Polarisation beibehaltende optische Faser

Norman Langhof Juli 26, 2016 P 4 0
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In der Faseroptik, polarisationserhaltende optische Faser eine Singlemode-Lichtleitfaser in dem linear polarisierten Licht, wenn sie richtig in die Faser, behält eine lineare Polarisation während der Fortpflanzung, aus der Faser austretenden in einer bestimmten linearen Polarisationszustand; gibt es wenig oder keine Kreuzkopplung der optischen Leistung zwischen den beiden Polarisationsmoden. Solche Faser wird in speziellen Anwendungen, bei denen die Erhaltung Polarisation wesentlich.

Polarisationskreuzkopplungs

In einem gewöhnlichen Fasern, haben zwei Polarisationsmoden die gleiche Nennphasengeschwindigkeit aufgrund von Kreissymmetrie der Faser. Aber winzige Mengen von Zufallsdoppelbrechung in solch einer Faser oder Biegung in der Faser, in einer kleinen Menge von Nebensprechen von der vertikalen in die horizontale Polarisationsmode verursachen. Und da sogar ein kurzer Abschnitt der Faser, über welche eine winzige Kopplungskoeffizienten kann zutreffen, ist viele Tausende von Wellenlängen lang ist, auch das kleine Kopplung zwischen den zwei Polarisationsmoden, die kohärent angewandt werden können, um eine große Kraftübertragung auf den Horizontal-Modus führen, völlig verändert die Wellennettopolarisationszustand. Denn das Kopplungskoeffizient unbeabsichtigte und ein Ergebnis willkürlicher Spannung oder Biegung der Faser aufgebracht wird, wird der Ausgangszustand der Polarisation selbst zufällig sein, und können unterschiedlich sein, da diese Belastungen oder Biegungen zu variieren; es wird auch mit der Wellenlänge variieren.

Funktionsprinzip

Polarisationserhaltende Fasern Arbeit von einer gewollten systematische lineare Doppelbrechung in der Faser, so dass es zwei gut definierten Polarisationsmoden, die entlang der Faser mit sehr unterschiedlichen Phasengeschwindigkeiten ausbreiten. Die Schwebungslänge Lb einer derartigen Faser ist die Entfernung, über die die Welle in einem Modus wird eine zusätzliche Verzögerung von einer Wellenlänge im Vergleich zu der anderen Polarisationsmode auftreten. Also eine Länge Lb / 2 solcher Faser entspricht einer Halbwellenplatte. Betrachten wir nun, dass es einen Zufalls Kopplung zwischen den beiden Polarisationszustände über einen wesentlichen Länge einer solchen Faser. Am Punkt 0 entlang der Faser, die Welle in der Polarisationsmoden 1 induziert eine Amplitude in Modus 2 bei irgendeiner Phase. Jedoch an Punkt 1/2 Lb entlang der Faser, die gleiche Kopplungskoeffizient zwischen den Polarisationsmoden induziert eine Amplitude in Modus 2, die jetzt 180 Grad aus der Phase mit der Welle am Nullpunkt gekoppelt ist, führt die Löschung. Am Punkt Lb entlang der Faser ist die Kupplung wieder in der ursprünglichen Phase, aber bei 3/2 Lb ist es wieder aus der Phase und so weiter. Die Möglichkeit der kohärenten Addition von Wellenamplituden durch Übersprechen über Entfernungen viel größer als Lb wird somit eliminiert. Die meisten der Macht der Welle bleibt in der ursprünglichen Polarisationsmodus, und verlässt die Faser in der Polarisation dieses Modus, wie es am Faserende ausgerichtet ist. Verbinder für optische Fasern für die PM-Fasern verwendet werden, die speziell so codiert, dass die zwei Polarisationsmoden in einer bestimmten Ausrichtung ausgerichtet und zu beenden.

Man beachte, daß eine polarisationserhaltende Faser nicht polarisieren Licht als ein Polarisator funktioniert. Vielmehr PM-Faser behält die lineare Polarisation des linear polarisierten Lichts vorgesehen ist, daß es in die Faser mit einer Polarisationsmoden der Faser ausgerichtet gestartet wird. Starten linear polarisiertes Licht in die Faser in einem unterschiedlichen Winkel werden beide Polarisationsmoden anzuregen, die Durchführung der gleichen Welle an einer leicht unterschiedlichen Phasengeschwindigkeiten. An den meisten Stellen entlang der Faser die Nettopolarisation wird ein elliptisch polarisierter Zustand ist, mit einer Rückkehr zu der ursprünglichen Polarisationszustand nach einer ganzzahligen Anzahl von Schwebungslängen. Folglich wird, wenn sichtbares Laserlicht in die Faser spannenden beiden Polarisationsmoden gestartet Streuung ausbreitendes Licht von der Seite gesehen, ist mit einem hellen und dunklen Muster periodisch über jeder Schwebungslänge beobachtet, da Streuung ist vorzugsweise senkrecht zu der Polarisationsrichtung.

Designs

Unterschiedlichen Ausführungen verwendet werden, um die Doppelbrechung in einem faser erstellen. Die Faser kann geometrisch asymmetrisch sein oder ein Brechungsindexprofil, das asymmetrisch ist, wie die Konstruktion mit einer elliptischen Ummantelung wie in dem Diagramm gezeigt. Alternativ Stress permanent in der Faser Spannungsdoppelbrechung erzeugen induziert wird; Dies kann unter Verwendung von Stäben aus einem anderen innerhalb der Umhüllung enthalten Material erreicht werden. Mehrere verschiedene Formen der Stange verwendet werden, und die resultierende Faser wird unter Markennamen wie "Panda" und "Bow-Tie" verkauft.

Ist es möglich, eine zirkular doppelbrechende optische Faser nur unter Verwendung eines herkömmlichen Einmodenfaser und verdrehen, wodurch interne Torsionsspannungen zu erstellen. Das bewirkt, daß die Phasengeschwindigkeit des rechten und linken Hand zirkularen Polarisationen deutlich abweichen. Damit sind die beiden zirkularen Polarisationen propagieren mit wenig Übersprechen zwischen ihnen

Anwendungen

Polarisationserhaltenden optischen Fasern sind in speziellen Anwendungen, wie beispielsweise in faseroptischen Sensor, Interferometrie und der Quantenschlüsselverteilung verwendet. Sie werden auch üblicherweise in der Telekommunikation für die Verbindung zwischen einer Quelle und einem Modulator-Laser verwendet, da der Modulator erfordert polarisiertes Licht als Eingabe. Sie werden nur selten für die Fernübertragung verwendet, da PM-Faser ist teuer und hat eine höhere Dämpfung als Singlemode-Faser.

Der Ausgang einer PM-Faser wird typischerweise durch seine Polarisations Extinktionsverhältnis dadurch das Verhältnis von korrekt falsch polarisierten Lichts, ausgedrückt in Dezibel. Die Qualität der PM Patchkabel und Pigtails mit einem pro Meter charakterisiert werden.

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