مقدمه ای بر پلاریزاسیون
همانطور که نور از نقطه ای در فضا عبور می کند، جهت و دامنه میدان الکتریکی نوسانی در طول یک مسیر در طول زمان حرکت می کند. یک بردار میدان الکترومغناطیسی در زوایای قائم به یکدیگر در یک مقطع عرضی (صفحه ای عمود بر جهت پیشروی) یک سیگنال موج نور قطبی شده را نشان می دهد. پلاریزاسیون با استفاده از بردار میدان الکتریکی به عنوان تابعی از زمان، مطابق با الگوی ترسیم شده در سطح مقطع تعریف می شود. قطبش را می توان به قطبش خطی، بیضوی یا دایره ای تقسیم کرد که پلاریزاسیون خطی ساده ترین آنهاست. پلاریزاسیون از هر نوع مشکلی در انتقال فیبر نوری است.
هر ارتباط رادیویی و سیستم اندازه گیری فیبر نوری دستگاهی است که قادر به تجزیه و تحلیل تداخل بین دو نوع امواج نور است. ما نمیتوانیم از اطلاعات داده شده توسط تداخل استفاده کنیم، مگر اینکه دامنه ترکیبات در طول زمان ثابت بماند، یعنی امواج نور در حالت قطبش یکسان باشند. در این حالت استفاده از فیبرهای نوری با قابلیت انتقال حالت های قطبی پایدار ضروری است. بنابراین برای حل این مشکل،فیبرهای نوریکه می تواند قطبش را حفظ کند توسعه داده شد.
فیبر PM چیست؟
انتشار قطبش نور در فیبر کنترل نشده می شود (بسته به طول موج) و به خمش فیبر و همچنین وضعیت دما بستگی دارد. برای دستیابی به خواص نوری مورد نظر به فیبرهای نوری خاصی نیاز است که تحت تأثیر قطبش نور هنگام عبور از فیبر قرار می گیرد. بسیاری از سیستم ها مانند تداخل سنج ها و حسگرهای فیبر، لیزرهای فیبر و مدولاتورهای الکترواپتیکی نیز تلفات وابسته به پلاریزاسیون دارند که بر عملکرد سیستم تأثیر می گذارد. این مشکل با استفاده از فیبرهای نوری خاصی به نام فیبرهای PM قابل حل است.
اصل فیبر PM
اگر قطبش نور ساطع شده به فیبر هم محور با یک محور انکسار دوگانه باشد، حتی اگر فیبر خم شده باشد، همچنان باقی می ماند. با توجه به اصل جفت حالت یکنواخت، اصل فیزیکی پشت این پدیده قابل درک است. به دلیل پدیده انکسار مضاعف قوی، ثابتهای انتشار دو حالت قطبیسازی متفاوت است، بنابراین ملاقات نسبی حالتهای درگیر تمایل به رانش سریع دارد. بنابراین، تا زمانی که هر تداخلی در طول نور دارای یک جزء فوریه فضایی موثر (و یک عدد موج مربوط به اختلاف بین ثابتهای انتشار دو حالت باشد)، میتوان آن را به طور موثر با هر دو حالت تطبیق داد. اگر اختلاف به اندازه کافی بزرگ باشد، اختلال عمومی در نور به تدریج و به آرامی تغییر می کند تا به کوپلینگ حالت مؤثر برسد. بنابراین اصل فیبر PM تفاوت کافی ایجاد می کند.
در میان رایج ترین کاربردهای ارتباط از راه دور فیبر نوری، فیبر PM برای وارد کردن نور از یک مکان به مکان دیگر به حالت قطبش خطی استفاده می شود. برای رسیدن به این نتیجه چند شرط باید رعایت شود. فیبر ورودی باید به شدت پلاریزه باشد تا از انتقال حالتهای محور کند و محور سریع، که در آن حالت قطبش خروجی غیرقابل پیشبینی است، جلوگیری شود.
به همین دلیل، میدان الکتریکی درفیبر نوریباید به طور دقیق و دقیق با محور اصلی یک فیبر نوری (که معمولاً محور کند در عمل صنعتی است) تراز شود. اگر کابل مسیر فیبر PM از فیبرهای قطعهبندی شده تشکیل شده باشد که توسط اتصالات فیبر یا اتصالات اتصال به هم متصل شدهاند، تطبیق چرخش و موقعیت فیبر یک مشکل بسیار مهم است. علاوه بر این، کانکتور باید بر روی فیبر PM نصب شود و در حین نصب کانکتور، تنش داخلی ایجاد شده باعث نمی شود که میدان الکتریکی بر روی محور نوری استفاده نشده بر روی فیبر پخش شود.
کاربردهای فیبر PM
الیاف PM در مناطقی که رانش پلاریزاسیون مجاز نیست، مانند تغییرات دما، استفاده می شود. نمونه هایی از این تداخل سنج های فیبری و برخی لیزرهای فیبر هستند. عیب استفاده از چنین الیافی این است که معمولاً به جهت گیری دقیق پلاریزاسیون نیاز دارند که می تواند دردسر بیشتری ایجاد کند. در عین حال، تلفات انتشار بیشتر از فیبرهای نوری استاندارد است و نگهداری انواع فیبرهای نوری در حالت نگهدارنده پلاریزاسیون دشوار است.
فیبرهای PM در کاربردهای خاص مانند کاربردهای حسگر فیبر، تداخل سنجی 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 پلاریزه به عنوان ورودی نیاز دارند. به ندرت برای انتقال از راه دور استفاده می شود زیرا فیبر PM بسیار گران است و نسبت به فیبر تک حالته تضعیف بالاتری دارد.
الزامات استفاده از فیبر PM
ترمینال: هنگامی که ترمینال فیبر PM یک کانکتور نوری است، مهم است که میله تنش را معمولاً با استفاده از یک کلید به کانکتور متصل کنید.
اتصال: اتصال الیاف PM نیز باید با دقت زیادی انجام شود. هنگامی که فیبر ذوب می شود، محورهای X، Y و Z باید به خوبی قرار گیرند و موقعیت چرخش باید به خوبی قرار گیرد تا میله تنش بتواند دقیقاً قرار گیرد.
شرط دیگر این است که شرایط برخورد در انتهای فیبر باید با جهت محور اصلی عرضی مطابقت داشته باشد.فیبرسطح مقطع.
