مقدمه ای بر قطبش
با عبور نور از نقطه ای در فضا، جهت و دامنه میدان الکتریکی نوسانی در طول یک مسیر در طول زمان طی می شود. یک بردار میدان الکترومغناطیسی در زوایای راست به یکدیگر در یک بخش گذرا (یک هواپیما عمود بر جهت پیشروی) نشان دهنده یک سیگنال موج نور قطبی شده است. قطبش با استفاده از بردار میدان الکتریکی به عنوان تابعی از زمان، مطابق با الگوی ردیابی شده در سراسر مقطع تعریف می شود. قطبش را می توان به قطبش خطی، بیضوی یا دایره ای تقسیم کرد که قطبش خطی ساده ترین آن ها است. قطبش از هر نوع یک مشکل در انتقال فیبر نوری است.
هر گونه ارتباط رادیویی و سیستم اندازه گیری فیبر نوری دستگاهی است که قادر به تجزیه و تحلیل تداخل بین دو نوع امواج نور است. ما نمی توانیم از اطلاعات داده شده توسط تداخل استفاده کنیم مگر اینکه دامنه های ترکیب ها در طول زمان پایدار بمانند، به این معنی که امواج نور در همان حالت قطبش قرار دارند. در این حالت استفاده از فیبرهای نوری با قابلیت انتقال حالت های قطبش پایدار ضروری است. بنابراین برای حل این مسئله، فیبرهای نوری که می توانند قطبش را حفظ کنند، توسعه یافت.
فیبر PM چیه؟
انتشار قطبش نور در فیبر کنترل نشده (بسته به طول موج) می شود و به هر خم شدن فیبر و همچنین حالت دما بستگی دارد. فیبرهای نوری ویژه ای برای رسیدن به خواص نوری مورد نظر مورد نیاز است که با عبور از فیبر تحت تأثیر قطبش نور قرار می گیرد. بسیاری از سیستم ها مانند تداخل سنج ها و حسگرهای فیبری، لیزرهای فیبری، و مدولاتورهای الکترو نوری نیز تلفات وابسته به قطبش دارند که بر عملکرد سیستم تأثیر می گذارد. این مشکل را می توان با استفاده از فیبرهای نوری خاص به نام الیاف PM حل کرد.
اصل فیبر PM
اگر قطبش نور ساطع شده به فیبر با محور دو حلقه ای هم محور باشد، حتی اگر فیبر خم شده باشد، آنقدر باقی خواهد ماند. با توجه به اصل جفت شدن حالت یکنواخت، اصل فیزیکی پشت این پدیده را می توان درک کرد. به دلیل پدیده قوی دوفرنس، ثابت های انتشار دو حالت قطبش متفاوت هستند، بنابراین نشست نسبی حالت های درگیر تمایل به رانش سریع دارد. بنابراین، تا زمانی که هر گونه تداخل در طول نور دارای یک جزء موثر فضایی Fourier (و یک عدد موج متناظر با تفاوت بین ثابت های انتشار از دو حالت)، می توان آن را به طور موثر به هر دو حالت همسان. اگر تفاوت به اندازه کافی بزرگ باشد، اختلال عمومی در نور به تدریج و به آرامی تغییر خواهد کرد تا به جفت شدن حالت مؤثر دست یابد. بنابراین اصل فیبر PM تفاوت کافی ایجاد می کند.
در میان رایج ترین کاربردهای ارتباطات از راه دور فیبر نوری، فیبر PM برای معرفی نور از یک مکان به مکان دیگر به حالت قطبش خطی استفاده می شود. برای رسیدن به این نتیجه باید شرایط متعددی را برآورده کرد. فیبر ورودی باید به شدت پلاریزه شود تا از انتقال حالت های کند محور و محور سریع که در آن حالت قطبش خروجی غیرقابل پیش بینی است، جلوگیری شود.
به همین دلیل میدان الکتریکی در فیبر نوری باید به طور دقیق و دقیق با محور اصلی یک فیبر نوری (که معمولاً محور کند در عمل صنعتی است) همتراز شود. اگر کابل مسیر فیبر PM از الیاف بخش بندی شده متصل شده توسط اتصالات فیبر و یا اتصالات splicing تشکیل شده است، تطبیق چرخش فیبر و موقعیت یک مشکل بسیار بحرانی است. علاوه بر این، کانکتور باید بر روی فیبر PM نصب شود، و در طول نصب کانکتور، تنش داخلی تولید شده باعث نخواهد شد که میدان الکتریکی بر روی محور نوری که بر روی فیبر استفاده نمی شود پیش بینی شود.
کاربردهای فیبر PM
فیبرهای PM در مناطقی استفاده می شوند که رانش قطبش مجاز نیست، مانند تغییرات دما. نمونه هایی از این کار تداخل سنج های فیبری و برخی لیزرهای فیبری هستند. نقطه ضعف استفاده از چنین الیافی این است که معمولاً نیاز به جهت گیری دقیق قطبش دارند که می تواند دردسر بیشتری ایجاد کند. در عین حال، از دست دادن انتشار بیشتر از فیبرهای نوری استاندارد است، و نگه داشتن تمام انواع فیبرهای نوری به صورت حصر قطبش دشوار است.
الیاف PM در کاربردهای خاص مانند کاربردهای سنجش فیبر، تداخلومتری، و توزیع کلید کوانتومی استفاده می شوند. همچنین معمولاً در ارتباطات از راه دور بین ژنراتورهای لیزری و مدولاتورها استفاده می شود که به نور قطبش شده به عنوان ورودی نیاز دارند. به ندرت برای انتقال از راه دور استفاده می شود زیرا فیبر PM بسیار گران قیمت است و دارای کاهش بالاتری نسبت به فیبر تک حالتی است.
الزامات مورد نیاز برای استفاده از فیبر PM
پایانه: هنگامی که پایانه یک فیبر PM یک کانکتور نوری است، اتصال میله تنش به کانکتور، معمولاً به وسیله یک کلید، مهم است.
Splicing: Splicing PM fibers نیز باید بسیار با دقت انجام شود. هنگامی که فیبر فیوز می شود، محورهای X، Y، و Z باید به خوبی موقعیت داشته باشد و موقعیت چرخش باید به خوبی قرار گیرد تا نوار استرس به طور دقیق قرار گیرد.
شرط دیگر این است که وضعیت حادثه در انتهای فیبر باید با جهت محور اصلی گذرا مقطع فیبر همخوانی داشته باشد.
