Ronde PM-vezel
Het concept van circulaire dubbele breking kan in de vezel worden geïntroduceerd, dus de twee rechthoekige polarisatiemodi zijn circulair gepolariseerd met de klok mee en tegen de klok in in de vezel -- de zogenaamde circulaire PM-vezel. De meest gebruikelijke manier om dubbele breking van de ring in een cirkelvormige (axiaal symmetrische) optische vezel te bereiken, is door de vezel te verdraaien, wat een verschil in voortplantingsconstanten produceert tussen de oscillerende hoofdmodus van circulaire polarisatie in richtingen met de klok mee en tegen de klok in. De modi van deze twee circulair gepolariseerde golven zijn dus ontkoppeld. Er kan ook worden overwogen dat de externe spanning de azimuthoek in de vezellengterichting kan veranderen, wat dubbele breking van de ring op de vezel kan veroorzaken. Als een optische vezel wordt gedraaid, wordt er een torsiespanning gegenereerd, wat resulteert in optische eigenschappen die gepaard gaan met vervorming.
Ook kan de vezelkern van de vezel langs het spiraalvormige pad in de bekleding worden gelegd, waardoor ook de ringdubbelbreking kan worden verkregen. Hierdoor beweegt het licht zich langs een spiraalvormig pad en vormt zo een optische rotatie. Dubbele breking kan alleen worden bereikt vanwege de invloed van de geometrie. Een dergelijke vezel kan worden gebruikt als een single-mode-vezel en zal in de hogere orde-modus relatief hoge verliezen veroorzaken.
De ringvormige PM-vezel met spiraalvormige vezelkernstructuur kan worden gebruikt op het gebied van stroomdetectie volgens het Faraday-effect. Optische vezels kunnen worden gemaakt met behulp van bimetaalstaven en voorgevormde buizen, die de voorgevormde buizen ronddraaien om spiralen te vormen tijdens het trekken van de vezels.
Lineaire PM-vezel
Er zijn twee hoofdtypen LINEAR PM-vezels, namelijk het type met enkele polarisatie en het type met dubbele breking. Vergeleken met de twee basispolarisatiemodi is het belangrijkste kenmerk van de enkele polarisatiemodus dat deze een groot transmissieverlies heeft. Voor vezeltypen met dubbele breking zijn de voortplantingsconstanten tussen de twee polarisatiemodi in de hoofdoscillatiemodus duidelijk verschillend. Er kunnen meerdere optische vezelontwerpen worden gebruikt om lineaire polarisatie te behouden, wat later zal worden besproken.
Randsleuven en randtunnels lineaire PM-vezel
De rand-slotvezel integreert twee sleuven met een brekingsindex die lager is dan de bekledingsindex. De sleuven bevinden zich aan twee zijden van de centrale vezelkern. Dit type vezel heeft een W-vormige brekingsindexverdeling langs de X-as en een stapsgewijze brekingsindexverdeling langs de Y-as. De rand-tunnelvezel is een bijzonder voorbeeld van de rand-gleufstructuur. In deze lineaire PM-vezels wordt geometrische anisotropie in de vezelkern geïntroduceerd om dubbele brekingsvezels te verkrijgen.
Lineaire PM-vezel met gespannen componenten
Een effectieve methode om hoge dubbele breking in de vezel te introduceren is het introduceren van niet-uniforme spanning met dubbele geometrische symmetrie in de vezelkern. Als gevolg van het foto-elastische effect verandert de spanning de brekingsindex van de vezelkern, wat kan worden waargenomen door het polarisatiepatroon langs de vezelspoel en door de resultaten van dubbele breking. De vereiste spanning kan worden verkregen door twee gelijk en onafhankelijk gespannen componenten (SAP's) te gebruiken die zich in het bekledingsgebied tegenover de vezelkern bevinden. Daarom zal er, zolang de brekingsindex van SAP's lager is dan of gelijk is aan de brekingsindex van de bekleding, geen secundaire oscillatiemodus zijn via SAP's.
De meest voorkomende vormen die voor SAP's worden gebruikt, zijn de vlinderdasvorm en de cirkel. Deze vezels worden respectievelijk vlinderdas- en pandavezels genoemd. De dwarsdoorsneden van deze twee vezels worden weergegeven in de onderstaande figuur. De modale dubbele breking die in deze vezels wordt gebruikt, vertegenwoordigt geometrische en door spanning geïnduceerde dubbele breking. De geometrische dubbele breking is zeer klein en kan voor de cirkelvormige kernvezel worden genegeerd. Er is aangetoond dat de dubbele breking van deze vezelkernen kan worden verbeterd wanneer SAP's dicht bij de vezelkern worden geplaatst, maar deze moeten zeer dicht bij de vezelkern worden geplaatst, zodat er geen toename van vezelverlies optreedt, vooral als het materiaal erop de SAP's zijn geen siliciumdioxide. Panda-vezel is verbeterd om een hogere dubbele breking, zeer laag verlies en weinig overspraak te bereiken.
Tip: Momenteel de meest populaire PMvezelin de industrie is de ronde Panda-vezel. Panda-vezel Een van de vele voordelen ten opzichte van andere PM-vezels is de vezelgrootte en numerieke apertuur in vergelijking met conventionele single-mode vezels. Bij gebruik van beide soorten licht is een minimaal verlies op het apparaat gegarandeerd.
Lineaire PM-vezel met elliptische structuur
De eerste voorgestelde experimentele studie van praktische vezels met enkele polarisatie met laag verlies op drie soorten optische structuren is uitgevoerd: elliptische kern, elliptische bekleding en elliptische omhulselvezel. Het vroege onderzoek naar kernkabels met elliptische vezels omvat de berekening van de dubbele breking van de polarisatie. In de eerste fase wordt de rechthoekige diëlektrische golfgeleider gebruikt om de dubbele breking van de elliptische kernvezel te schatten. In het experiment waarbij voor het eerst PM-vezels werden gebruikt, werd een soort vezel met een vezelkern in de vorm van een halter vervaardigd. De polarisatieslaglengte kan worden verminderd door het brekingsindexverschil van de vezelkernbekleding te vergroten. Vanwege praktische toepassingsbeperkingen is het echter niet mogelijk om het brekingsindexverschil te veel te vergroten. Het vergroten van het brekingsindexverschil resulteert in transmissieverliezen, en het verbinden wordt moeilijker omdat de kernradius moet worden verkleind. De typische dubbele brekingswaarde voor elliptische vezels is hoger dan die voor elliptische bekledingsvezels. Maar het verlies van elliptische vezelkern is groter dan dat van elliptische bekledingvezel.
Lineaire PM-vezel met brekingsindexmodulatie
Voor een enkelvoudig gepolariseerde vezel die de afsnijgolflengte van twee rechthoekige oscillaties isoleert, is een methode om de frequentiebandbreedte ervan te vergroten het selecteren van een brekingsindexverdeling die slechts één polarisatietoestand op de afsnijding toestaat. De hoge dubbele breking kan worden bereikt door hoekmodulatie te introduceren in de binnenbekledingsindex van de drielaagse elliptische dwarsdoorsnedevezel. Bij de studie van optische vezels met een drielaagse elliptische dwarsdoorsnede wordt een verstoringsbenadering toegepast, waarbij de golfgeleider met rechthoekige vezelkern als referentiestructuur wordt aangenomen. Bij enkelvoudige polarisatie laten dubbele brekingstests op drie lagen ellipsvormige vezels zien dat een juiste hoekmodulatie van de binnenbekledingsindex de dubbele breking kan verbeteren en het golflengtebereik kan vergroten.
De brekingsindexverdeling wordt het vlinderprofiel genoemd. Dit is een asymmetrische W-contour, die is opgebouwd uit een consistente vezelkern en de omhulling van de vezelkern. Bij de bekleding heeft de contour de maximale waarde van NCL, verandert naar boven in straal en hoek, en heeft de maximale dalende toestand langs de X-as. Er zijn twee eigenschappen van deze vorm om single-mode enkelvoudige polarisatiewerking te realiseren. Ten eerste is de vorm asymmetrisch, waardoor de voortplantingsconstanten van de twee belangrijkste oscillatiemodi onder rechte hoeken verschillend zullen zijn, en ten tweede zorgt de verzwakking binnen het kasteel ervoor dat elke modus een afsnijgolflengte heeft. Vlindervezels hebben een zwakke geleidbaarheid, dus het antwoord op de scalaire golfvergelijking kan worden gebruikt om het modusveld en de voortplantingsconstante te bepalen. Het antwoord heeft betrekking op trigonometrische functies en Mathieu-functies, die worden gebruikt om de correlatie van transversale coördinaten in de bekleding van devezel kern. Deze functies zijn niet orthogonaal ten opzichte van elkaar, waardoor een oneindige reeks functies nodig is om rekening te houden met de modale velden in verschillende regio's en om aan de randvoorwaarden te voldoen. De resulterende geometrische dubbele brekingsgrafiek, vergeleken met de standaardfrequentie V, laat zien dat de mate waarin de brekingsindex langs de X-as afneemt de asymmetrie vergroot, waardoor de maximale en V-waarden van de dubbele breking toenemen. De piekwaarde van dubbele breking is kenmerkend voor niet-cirkelvormige vezels. Dubbele breking in de modus kan worden verbeterd door anisotropie in de vezel te introduceren. Voor anisotropie kan dit worden bereikt door verschillende brekingsindexverdelingen toe te wijzen aan de twee polarisaties van een modus. Geometrische dubbele breking is minder dan anisotrope dubbele breking. De daling in de vlindervormige bekleding kan echter een dubbele polarisatie verschaffen aan de oscillerende hoofdmodus-afsnijgolflengte, die wordt gescheiden door een golflengtevenster waarin het mogelijk is om een enkelvoudige moduswerking met enkele polarisatie te bereiken.
