Úvod do polarizace
Jak světlo prochází bodem v prostoru, směr a amplituda kmitavého elektrického pole se pohybuje po cestě v čase. Vektor elektromagnetického pole v pravém úhlu k sobě v příčném řezu (rovina kolmá na směr postupu) představuje signál polarizovaného světelného vlnění. Polarizace je definována pomocí vektoru elektrického pole jako funkce času v souladu se vzorem sledovaným napříč průřezem. Polarizaci lze rozdělit na lineární, eliptickou nebo kruhovou polarizaci, z nichž lineární polarizace je nejjednodušší. Polarizace jakéhokoli druhu je problémem při přenosu z optických vláken.
Jakýkoli systém rádiové komunikace a optických vláken je zařízení schopné analyzovat rušení mezi dvěma typy světelných vln. Informace dané interferencí nemůžeme použít, pokud amplitudy kombinací nezůstanou v průběhu času stabilní, to znamená, že světelné vlny jsou ve stejném polarizačním stavu. V tomto případě je nutné použít optická vlákna schopná přenášet stabilní polarizační stavy. Aby se tento problém vyřešil, byla vyvinuta optická vlákna, která mohou udržovat polarizaci.
Co je PM vlákno?
Difúze polarizace světla ve vlákně se stává nekontrolovanou (v závislosti na vlnové délce) a závisí na jakémkoli ohnutí vlákna, jakož i na teplotním stavu. K dosažení požadovaných optických vlastností, která jsou ovlivněna polarizací světla při jeho průchodu vláknem, jsou zapotřebí speciální optická vlákna. Mnoho systémů, jako jsou vláknové interferometry a senzory, vláknové lasery a elektrooptické modulátory, mají také ztráty závislé na polarizaci, které ovlivňují výkon systému. Tento problém lze vyřešit použitím speciálních optických vláken zvaných PM vlákna.
Princip PM vlákna
Pokud je polarizace světla vyzařovaného do vlákna koaxiální s dvojlomnou osou, zůstane to tak, i když je vlákno ohnuté. Podle principu spojování v jednotném režimu lze pochopit fyzikální princip za tímto jevem. Kvůli silnému dvojlomnému jevu se konstanty šíření obou polarizačních režimů liší, takže relativní setkání zúčastněných režimů má tendenci rychle se driftovat. Proto, pokud má jakákoli interference podél světla účinnou prostorovou Fourierovu složku (a číslo vlny odpovídající rozdílu mezi konstantami šíření obou režimů), lze ji efektivně přizpůsobit oběma režimům. Pokud je rozdíl dostatečně velký, obecná porucha světla se bude měnit pomalu a pomalu, aby bylo dosaženo efektivního spojení. Princip PM vlákna je tedy dost rozdílný.
Mezi nejběžnější aplikace komunikace na dálku s optickými vlákny se vlákno PM používá k zavedení světla z jednoho místa na druhé do stavu lineární polarizace. K dosažení tohoto výsledku musí být splněno několik podmínek. Vstupní vlákno musí být vysoce polarizované, aby nedocházelo k přenosu režimů pomalé osy a rychlé osy, ve kterých je stav výstupní polarizace nepředvídatelný.
Ze stejného důvodu musí být elektrické pole v optickém vlákně přesně a přesně vyrovnáno s hlavní osou optického vlákna (což je v průmyslové praxi obvykle pomalá osa). Pokud je kabel vláknové dráhy PM složen ze segmentových vláken spojených vláknovými konektory nebo spojovacími spoji, je velmi důležitým problémem přizpůsobení otáčení a umístění vláken. Kromě toho musí být konektor nainstalován na vlákno PM a během instalace konektoru nebude generované vnitřní napětí způsobovat promítání elektrického pole na optickou osu, která není na vlákně použita.
Aplikace PM vláken
PM vlákna se používají v oblastech, kde není povolen polarizační drift, jako jsou teplotní změny. Příkladem jsou vláknové interferometry a některé vláknové lasery. Nevýhodou použití takových vláken je, že obvykle vyžadují přesnou orientaci polarizace, což může způsobit více problémů. Současně je ztráta šíření vyšší než u standardních optických vláken a je obtížné udržovat všechny typy optických vláken v polarizační retenční formě.
Vlákna PM se používají ve specifických aplikacích, jako jsou aplikace snímání vláken, interferometrie a distribuce kvantových klíčů. To je také běžně používané v dálkové komunikaci mezi laserovými generátory a modulátory, které vyžadují polarizované světlo jako vstup. Zřídka se používá pro dálkový přenos, protože vlákno PM je velmi drahé a má vyšší útlum než vlákno s jedním režimem.
Požadavky na použití PM vláken
Svorka: Pokud je svorkou vlákna PM optický konektor, je důležité připojit napěťovou tyč ke konektoru, obvykle pomocí klíče.
Spojování: Spojování vláken PM by mělo být také prováděno velmi opatrně. Když je vlákno spojeno, měly by být osy X, Y a Z správně umístěny a umístění rotace musí být dobře umístěno, aby bylo možné přesně umístit napínací tyč.
Dalším požadavkem je, že podmínka dopadu na konci vlákna musí být v souladu se směrem příčné hlavní osy průřezu vlákna.
