Uvod u polarizaciju
Dok svjetlost prolazi kroz neku točku u prostoru, smjer i amplituda oscilirajućeg električnog polja putuju duž putanje tijekom vremena. Vektor elektromagnetskog polja međusobno pod pravim kutom u transverzalnom presjeku (ravnina okomita na smjer kretanja) predstavlja signal polariziranog svjetlosnog vala. Polarizacija je definirana korištenjem vektora električnog polja kao funkcije vremena, u skladu s uzorkom koji se prati preko presjeka. Polarizacija se može podijeliti na linearnu, eliptičnu ili kružnu polarizaciju, od kojih je linearna polarizacija najjednostavnija. Polarizacija bilo koje vrste je problem u prijenosu optičkim vlaknima.
Svaki radiokomunikacijski i optički mjerni sustav je uređaj koji može analizirati interferenciju između dvije vrste svjetlosnih valova. Ne možemo koristiti informacije koje daje interferencija osim ako amplitude kombinacija ne ostanu stabilne tijekom vremena, to jest ako su svjetlosni valovi u istom stanju polarizacije. U ovom slučaju potrebno je koristiti optička vlakna koja mogu prenositi stabilna polarizacijska stanja. Da bismo riješili ovaj problem,optička vlaknakoji mogu održavati polarizaciju razvijeni su.
Što je PM vlakno?
Difuzija polarizacije svjetlosti u vlaknu postaje nekontrolirana (ovisno o valnoj duljini) i ovisi o eventualnom savijanju vlakna kao i temperaturnom stanju. Za postizanje željenih optičkih svojstava potrebna su posebna optička vlakna, na koja utječe polarizacija svjetlosti koja prolazi kroz vlakno. Mnogi sustavi, kao što su vlaknasti interferometri i senzori, optički laseri i elektrooptički modulatori, također imaju gubitke ovisne o polarizaciji koji utječu na performanse sustava. Ovaj problem se može riješiti korištenjem posebnih optičkih vlakana koja se nazivaju PM vlakna.
Princip PM vlakana
Ako je polarizacija svjetlosti emitirane u vlakno koaksijalna s osi dvoloma, ostat će takva čak i ako je vlakno savijeno. Prema načelu jednolikog sprezanja modova, može se razumjeti fizikalni princip koji stoji iza ovog fenomena. Zbog jakog fenomena dvoloma, konstante širenja dvaju polarizacijskih modova su različite, tako da relativni susret uključenih modova ima tendenciju brzog odstupanja. Stoga, sve dok bilo koja interferencija duž svjetlosti ima efektivnu prostornu Fourierovu komponentu (i valni broj koji odgovara razlici između konstanti širenja dvaju načina), može se učinkovito uskladiti s oba načina. Ako je razlika dovoljno velika, opći poremećaj u svjetlu će se postupno i polako mijenjati kako bi se postiglo učinkovito spajanje modova. Dakle, princip PM vlakana čini dovoljnu razliku.
Među najčešćim primjenama optičkih vlakana za komunikaciju na daljinu, PM vlakno se koristi za uvođenje svjetlosti s jednog mjesta na drugo u stanje linearne polarizacije. Da bi se postigao ovaj rezultat potrebno je ispuniti nekoliko uvjeta. Ulazno vlakno mora biti visoko polarizirano kako bi se izbjeglo odašiljanje načina spore osi i brze osi, u kojima je stanje izlazne polarizacije nepredvidivo.
Iz istog razloga, električno polje uoptičko vlaknomoraju biti precizno i točno poravnati s glavnom osi optičkog vlakna (koja je obično spora os u industrijskoj praksi). Ako je kabel staze PM vlakana sastavljen od segmentiranih vlakana povezanih vlaknastim konektorima ili spojevima za spajanje, usklađivanje rotacije i pozicioniranja vlakana vrlo je kritičan problem. Osim toga, konektor mora biti instaliran na PM vlaknu, a tijekom instalacije konektora, generirani unutarnji stres neće uzrokovati projiciranje električnog polja na optičku os koja se ne koristi na vlaknu.
Primjena PM vlakana
PM vlakna se koriste u područjima gdje polarizacijski pomak nije dopušten, kao što su promjene temperature. Primjeri za to su interferometri s vlaknima i neki laseri s vlaknima. Nedostatak korištenja takvih vlakana je što obično zahtijevaju preciznu orijentaciju polarizacije, što može uzrokovati više problema. U isto vrijeme, gubici širenja su veći nego kod standardnih optičkih vlakana i teško je sve vrste optičkih vlakana održati u obliku koji zadržava polarizaciju.
PM vlakna koriste se u specifičnim primjenama kao što su aplikacije senzora vlakana, interferometrija i kvantna distribucija ključeva. Također se obično koristi u komunikaciji na daljinu između laserskih generatora i modulatora, koji zahtijevaju polariziranu svjetlost kao ulaz. Rijetko se koristi za prijenos na velike udaljenosti jer je PM vlakno vrlo skupo i ima veće prigušenje od jednomodnog vlakna.
Zahtjevi za korištenje PM vlakana
Terminal: Kada je terminal PM vlakna optički konektor, važno je spojiti naponsku šipku na konektor, obično pomoću ključa.
Spajanje: Spajanje PM vlakana također treba biti vrlo pažljivo. Kada je vlakno spojeno, osi X, Y i Z trebaju biti dobro postavljene, a položaj rotacije mora biti dobro postavljen tako da se šipka za naprezanje može precizno postaviti.
Drugi zahtjev je da stanje upada na kraju vlakna mora biti u skladu sa smjerom poprečne glavne osivlaknopoprečni presjek.
