Bevezetés a polarizációba
Amint a fény áthalad a tér egy pontján, az oszcilláló elektromos tér iránya és amplitúdója egy út mentén halad az idő múlásával. Az elektromágneses mező vektor egymással derékszögben keresztirányú szakaszában (az előrelépés irányára merőleges sík) egy polarizált fényhullám jelet képvisel. A polarizációt az elektromos térvektor felhasználásával határozzuk meg az idő függvényében, a keresztmetszetben keresztezett mintának megfelelően. A polarizáció felosztható lineáris, elliptikus vagy kör alakú polarizációra, amelyek közül a lineáris polarizáció a legegyszerűbb. Bármilyen polarizáció problémát jelent az optikai szálak átvitele során.
Bármely rádiós kommunikációs és száloptikai mérőrendszer olyan eszköz, amely képes kétféle fényhullám közötti interferencia elemzésére. Az interferencia által szolgáltatott információkat csak akkor használhatjuk fel, ha a kombinációk amplitúdói idővel stabilak maradnak, vagyis a fényhullámok azonos polarizációs állapotban vannak. Ebben az esetben olyan optikai szálakat kell használni, amelyek képesek stabil polarizációs állapotok továbbítására. Tehát e probléma megoldására optikai szálakat fejlesztettek ki, amelyek képesek fenntartani a polarizációt.
Mi az a PM rost?
A fény polarizációjának diffúziója a szálban kontrollálhatatlanná válik (a hullámhossztól függően), és függ a szál bármilyen hajlításától, valamint a hőmérsékleti állapottól. Speciális optikai szálakra van szükség a kívánt optikai tulajdonságok eléréséhez, amelyeket a fény polarizációja befolyásol, miközben áthalad a szálon. Számos rendszernek, például szálinterferométereknek és érzékelőknek, szállézereknek és elektro-optikai modulátoroknak is vannak polarizációfüggő veszteségei, amelyek befolyásolják a rendszer teljesítményét. Ez a probléma megoldható speciális optikai szálak, úgynevezett PM szálak alkalmazásával.
A PM rost elve
Ha a szálba bocsátott fény polarizációja koaxiális és kettős töréstengellyel rendelkezik, akkor ez akkor is megmarad, ha a szál hajlított. Az egységes módú kapcsolás elve szerint a jelenség mögött meghúzódó fizikai elv érthető. Az erős kettős törés jelenség miatt a két polarizációs mód terjedési állandói eltérnek, ezért az érintett módok relatív találkozása hajlamos gyorsan sodródni. Ezért mindaddig, amíg a fény mentén bekövetkező bármilyen interferencia tényleges térbeli Fourier-komponenssel rendelkezik (és a két mód terjedési állandói közötti különbségnek megfelelő hullámszámmal rendelkezik), addig mindkét módhoz hatékonyan illeszthető. Ha a különbség elég nagy, az általános zavar a fényben fokozatosan és lassan változik a hatékony üzemmód-összekapcsolás elérése érdekében. Tehát a PM rost elve kellő különbséget jelent.
Az optikai szálas távolsági kommunikáció leggyakoribb alkalmazásai között a PM szálat használják arra, hogy a fényt egyik helyről a másikra a lineáris polarizáció állapotába juttassák. Ennek az eredménynek az eléréséhez több feltételnek is teljesülnie kell. A bemeneti szálat erősen polarizálni kell, hogy elkerüljük a lassú és a gyors tengelyes üzemmódok továbbítását, amelyekben a kimeneti polarizációs állapot kiszámíthatatlan.
Ugyanezen okból az optikai szálban lévő elektromos mezőt pontosan és pontosan illeszteni kell az optikai szál fő tengelyéhez (amely az ipari gyakorlatban általában a lassú tengely). Ha a PM szálkábel szálcsatlakozókkal vagy illesztési csatlakozásokkal összekapcsolt szegmentált szálakból áll, a szálforgatás és -pozícionálás megfelelő kritikus probléma. Ezenkívül a csatlakozót a PM szálra kell felszerelni, és a csatlakozó telepítése során a generált belső feszültség nem okozza az elektromos tér vetítését a szálon nem használt optikai tengelyre.
A PM szál felhasználása
A PM szálakat olyan területeken használják, ahol a polarizációs sodródás nem megengedett, például a hőmérsékletváltozásoknál. Ilyen például a szálinterferométer és néhány szállézer. Az ilyen szálak használatának hátránya, hogy általában a polarizáció pontos tájolását igénylik, ami több bajt okozhat. Ugyanakkor a terjedési veszteség nagyobb, mint a szokásos optikai szálaké, és nehéz minden típusú optikai szálat polarizációt megtartó formában tartani.
A PM szálakat olyan speciális alkalmazásokban használják, mint a szálérzékelő alkalmazások, az interferometria és a kvantumkulcs elosztás. Gyakran használják a lézer-generátorok és modulátorok közötti nagy távolságú kommunikációban is, amelyekhez polarizált fényre van szükség bemenetként. Ritkán használják nagy távolságú átvitelre, mert a PM szál nagyon drága és nagyobb csillapítású, mint az egymódusú szál.
A PM rost használatának követelményei
Sorkapocs: Ha a PM szál kivezetése optikai csatlakozó, akkor fontos, hogy a feszültségrudat a csatlakozóhoz kösse, általában egy kulcs segítségével.
Splicing: A PM szálakat szintén nagyon körültekintően kell felosztani. A szál összeolvadása esetén az X, Y és Z tengelyeknek jól kell elhelyezkedniük, és a forgáspozíciónak jól kell lennie, hogy a feszültségrúd pontosan elhelyezhető legyen.
További követelmény, hogy a rost végén lévő beesési feltételnek összhangban kell lennie a szál keresztmetszetének keresztirányú főtengelyének irányával.
