Inleiding tot polarisatie
Terwijl licht door een punt in de ruimte gaat, reizen de richting en amplitude van het oscillerende elektrische veld in de loop van de tijd langs een pad. Een elektromagnetische veldvector die loodrecht op elkaar staat in een dwarsdoorsnede (een vlak loodrecht op de voortbewegingsrichting) vertegenwoordigt een golfsignaal van gepolariseerd licht. De polarisatie wordt gedefinieerd met behulp van de elektrische veldvector als functie van de tijd, in overeenstemming met het patroon dat over de dwarsdoorsnede is getekend. Polarisatie kan worden onderverdeeld in lineaire, elliptische of circulaire polarisatie, waarvan lineaire polarisatie de eenvoudigste is. Polarisatie van welke aard dan ook is een probleem bij glasvezeltransmissie.
Elk radiocommunicatie- en glasvezelmeetsysteem is een apparaat dat interferentie tussen twee soorten lichtgolven kan analyseren. We kunnen de informatie die door de interferentie wordt gegeven niet gebruiken tenzij de amplitudes van de combinaties in de loop van de tijd stabiel blijven, dat wil zeggen dat de lichtgolven zich in dezelfde polarisatietoestand bevinden. In dit geval is het noodzakelijk optische vezels te gebruiken die in staat zijn stabiele polarisatietoestanden door te geven. Dus om dit probleem op te lossen,optische vezelsdie de polarisatie in stand kunnen houden, werden ontwikkeld.
Wat is PM-vezel?
De diffusie van de polarisatie van het licht in de vezel wordt ongecontroleerd (afhankelijk van de golflengte) en hangt af van de eventuele buiging van de vezel en van de temperatuurtoestand. Er zijn speciale optische vezels nodig om de gewenste optische eigenschappen te bereiken, die worden beïnvloed door de polarisatie van licht wanneer het door de vezel gaat. Veel systemen, zoals vezelinterferometers en sensoren, vezellasers en elektro-optische modulators, hebben ook polarisatie-afhankelijke verliezen die de systeemprestaties beïnvloeden. Dit probleem kan worden opgelost door gebruik te maken van speciale optische vezels, PM-vezels genaamd.
Het principe van PM-vezel
Als de polarisatie van het in de vezel uitgezonden licht coaxiaal is met een dubbele brekingsas, zal dit zo blijven, zelfs als de vezel gebogen is. Volgens het principe van uniforme moduskoppeling kan het fysieke principe achter dit fenomeen worden begrepen. Vanwege het sterke fenomeen van dubbele breking zijn de voortplantingsconstanten van de twee polarisatiemodi verschillend, zodat de relatieve ontmoeting van de betrokken modi de neiging heeft snel te verschuiven. Zolang elke interferentie langs het licht een effectieve ruimtelijke Fourier-component heeft (en een golfgetal dat overeenkomt met het verschil tussen de voortplantingsconstanten van de twee modi), kan deze daarom effectief worden afgestemd op beide modi. Als het verschil groot genoeg is, zal de algemene verstoring van het licht geleidelijk en langzaam veranderen om een effectieve moduskoppeling te bereiken. Het principe van PM-vezel maakt dus genoeg verschil.
Een van de meest voorkomende toepassingen van langeafstandscommunicatie via optische vezels is PM-vezel, die wordt gebruikt om licht van de ene plaats naar de andere in een toestand van lineaire polarisatie te brengen. Om dit resultaat te bereiken moet aan een aantal voorwaarden worden voldaan. De ingangsvezel moet sterk gepolariseerd zijn om te voorkomen dat langzame en snelle asmodi worden overgedragen, waarbij de uitgangspolarisatietoestand onvoorspelbaar is.
Om dezelfde reden wordt het elektrische veld inde optische vezelmoet nauwkeurig en nauwkeurig worden uitgelijnd met de hoofdas van een optische vezel (wat in de industriële praktijk meestal de langzame as is). Als de PM-vezelpadkabel bestaat uit gesegmenteerde vezels die zijn verbonden door vezelconnectoren of verbindingsverbindingen, is het matchen van de vezelrotatie en -positionering een zeer kritisch probleem. Bovendien moet de connector op de PM-vezel worden geïnstalleerd en tijdens de installatie van de connector zal de gegenereerde interne spanning er niet voor zorgen dat het elektrische veld wordt geprojecteerd op de optische as die niet op de vezel wordt gebruikt.
Toepassingen van PM-vezel
PM-vezels worden gebruikt in gebieden waar polarisatiedrift niet is toegestaan, zoals bij temperatuurveranderingen. Voorbeelden hiervan zijn fiberinterferometers en sommige fiberlasers. Het nadeel van het gebruik van dergelijke vezels is dat ze doorgaans een nauwkeurige oriëntatie van de polarisatie vereisen, wat meer problemen kan veroorzaken. Tegelijkertijd is het voortplantingsverlies groter dan dat van standaard optische vezels, en is het moeilijk om alle soorten optische vezels in een polarisatievasthoudende vorm te houden.
PM-vezels worden gebruikt in specifieke toepassingen zoals vezeldetectietoepassingen, interferometrie en kwantumsleuteldistributie. Het wordt ook vaak gebruikt bij langeafstandscommunicatie tussen lasergeneratoren en modulatoren, waarvoor gepolariseerd licht als invoer nodig is. Het wordt zelden gebruikt voor transmissie over lange afstanden, omdat PM-vezels erg duur zijn en een hogere demping hebben dan single-mode glasvezels.
Eisen aan het gebruik van PM-vezels
Terminal: Wanneer de terminal van een PM-vezel een optische connector is, is het belangrijk om de spanningsstaaf op de connector aan te sluiten, meestal door middel van een sleutel.
Splitsen: Het splitsen van PM-vezels moet ook zeer zorgvuldig gebeuren. Wanneer de vezel is gesmolten, moeten de X-, Y- en Z-assen goed gepositioneerd zijn en moet de rotatiepositionering goed gepositioneerd zijn zodat de spanningsstaaf nauwkeurig kan worden gepositioneerd.
Een andere vereiste is dat de invalstoestand aan het uiteinde van de vezel consistent moet zijn met de richting van de dwarse hoofdas vande vezeldwarsdoorsnede.
