Runde PM-Faser
Das Konzept der kreisförmigen Birefregung kann in die Faser eingeführt werden, so dass die beiden rechtwinkligen Polarisationsmodi im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn in der Faser -- der sogenannten kreisförmigen PM-Faser -- polarisiert werden. Der häufigste Weg, ring birefrefringence in einer kreisförmigen (axial symmetrischen) optischen Faser zu erreichen, ist die Faser zu verdrehen, die einen Unterschied in den Ausbreitungskonstanten zwischen dem oszillierenden Hauptmodus der kreisförmigen Polarisation im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn erzeugt. Somit werden die Modi dieser beiden kreisförmig polarisierten Wellen entkoppelt. Es kann auch davon ausgegangen werden, dass die äußere Spannung den Azimutwinkel in Faserlängenrichtung verändern kann, was Ringbirefrenringen auf der Faser erzeugen kann. Wenn eine optische Faser verdreht wird, wird eine Torsionsspannung erzeugt, was zu optischen Eigenschaften führt, die mit Verzerrungen verbunden sind.
Der Faserkern der Faser kann auch entlang des Spiralweges in der Verkleidung verlegt werden, so dass auch die Ringbirefreringenz erhalten werden kann. Dadurch wird das Licht auf einem Spiralpfad wandern und eine optische Rotation bilden. Birefrefringen können nur durch den Einfluss der Geometrie erreicht werden. Eine solche Faser kann als Single-Mode-Faser verwendet werden, und es wird relativ hoher Verlust im Modus hoher Ordnung verursachen.
Die ringförmige PM-Faser mit spiralförmiger Faserkernstruktur kann im Bereich der Erfassungsströmung nach Faraday Effect eingesetzt werden. Optische Fasern können mit bimetallischen Stäben und vorgeformten Rohren hergestellt werden, die die vorgeformten Rohre während des Faserziehens zu Spiralen drehen.
Lineare PM-Faser
Es gibt zwei Haupttypen von LINEAR PM-Faser, nämlich den Typ der einzelnen Polarisation und den Birefrefringentyp. Im Vergleich zu den beiden grundlegenden Polarisationsmodi ist das Hauptmerkmal des Einzelpolarisationsmodus, dass er einen großen Übertragungsverlust hat. Bei Birefringionsfasertypen unterscheiden sich die Ausbreitungskonstanten zwischen den beiden Polarisationsmodi im Hauptschwingungsmodus offensichtlich. Mehrere optische Faserkonstruktionen können verwendet werden, um die lineare Polarisation aufrechtzuerhalten, die später diskutiert wird.
Kantenschlitze und Kantentunnel linearer PM-Faser
Die Edge-Slot-Faser integriert zwei Steckplätze mit einem Brechungsindex, der niedriger ist als der Verkleidungsindex. Die Schlitze befinden sich auf zwei Seiten des zentralen Faserkerns. Dieser Fasertyp verfügt über eine W-förmige Brechungsindexverteilung entlang der X-Achse und eine Schrittbrechungsindexverteilung entlang der Y-Achse. Die Kanten-Tunnel-Faser ist ein besonderes Beispiel für kanten-schlitzstruktur. In diesen linearen PM-Fasern wird die geometrische Anisotropie in den Faserkern eingeführt, um Birefreringenzfasern zu erhalten.
Lineare PM-Faser mit beanspruchten Komponenten
Eine effektive Methode, um eine hohe Birefreringe in die Faser einzuführen, besteht darin, die ungleichmäßige Spannung mit doppelter geometrischer Symmetrie in den Faserkern einzuführen. Durch den fotoelastischen Effekt verändert die Spannung den Brechungsindex des Faserkerns, der durch das Polarisationsmuster entlang der Faserspindel sowie die Ergebnisse der Birefreringenz beobachtet werden kann. Die erforderliche Spannung kann durch die Verwendung von zwei gleich- und unabhängig beanspruchten Komponenten (SAPs) im Verkleidungsbereich gegenüber dem Faserkern erreicht werden. Solange der Brechungsindex von SAPs niedriger oder gleich dem Brechungsindex der Verkleidung ist, gibt es daher keinen sekundären Schwingungsmodus durch SAPs.
Die häufigsten Formen, die für SAPs verwendet werden, sind die Bogenkrawattenform und der Kreis. Diese Fasern werden Bogen- bzw. Pandafasern genannt. Die Querschnitte dieser beiden Fasern sind in der Abbildung unten dargestellt. Die in diesen Fasern verwendete modale Birefreringnz stellt die geometrische und spannungsinduzierte Birefreringenz dar. Die geometrische Birefreringence ist sehr klein und kann für die kreisförmige Kernfaser ignoriert werden. Es hat sich gezeigt, dass die Birefreringenz dieser Faserkerne verbessert werden kann, wenn SAPs in der Nähe des Faserkerns platziert werden, aber es muss sehr nah am Faserkern platziert werden, so dass es keine Zunahme des Faserverlustes gibt, insbesondere wenn das Material auf den SAPs nicht Siliziumdioxid ist. Panda-Faser wurde verbessert, um höhermodusige Birefreringnz, sehr geringen Verlust und geringes Übersprechen zu erreichen.
Tipp: Derzeit ist die beliebteste PM-Faser der Branche die runde Panda-Faser. Panda-Faser einer der vielen Vorteile gegenüber anderen PM-Fasern ist Fasergröße und numerische Blende im Vergleich zu herkömmlichen Single-Mode-Fasern. Ein minimaler Verlust am Gerät ist bei verwendung beider Lichtarten gewährleistet.
Lineare PM-Faser mit elliptischer Struktur
Die erste vorgeschlagene experimentelle Studie von praktischen verlustarmen Einpolarisationsfasern an drei Arten von optischen Strukturen wurde durchgeführt: elliptische Kerne, elliptische Verkleidungen und elliptische Mantelfasern. Die frühe Erforschung von elliptischen Faserkernkabeln beinhaltet die Berechnung der Polarisationsbirefreringe. In der ersten Stufe wird der rechteckige dielektrische Wellenleiter verwendet, um die Birefreringeder z. B. der elliptischen Kernfaser abzuschätzen. Im Experiment der ersten Verwendung von PM-Faser wurde eine Art Faser mit Hantelform Faserkern hergestellt. Die Polarisationsschlaglänge kann reduziert werden, indem die Brechungsindexdifferenz der Faserkernverkleidung erhöht wird. Aufgrund praktischer Anwendungseinschränkungen ist es jedoch nicht möglich, die Brechungsindexdifferenz zu stark zu erhöhen. Das Erhöhen der Brechungsindexdifferenz führt zu Übertragungsverlusten, und das Spleißen wird schwieriger, da der Kernradius reduziert werden muss. Der typische Birefrenenzwert für elliptische Fasern ist höher als der für elliptische Verkleidungsfasern. Aber der Verlust von elliptischen Faserkern ist höher als die von elliptischen Verkleidungsfasern.
Lineare PM-Faser mit Brechungsindexmodulation
Für eine einzelne polarisierte Faser, die die Grenzwellenlänge von zwei rechtwinkligen Schwingungen isoliert, besteht eine Methode zur Erhöhung der Frequenzbandbreite darin, eine Brechungsindexverteilung auszuwählen, die nur einen Polarisationszustand am Cutoff zulässt. Die hohe Birefreringenz kann durch die Einführung einer Winkelmodulation in den inneren Verkleidungsindex der dreilagigen elliptischen Querschnittsfaser erreicht werden. Bei der Untersuchung von dreilagigen elliptischen Querschnittsfasern wird ein Störansatz gewählt, bei dem der rechteckige Faserkernwellenleiter als Referenzstruktur angenommen wird. Bei der einzelpolarisierenden Operation zeigen Birefreringenztests an drei Schichten ellipsoidaler Fasern, dass die richtige Winkelmodulation des inneren Verkleidungsindexes die Birefreringität verbessern und den Wellenlängenbereich erweitern kann.
Die Refractive-Indexverteilung wird als Schmetterlingsprofil bezeichnet. Dies ist eine asymmetrische W-Kontur, die aus einem konsistenten Faserkern und der Verkleidung um den Faserkern besteht. In der Verkleidung hat die Kontur den maximalen Wert von NCL und ändert sich in Radius und Winkel nach oben und hat die maximale absteigende Bedingung entlang der X-Achse. Es gibt zwei Eigenschaften dieser Form, um einen Einzelmodus-Einzelpolarisationsvorgang zu realisieren. Erstens ist die Form asymmetrisch, was die Ausbreitungskonstanten der beiden Hauptschwingungsmodi im rechten Winkel unterschiedlich macht, und zweitens stellt die Dämpfung innerhalb der Burg sicher, dass jeder Modus eine Cutoff-Wellenlänge hat. Schmetterlingsfasern haben eine schwache Leitfähigkeit, so dass die Antwort auf die Skalarwellengleichung verwendet werden kann, um das Modusfeld und die Ausbreitungskonstante zu bestimmen. Die Antwort bezieht sich auf trigonometrische Funktionen und Mathieu-Funktionen, die verwendet werden, um die Korrelation von Querkoordinaten in der Verkleidung des Faserkerns zu erklären. Diese Funktionen sind nicht orthogonal zueinander, die einen unendlichen Satz von Funktionen erfordern, um die Modalfelder in verschiedenen Regionen zu berücksichtigen und die Randbedingungen zu erfüllen. Das resultierende geometrische Birefringenzdiagramm zeigt im Vergleich zur Standardfrequenz V, dass der Grad, in dem der Brechungsindex entlang der X-Achse abnimmt, die Asymmetrie erhöht und somit die Maximal- und V-Werte der Birefreringence erhöht. Der Spitzenwert der Birefreringenz ist charakteristisch für nicht kreisförmige Fasern. Die Modus-Birefreringenz kann durch die Einführung von Anisotropie in die Faser verbessert werden. Bei der Anisotropie kann dies erreicht werden, indem den beiden Polarisationen eines Modus unterschiedliche Brechungsindexverteilungen zugewiesen werden. Geometrische Birefreringen ist kleiner als anisotrope Birefreringen. Der Rückgang der Schmetterlingsformverkleidung kann jedoch eine doppelte Polarisation der oszillierenden Mainmodus-Cutoff-Wellenlänge ermöglichen, die durch ein Wellenlängenfenster getrennt ist, in dem es möglich ist, einen Einzelmodusbetrieb mit einer Einzigen polarisation zu erreichen.
