân cực tròn này được tách rời. Cũng có thể coi rằng ứng suất bên ngoài có thể thay đổi Góc phương vị theo hướng chiều dài sợi, điều này có thể tạo ra hiện tượng lưỡng chiết vòng trên sợi. Nếu sợi quang bị xoắn, ứng suất xoắn sẽ được tạo ra, dẫn đến các đặc tính quang học liên quan đến hiện tượng méo.
Lõi sợi của sợi cũng có thể được đặt dọc theo đường xoắn ốc trong lớp bọc, do đó cũng có thể thu được hiện tượng lưỡng chiết vòng. Điều này làm cho ánh sáng truyền theo một đường xoắn ốc, tạo thành một chuyển động quay quang học. Sự lưỡng chiết chỉ có thể đạt được nhờ ảnh hưởng của hình học. Sợi như vậy có thể được sử dụng làm sợi quang chế độ đơn và nó sẽ gây ra suy hao tương đối cao ở chế độ bậc cao.
Sợi PM hình khuyên có cấu trúc lõi sợi xoắn ốc có thể được sử dụng trong lĩnh vực cảm nhận dòng điện theo Hiệu ứng Faraday. Sợi quang có thể được chế tạo bằng cách sử dụng các thanh lưỡng kim và các ống được tạo hình sẵn, quay các ống được tạo hình sẵn để tạo thành các hình xoắn ốc trong quá trình kéo sợi.
Sợi PM tuyến tính
Có hai loại sợi LINEAR PM chính, đó là loại phân cực đơn và loại lưỡng chiết. So với hai chế độ phân cực cơ bản, đặc điểm chính của chế độ phân cực đơn là nó có tổn hao truyền lớn. Đối với các loại sợi lưỡng chiết, hằng số truyền giữa hai chế độ phân cực ở chế độ dao động chính rõ ràng là khác nhau. Nhiều thiết kế sợi quang có thể được sử dụng để duy trì sự phân cực tuyến tính, điều này sẽ được thảo luận sau.
Khe cạnh và đường hầm cạnh sợi PM tuyến tính
Sợi khe cạnh tích hợp hai khe có chiết suất thấp hơn chỉ số vỏ. Các khe nằm ở hai bên của lõi sợi trung tâm. Loại sợi này có phân bố chiết suất hình chữ W dọc theo trục X và phân bố chiết suất từng bước dọc theo trục Y. Sợi đường hầm cạnh là một ví dụ đặc biệt về cấu trúc khe cạnh. Trong các sợi PM tuyến tính này, tính dị hướng hình học được đưa vào lõi sợi để thu được sợi lưỡng chiết.
Sợi PM tuyến tính với các thành phần chịu ứng suất
Một phương pháp hiệu quả để đưa hệ số khúc xạ cao vào sợi là đưa ứng suất không đồng đều có tính đối xứng hình học kép vào lõi sợi. Do hiệu ứng quang đàn hồi, ứng suất làm thay đổi chiết suất của lõi sợi, có thể quan sát được thông qua mô hình phân cực dọc theo trục sợi cũng như kết quả của hiện tượng lưỡng chiết. Ứng suất cần thiết có thể đạt được bằng cách sử dụng hai thành phần chịu ứng suất bằng nhau và độc lập (SAP) nằm ở vùng phủ đối diện với lõi sợi. Do đó, chỉ cần chiết suất của SAP thấp hơn hoặc bằng chiết suất của lớp bọc thì sẽ không có chế độ dao động thứ cấp qua SAP.
Các hình dạng phổ biến nhất được sử dụng cho SAP là hình chiếc nơ và hình tròn. Những sợi này lần lượt được gọi là sợi nơ và sợi gấu trúc. Mặt cắt ngang của hai sợi này được thể hiện trong hình dưới đây. Sự lưỡng chiết dạng thức được sử dụng trong các sợi này thể hiện sự lưỡng chiết hình học và do ứng suất gây ra. Sự lưỡng chiết hình học rất nhỏ và có thể bỏ qua đối với sợi lõi tròn. Người ta đã chứng minh rằng khả năng lưỡng chiết của các lõi sợi này có thể được cải thiện khi SAP được đặt gần lõi sợi, nhưng nó phải được đặt rất gần lõi sợi để không làm tăng tổn hao sợi, đặc biệt nếu vật liệu trên SAP không phải là silicon dioxide. Sợi Panda đã được cải tiến để đạt được độ lưỡng chiết ở chế độ cao hơn, độ suy hao rất thấp và nhiễu xuyên âm thấp.
Mẹo: Hiện tại, PM phổ biến nhấtchất xơtrong ngành là sợi Panda tròn. Sợi Panda có một trong nhiều ưu điểm so với các sợi PM khác là kích thước sợi và khẩu độ số so với sợi đơn mode thông thường. Sự thất thoát tối thiểu trên thiết bị được đảm bảo khi sử dụng cả hai loại ánh sáng.
Sợi PM tuyến tính có cấu trúc hình elip
Nghiên cứu thử nghiệm được đề xuất đầu tiên về sợi phân cực đơn tổn thất thấp thực tế trên ba loại cấu trúc quang học đã được thực hiện: lõi hình elip, lớp bọc hình elip và sợi vỏ hình elip. Nghiên cứu ban đầu về cáp lõi sợi hình elip liên quan đến việc tính toán lưỡng chiết phân cực. Trong giai đoạn đầu tiên, ống dẫn sóng điện môi hình chữ nhật được sử dụng để ước tính độ lưỡng chiết của sợi lõi hình elip. Trong thử nghiệm sử dụng sợi PM lần đầu tiên, một loại sợi có lõi sợi hình quả tạ đã được chế tạo. Độ dài nhịp phân cực có thể được giảm bằng cách tăng chênh lệch chiết suất của lớp bọc lõi sợi. Tuy nhiên, do những hạn chế của ứng dụng thực tế nên không thể tăng chênh lệch chiết suất quá nhiều. Việc tăng chênh lệch chiết suất dẫn đến tổn thất truyền tải và việc ghép nối trở nên khó khăn hơn vì bán kính lõi phải giảm. Giá trị lưỡng chiết điển hình của sợi elip cao hơn giá trị lưỡng chiết của sợi bọc elip. Nhưng sự suy giảm của lõi sợi hình elip cao hơn so với lớp bọc hình elipchất xơ.
Sợi PM tuyến tính có điều chế chiết suất
Đối với sợi phân cực đơn cách ly bước sóng cắt của hai dao động góc vuông, phương pháp tăng độ rộng dải tần của nó là chọn phân bố chiết suất chỉ cho phép một trạng thái phân cực ở mức cắt. Khả năng lưỡng chiết cao có thể đạt được bằng cách đưa ra sự điều chế góc cho chỉ số lớp bọc bên trong của sợi có tiết diện hình elip ba lớp. Trong nghiên cứu sợi quang có mặt cắt ngang hình elip ba lớp, phương pháp nhiễu loạn được áp dụng, trong đó ống dẫn sóng lõi sợi hình chữ nhật được coi là cấu trúc tham chiếu. Trong hoạt động phân cực đơn, các thử nghiệm lưỡng chiết trên ba lớp sợi elip cho thấy sự điều chế góc thích hợp của chỉ số lớp bọc bên trong có thể tăng cường khả năng lưỡng chiết và mở rộng phạm vi bước sóng.
Sự phân bố chiết suất được gọi là mặt cắt hình cánh bướm. Đây là đường viền W không đối xứng, bao gồm lõi sợi nhất quán và lớp bọc xung quanh lõi sợi. Trong lớp phủ, đường viền có giá trị NCL tối đa và thay đổi hướng lên trên về bán kính và Góc, đồng thời có điều kiện giảm dần tối đa dọc theo trục X. Có hai đặc tính của hình dạng này để thực hiện hoạt động phân cực đơn chế độ. Đầu tiên, hình dạng không đối xứng, điều này sẽ làm cho hằng số lan truyền của hai chế độ dao động chính ở góc vuông khác nhau, và thứ hai, độ suy giảm trong lâu đài đảm bảo rằng mỗi chế độ có bước sóng cắt. Sợi bướm có độ dẫn điện yếu, do đó đáp án của phương trình sóng vô hướng có thể được sử dụng để xác định trường mode và hằng số lan truyền. Câu trả lời liên quan đến hàm lượng giác và hàm Mathieu, được dùng để giải thích mối tương quan của tọa độ ngang trong lớp bọc củalõi sợi. Các hàm này không trực giao với nhau, đòi hỏi một tập hợp vô hạn các hàm để tính toán các trường phương thức ở các vùng khác nhau và để thỏa mãn các điều kiện biên. Đồ thị lưỡng chiết hình học thu được, so với tần số tiêu chuẩn V, cho thấy mức chiết suất giảm dọc theo trục X làm tăng tính bất đối xứng, do đó làm tăng giá trị cực đại và V của lưỡng chiết. Giá trị cực đại của lưỡng chiết là đặc trưng của sợi không tròn. Tính lưỡng chiết mode có thể được cải thiện bằng cách đưa tính dị hướng vào sợi quang. Đối với tính dị hướng, nó có thể đạt được bằng cách gán các phân bố chiết suất khác nhau cho hai phân cực của một mode. Lưỡng chiết hình học nhỏ hơn lưỡng chiết dị hướng. Tuy nhiên, sự sụt giảm của lớp bọc hình con bướm có thể cung cấp sự phân cực kép cho bước sóng cắt chế độ chính dao động, được phân tách bằng một cửa sổ bước sóng trong đó có thể đạt được hoạt động ở chế độ đơn phân cực đơn.
