Giới thiệu về phân cực
Khi ánh sáng truyền qua một điểm trong không gian, hướng và biên độ của điện trường dao động sẽ truyền dọc theo một đường theo thời gian. Một vectơ trường điện từ vuông góc với nhau trong một mặt cắt ngang (mặt phẳng vuông góc với hướng tiến tới) biểu thị tín hiệu sóng ánh sáng phân cực. Sự phân cực được xác định bằng cách sử dụng vectơ điện trường là hàm của thời gian, phù hợp với mô hình được vẽ 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. Sự phân cực dưới bất kỳ hình thức nào đều là một vấn đề trong truyền dẫn cáp quang.
Bất kỳ hệ thống đo lường cáp quang và liên lạc vô tuyến nào cũng là một thiết bị có khả năng phân tích sự giao thoa giữa hai loại sóng ánh sáng. Chúng ta không thể sử dụng thông tin do giao thoa cung cấp trừ khi biên độ của các tổ hợp vẫn ổn định theo thời gian, nghĩa là sóng ánh sáng ở cùng trạng thái phân cực. Trong trường hợp này cần sử dụng sợi quang có khả năng truyền trạng thái phân cực ổn định. Vì vậy để giải quyết vấn đề này,sợi quangcó thể duy trì sự phân cực đã được phát triển.
Sợi PM là gì?
Sự khuếch tán phân cực của ánh sáng trong sợi trở nên không được kiểm soát (tùy thuộc vào bước sóng) và phụ thuộc vào bất kỳ sự uốn cong nào của sợi cũng như trạng thái nhiệt độ. Cần có sợi quang đặc biệt để đạt được các đặc tính quang học mong muốn, đặc tính này bị ảnh hưởng bởi sự phân cực của ánh sáng khi nó đi qua sợi quang. Nhiều hệ thống, chẳng hạn như giao thoa kế sợi quang và cảm biến, laser sợi quang và bộ điều biến quang điện, 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 gọi là sợi PM.
Nguyên lý của sợi PM
Nếu sự phân cực của ánh sáng phát ra trong sợi là đồng trục với trục lưỡng chiết thì nó sẽ vẫn như vậy ngay cả khi sợi bị uốn cong. Theo nguyên lý khớp nối chế độ đồng nhất, có thể hiểu được nguyên lý vật lý đằng sau hiện tượng này. Do hiện tượng lưỡng chiết mạnh nên hằng số truyền của hai mode phân cực là khác nhau nên sự gặp nhau tương đối của các mode liên quan có xu hướng trôi đi nhanh chóng. Do đó, miễn là bất kỳ sự giao thoa nào dọc theo ánh sáng đều có thành phần Fourier không gian hiệu quả (và số sóng tương ứng với sự chênh lệch giữa hằng số truyền của hai chế độ), thì nó có thể được kết hợp một cách hiệu quả với cả hai chế độ. Nếu chênh lệch đủ lớn, nhiễu loạn chung trong ánh sáng sẽ thay đổi dần dần và từ từ để đạt được chế độ ghép hiệu quả. Vì vậy, nguyên tắc của sợi PM đã tạo nên sự khác biệt.
Trong số các ứng dụng phổ biến nhất của truyền thông đường dài bằng sợi quang, sợi PM được sử dụng để đưa ánh sáng từ nơi này đến nơi khác vào trạng thái phân cực tuyến tính. Để đạt được kết quả này, phải đáp ứng một số điều kiện. Sợi đầu vào phải có độ phân cực cao để tránh truyền các chế độ trục chậm và trục nhanh, trong đó trạng thái phân cực đầu ra là không thể đoán trước.
Cũng vì lý do đó mà điện trường ởsợi quangphải được căn chỉnh chính xác và chính xác với trục chính của sợi quang (thường là trục chậm trong thực tế công nghiệp). Nếu cáp đường dẫn sợi PM bao gồm các sợi được phân đoạn được kết nối bằng đầu nối sợi hoặc khớp nối thì việc xoay và định vị sợi phù hợp 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 sinh ra sẽ không khiến điện trường chiếu lên trục quang không được sử dụng trên sợi quang.
Ứng dụng của sợi PM
Sợi PM được sử dụng ở những khu vực không được phép trôi phân cực, chẳng hạn như thay đổi nhiệt độ. Ví dụ về điều này là giao thoa kế sợi quang và một số laser sợi quang. Nhược điểm của việc sử dụng các sợi như vậy là chúng thường đòi hỏi sự định hướng chính xác của sự phân cực, điều này có thể gây ra nhiều rắc rối hơn. Đồng thời, tổn thất truyền dẫn cao hơn so với sợi quang tiêu chuẩn và khó giữ tất cả các loại sợi quang ở dạng giữ phân cực.
Sợi PM được sử dụng trong các ứng dụng cụ thể như ứng dụng cảm biến sợi, giao thoa kế và phân phối khóa lượng tử. Nó cũng thường được sử dụng trong liên lạc đường dài giữa máy phát 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 đắt và có độ suy giảm cao hơn sợi đơn mode.
Yêu cầu sử dụng sợi PM
Thiết bị đầu cuối: Khi thiết bị đầu cuối của sợi PM là một đầu nối quang, điều quan trọng là phải kết nối thanh ứng suất với đầu nối, thường bằng phím.
Nối: Việc nối sợi PM cũng cần được thực hiện rất cẩn thận. Khi sợi được hợp nhất, các trục X, Y và Z phải được định vị tốt và vị trí xoay phải được định vị tốt để có thể định vị chính xác thanh ứng suất.
Một yêu cầu khác là điều kiện tới ở cuối sợi phải phù hợp với hướng của trục chính ngang củachất xơmặt cắt ngang.
