Giới thiệu về phân cực
Khi ánh sáng đi qua một điểm trong không gian, hướng và biên độ của điện trường dao động đi dọc theo một con đường theo thời gian. Một vectơ trường điện từ ở các góc bên phải với nhau trong một phần ngang (một mặt phẳng vuông góc với hướng trước) đại diện cho một tín hiệu sóng ánh sáng phân cực. Sự phân cực được định nghĩa bằng cách sử dụng vectơ điện trường như là một chức năng của thời gian, phù hợp với mô hình truy tìm trên mặt cắt ngang. Phân cực có thể được chia thành phân cực tuyến tính, elip hoặc tròn, trong đó phân cực tuyến tính là đơn giản nhất. Phân cực của bất kỳ loại nào là một vấn đề trong truyền dẫn cáp quang.
Bất kỳ hệ thống thông tin liên lạc vô tuyến và đo sợi quang là một thiết bị có khả năng phân tích sự can thiệp giữa hai loại sóng ánh sáng. Chúng tôi không thể sử dụng các thông tin được đưa ra bởi sự can thiệp trừ khi biên độ của các kết hợp vẫn ổn định theo thời gian, có nghĩa là, sóng ánh sáng đang ở trong trạng thái phân cực tương tự. Trong trường hợp này nó là cần thiết để sử dụng sợi quang có khả năng truyền trạng thái phân cực ổn định. Vì vậy, để giải quyết vấn đề này, các sợi quang học có thể duy trì sự phân cực đã được phát triển.
Chất xơ PM là gì?
Sự khuếch tán của sự phân cực của ánh sáng trong sợi trở nên không kiểm soát được (tùy thuộc vào bước sóng) và phụ thuộc vào bất kỳ uốn của sợi cũng như trạng thái nhiệt độ. Sợi quang học đặc biệt là cần thiết để đạt được các tính chất quang học mong muốn, bị ảnh hưởng bởi sự phân cực của ánh sáng khi nó đi qua sợi. Nhiều hệ thống, chẳng hạn như giao thoa kế và cảm biến sợi, laser sợi và bộ điều biến quang điện tử, cũng có tổn thất phụ thuộc vào phân cực ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống. Vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách sử dụng sợi quang đặc biệt được gọi là sợi PM.
Nguyên tắc sợi PM
Nếu sự phân cực của ánh sáng phát ra vào sợi là đồng trục với một trục birefringence, nó sẽ vẫn như vậy ngay cả khi sợi bị cong. Theo nguyên tắc khớp nối chế độ thống nhất, nguyên tắc vật lý đằng sau hiện tượng này có thể được hiểu. Do hiện tượng hai mặt mạnh, hằng số lan truyền của hai chế độ phân cực là khác nhau, do đó cuộc họp tương đối của các chế độ liên quan có xu hướng trôi dạt nhanh chóng. Do đó, miễn là bất kỳ sự can thiệp nào dọc theo ánh sáng có thành phần Fourier không gian hiệu quả (và một số sóng tương ứng với sự khác biệt giữa các hằng số lan truyền của hai chế độ), nó có thể được kết hợp hiệu quả với cả hai chế độ. Nếu sự khác biệt đủ lớn, sự xáo trộn chung trong ánh sáng sẽ thay đổi dần dần và từ từ để đạt được khớp nối chế độ hiệu quả. Vì vậy, nguyên tắc sợi PM tạo ra đủ sự khác biệt.
Trong số các ứng dụng phổ biến nhất của giao tiếp đường dài sợi quang học, sợi PM được sử dụng để đưa ánh sáng từ nơi này sang nơi khác vào trạng thái phân cực tuyến tính. Để đạt được kết quả này, một số điều kiện phải được đáp ứng. Các sợi đầu vào phải được phân cực cao để tránh truyền trục chậm và chế độ trục nhanh, trong đó trạng thái phân cực đầu ra là không thể đoán trước.
Vì lý do tương tự, điện trường trong sợi quang phải được căn chỉnh chính xác và chính xác với trục chính của sợi quang (thường là trục chậm trong thực hành công nghiệp). Nếu cáp đường sợi PM bao gồm các sợi phân đoạn được kết nối bằng các đầu nối sợi hoặc khớp nối, phù hợp với vòng quay và định vị sợi là một vấn đề rất quan trọng. Ngoài ra, đầu nối phải được lắp đặt trên sợi PM, và trong quá trình lắp đặt đầu nối, ứng suất bên trong được tạo ra sẽ không làm cho điện trường được chiếu lên trục quang học không được sử dụng trên sợi.
Ứng dụng sợi PM
Sợi PM được sử dụng ở những khu vực không cho phép phân cực trôi dạt, chẳng hạn như thay đổi nhiệt độ. Ví dụ về điều này là giao thoa kế sợi và một số laser sợi. Nhược điểm của việc sử dụng các sợi như vậy là chúng thường đòi hỏi định hướng chính xác của sự phân cực, có thể gây ra nhiều rắc rối hơn. Đồng thời, mất tuyên truyền cao hơn so với các sợi quang tiêu chuẩn, và rất khó để giữ tất cả các loại sợi quang ở dạng giữ lại phân cực.
Sợi PM được sử dụng trong các ứng dụng cụ thể như các ứng dụng cảm biến sợi, giao thoa và phân phối khóa lượng tử. Nó cũng thường được sử dụng trong giao tiếp đường dài giữa máy phát điện laser và bộ điều biến, đòi hỏi ánh sáng phân cực làm đầu vào. Nó hiếm khi được sử dụng để truyền dẫn đường dài vì sợi PM rất tốn kém và có sự suy giảm cao hơn sợi một chế độ.
Yêu cầu đối với việc sử dụng sợi PM
Thiết bị đầu cuối: Khi thiết bị đầu cuối của sợi PM là đầu nối quang học, điều quan trọng là phải kết nối thanh ứng suất với đầu nối, thường bằng chìa khóa.
Nối: Nối sợi PM cũng nên được thực hiện rất cẩn thận. Khi sợi được hợp nhất, các trục X, Y và Z nên được định vị tốt và vị trí quay phải được định vị tốt để thanh ứng suất có thể được định vị chính xác.
Một yêu cầu khác là điều kiện sự cố ở cuối sợi phải phù hợp với hướng của trục chính ngang của mặt cắt ngang sợi.
