Fibra PM rotonda
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 ad anello in una fibra ottica circolare (assialmente simmetrica) è torcere la fibra, il che produce una differenza nelle costanti di propagazione tra la modalità principale oscillante di polarizzazione circolare in direzione oraria e antioraria. Pertanto, i modi di queste due onde polarizzate circolarmente sono disaccoppiati. Si può anche considerare che lo stress esterno può modificare l'angolo di azimut nella direzione della lunghezza della fibra, il che può generare birifrangenza dell'anello sulla fibra. Se una fibra ottica viene attorcigliata, viene generato uno stress di torsione, con conseguenti proprietà ottiche associate alla distorsione.
Il nucleo della fibra può anche essere disposto lungo il percorso a spirale nel rivestimento, in modo da ottenere anche la birifrangenza dell'anello. Ciò 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 perdite relativamente elevate in modalità di ordine elevato.
La fibra PM anulare con struttura del nucleo in fibra elicoidale può essere utilizzata nel campo del rilevamento della corrente 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 la trafilatura della fibra.
Fibra PM lineare
Esistono due tipi principali di fibra LINEAR PM, vale a dire 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 presenta una grande perdita di trasmissione. Per i tipi di fibra a birifrangenza, le costanti di propagazione tra le due modalità di polarizzazione nel modo di oscillazione principale sono ovviamente diverse. È possibile utilizzare più design di fibre ottiche per mantenere la polarizzazione lineare, che verrà discussa più avanti.
Edge slot e edge tunnel fibra PM lineare
La fibra edge-slot integra due slot con un indice di rifrazione inferiore all'indice di rivestimento. Gli slot 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 a birifrangenza.
Fibra PM lineare con componenti sollecitati
Un metodo efficace per introdurre un'elevata birifrangenza nella fibra consiste nell'introdurre una sollecitazione non uniforme con doppia simmetria geometrica nel nucleo della fibra. Come risultato dell'effetto fotoelastico, lo stress modifica l'indice di rifrazione del nucleo della fibra, che può essere osservato attraverso il modello di polarizzazione lungo il fuso della fibra e i risultati della birifrangenza. La sollecitazione richiesta può essere ottenuta utilizzando due componenti sollecitati in modo uguale e indipendente (SAP) situati nella regione di rivestimento opposta al nucleo della fibra. Pertanto, finché l'indice di rifrazione dei SAP è inferiore o uguale all'indice di rifrazione del rivestimento, non ci sarà alcuna modalità di oscillazione secondaria tramite i SAP.
Le forme più comuni utilizzate per i SAP sono la forma del papillon e il cerchio. Queste fibre sono chiamate rispettivamente fibre di papillon e 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 dallo stress. La birifrangenza geometrica è molto piccola e può essere ignorata per la fibra con nucleo circolare. È stato dimostrato che la birifrangenza di questi nuclei di fibre può essere migliorata quando i SAP sono posizionati vicino al nucleo di fibre, ma devono essere posizionati molto vicino al nucleo di fibre in modo che non vi sia aumento della perdita di fibre, soprattutto se il materiale su i SAP non sono biossido di silicio. La fibra Panda è stata migliorata per ottenere una birifrangenza di modalità più elevata, perdite molto basse e bassa diafonia.
Suggerimento: al momento, il PM più popolarefibranel settore c'è la fibra tonda Panda. La 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. Quando si utilizzano entrambi i tipi di luce è garantita una perdita minima sul dispositivo.
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. Le prime ricerche sui cavi con nucleo in fibra ellittica prevedono il calcolo della birifrangenza di polarizzazione. Nella prima fase, la guida d'onda dielettrica rettangolare viene utilizzata per stimare la birifrangenza della fibra a nucleo ellittico. Nell'esperimento di 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 dell’applicazione pratica, non è possibile aumentare eccessivamente 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 della fibra di rivestimento ellittica. Ma la perdita del nucleo della fibra ellittica è superiore a quella del rivestimento ellitticofibra.
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 larghezza della sua banda di frequenza consiste nel selezionare una distribuzione dell'indice di rifrazione che consenta a un solo stato di polarizzazione di trovarsi al taglio. L'elevata birifrangenza può essere ottenuta introducendo una modulazione angolare nell'indice di rivestimento interno della fibra a sezione trasversale ellittica a tre strati. Nello studio delle fibre ottiche a sezione ellittica a tre strati, viene adottato un approccio perturbativo, in cui la guida d'onda del nucleo della fibra rettangolare viene assunta come struttura di riferimento. Nell'operazione di polarizzazione singola, i test di birifrangenza su tre strati di fibra ellissoidale mostrano che un'adeguata modulazione angolare dell'indice di rivestimento interno può migliorare la birifrangenza ed estendere la gamma di lunghezze d'onda.
La distribuzione dell'indice di rifrazione è chiamata profilo a farfalla. Si tratta di un profilo a W asimmetrico, composto da un nucleo in fibra coerente e dal rivestimento che circonda il nucleo in fibra. Nel rivestimento, il contorno ha il valore massimo di NCL, cambia verso l'alto in raggio e angolo e ha la condizione discendente massima lungo l'asse X. Esistono due proprietà di questa forma per realizzare un'operazione di polarizzazione singola in modalità singola. In primo luogo, la forma è asimmetrica, il che renderà diverse le costanti di propagazione dei due principali modi di oscillazione ad angolo retto, e in secondo luogo, l'attenuazione all'interno del castello garantisce che ciascun modo abbia una lunghezza d'onda di taglio. Le fibre a farfalla hanno una debole conduttività, quindi la risposta all'equazione d'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 servono a spiegare la correlazione delle coordinate trasversali nel rivestimento dellanucleo in fibra. Queste funzioni non sono ortogonali tra loro, e 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 con cui l'indice di rifrazione diminuisce 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 modale 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 una modalità. 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 oscillante della modalità principale, che è separata da una finestra di lunghezza d'onda in cui è possibile ottenere un funzionamento in modalità singola a polarizzazione singola.
