Fibra PM tonda
Il concetto di birifrangenza circolare può essere introdotto nella fibra, quindi le due modalità di polarizzazione ad angolo retto sono polarizzate circolarmente in senso orario e antiorario nella fibra, la cosiddetta fibra PM circolare. Il modo più comune per ottenere la birifrangenza dell'anello in una fibra ottica circolare (assialmente simmetrica) è torcere la fibra, che produce una differenza nelle costanti di propagazione tra la modalità principale oscillante di polarizzazione circolare in senso orario e antiorario. Pertanto, i modi di queste due onde polarizzate circolarmente sono disaccoppiati. Si può anche considerare che la sollecitazione esterna può modificare l'angolo azimutale nella direzione della lunghezza della fibra, il che può generare birifrangenza dell'anello sulla fibra. Se una fibra ottica è attorcigliata, viene generata una sollecitazione di torsione, con conseguenti proprietà ottiche associate alla distorsione.
L'anima della fibra può anche essere posata lungo il percorso a spirale nel rivestimento, in modo da ottenere anche la birifrangenza dell'anello. Questo fa sì che la luce viaggi lungo un percorso a spirale, formando una rotazione ottica. La birifrangenza può essere ottenuta solo grazie all'influenza della geometria. Tale fibra può essere utilizzata come fibra monomodale e causerà una perdita relativamente elevata in modalità di ordine elevato.
La fibra anulare PM con struttura centrale in fibra elicoidale può essere utilizzata nel campo della corrente di rilevamento secondo l'effetto Faraday. Le fibre ottiche possono essere realizzate utilizzando aste bimetalliche e tubi preformati, che fanno girare i tubi preformati per formare spirali durante il trafilatura delle fibre.
Fibra PM lineare
Esistono due tipi principali di fibra PM LINEARE, ovvero il tipo a polarizzazione singola e il tipo a birifrangenza. Rispetto alle due modalità di polarizzazione di base, la caratteristica principale della modalità di polarizzazione singola è che ha una grande perdita di trasmissione. Per i tipi di fibra di birifrangenza, le costanti di propagazione tra i due modi di polarizzazione nel modo di oscillazione principale sono ovviamente differenti. È possibile utilizzare più modelli di fibre ottiche per mantenere la polarizzazione lineare, che verrà discussa in seguito.
Fessure di bordo e tunnel di bordo fibra PM lineare
La fibra edge-slot integra due slot con un indice di rifrazione inferiore all'indice di cladding. Le fessure si trovano su due lati del nucleo centrale in fibra. Questo tipo di fibra ha una distribuzione dell'indice di rifrazione a forma di W lungo l'asse X e una distribuzione dell'indice di rifrazione a gradini lungo l'asse Y. La fibra edge-tunnel è un esempio speciale di struttura edge-slot. In queste fibre PM lineari, l'anisotropia geometrica viene introdotta nel nucleo della fibra per ottenere fibre birifrangenti.
Fibra PM lineare con componenti sollecitate
Un metodo efficace per introdurre un'elevata birifrangenza nella fibra consiste nell'introdurre la sollecitazione non uniforme con doppia simmetria geometrica nel nucleo della fibra. Come risultato dell'effetto fotoelastico, la sollecitazione modifica l'indice di rifrazione del nucleo della fibra, che può essere osservato attraverso il modello di polarizzazione lungo il fuso della fibra nonché i risultati della birifrangenza. La sollecitazione richiesta può essere ottenuta utilizzando due componenti (SAP) ugualmente e indipendentemente sollecitati situati nella regione di rivestimento opposta al nucleo della fibra. Pertanto, fintanto che l'indice di rifrazione dei SAP è inferiore o uguale all'indice di rifrazione del rivestimento, non ci sarà alcuna modalità di oscillazione secondaria attraverso i SAP.
Le forme più comuni utilizzate per i SAP sono la forma del papillon e il cerchio. Queste fibre sono chiamate rispettivamente papillon e fibre di panda. Le sezioni trasversali di queste due fibre sono mostrate nella figura seguente. La birifrangenza modale utilizzata in queste fibre rappresenta la birifrangenza geometrica e indotta da stress. La birifrangenza geometrica è molto piccola e può essere ignorata per la fibra del nucleo circolare. È stato dimostrato che la birifrangenza di questi nuclei in fibra può essere migliorata quando i SAP sono posizionati vicino al nucleo in fibra, ma deve essere posizionato molto vicino al nucleo in fibra in modo che non vi sia aumento della perdita di fibra, specialmente se il materiale su il SAPs non è biossido di silicio. La fibra Panda è stata migliorata per ottenere birifrangenza in modalità più elevata, perdite molto basse e diafonia ridotta.
Suggerimento: attualmente, la fibra PM più popolare nel settore è la fibra rotonda Panda. Fibra Panda uno dei tanti vantaggi rispetto alle altre fibre PM è la dimensione della fibra e l'apertura numerica rispetto alle fibre monomodali convenzionali. La perdita minima sul dispositivo è assicurata quando si utilizzano entrambi i tipi di luce.
Fibra PM lineare con struttura ellittica
È stato effettuato il primo studio sperimentale proposto di fibre pratiche a polarizzazione singola a bassa perdita su tre tipi di strutture ottiche: nucleo ellittico, rivestimento ellittico e fibra con guaina ellittica. La prima ricerca del cavo con anima in fibra ellittica implica il calcolo della birifrangenza di polarizzazione. Nella prima fase, la guida d'onda dielettrica rettangolare viene utilizzata per stimare la birifrangenza della fibra con nucleo ellittico. Nell'esperimento sull'utilizzo della fibra PM per la prima volta, è stata prodotta una sorta di fibra con nucleo in fibra a forma di manubrio. La lunghezza del battito di polarizzazione può essere ridotta aumentando la differenza dell'indice di rifrazione del rivestimento del nucleo in fibra. Tuttavia, a causa delle limitazioni pratiche dell'applicazione, non è possibile aumentare troppo la differenza dell'indice di rifrazione. L'aumento della differenza dell'indice di rifrazione provoca perdite di trasmissione e la giunzione diventa più difficile perché il raggio del nucleo deve essere ridotto. Il valore di birifrangenza tipico per la fibra ellittica è superiore a quello per la fibra di rivestimento ellittica. Ma la perdita del nucleo in fibra ellittica è superiore a quella della fibra di rivestimento ellittica.
Fibra PM lineare con modulazione dell'indice di rifrazione
Per una fibra a polarizzazione singola che isola la lunghezza d'onda di taglio di due oscillazioni ad angolo retto, un metodo per aumentare la sua larghezza di banda di frequenza consiste nel selezionare una distribuzione dell'indice di rifrazione che consenta solo a uno stato di polarizzazione di trovarsi al limite. L'elevata birifrangenza può essere ottenuta introducendo una modulazione angolare nell'indice di rivestimento interno della fibra a sezione ellittica a tre strati. Nello studio di fibre ottiche a sezione ellittica a tre strati, viene adottato un approccio perturbativo, in cui si assume come struttura di riferimento la guida d'onda del nucleo di fibra rettangolare. Nel funzionamento a polarizzazione singola, i test di birifrangenza su tre strati di fibra ellissoidale mostrano che una corretta modulazione angolare dell'indice di rivestimento interno può aumentare la birifrangenza ed estendere l'intervallo di lunghezze d'onda.
La distribuzione dell'indice di rifrazione è chiamata profilo a farfalla. Si tratta di un contorno W asimmetrico, composto da un nucleo di fibra coerente e dal rivestimento che circonda il nucleo di fibra. Nel rivestimento, il contorno ha il valore massimo di NCL e cambia verso l'alto in raggio e angolo e ha la condizione discendente massima lungo l'asse X. Ci sono due proprietà di questa forma per realizzare un'operazione di polarizzazione singola monomodale. In primo luogo, la forma è asimmetrica, il che renderà diverse le costanti di propagazione dei due principali modi di oscillazione ad angoli retti, e in secondo luogo, l'attenuazione all'interno del castello garantisce che ogni modalità abbia una lunghezza d'onda di taglio. Le fibre a farfalla hanno una conduttività debole, quindi la risposta all'equazione dell'onda scalare può essere utilizzata per determinare il campo modale e la costante di propagazione. La risposta si riferisce alle funzioni trigonometriche e alle funzioni di Mathieu, che vengono utilizzate per spiegare la correlazione delle coordinate trasversali nel rivestimento del nucleo della fibra. Queste funzioni non sono ortogonali tra loro, che richiedono un insieme infinito di funzioni per tenere conto dei campi modali in diverse regioni e per soddisfare le condizioni al contorno. Il grafico di birifrangenza geometrica risultante, confrontato con la frequenza standard V, mostra che il grado in cui l'indice di rifrazione declina lungo l'asse X aumenta l'asimmetria, aumentando così i valori massimo e V della birifrangenza. Il valore di picco della birifrangenza è caratteristico delle fibre non circolari. La birifrangenza di modo può essere migliorata introducendo l'anisotropia nella fibra. Per l'anisotropia, può essere ottenuta assegnando diverse distribuzioni dell'indice di rifrazione alle due polarizzazioni di un modo. La birifrangenza geometrica è inferiore alla birifrangenza anisotropa. Tuttavia, la caduta nel rivestimento a forma di farfalla può fornire una doppia polarizzazione alla lunghezza d'onda di taglio della modalità principale oscillante, che è separata da una finestra della lunghezza d'onda in cui è possibile ottenere un funzionamento monomodale a polarizzazione singola.
