جولة الألياف PM
يمكن إدخال مفهوم الانكسار الدائري في الألياف ، لذلك يتم استقطاب وضعي الاستقطاب بزاوية قائمة بشكل دائري في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة في الألياف - ما يسمى بألياف PM الدائرية. الطريقة الأكثر شيوعًا لتحقيق الانكسار الدائري في ليف ضوئي دائري (متماثل محوريًا) هي لف الألياف ، مما ينتج عنه اختلاف في ثوابت الانتشار بين الوضع الرئيسي المتذبذب للاستقطاب الدائري في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة. وبالتالي ، يتم فصل أنماط هاتين الموجتين المستقطبتين دائريًا. يمكن أيضًا اعتبار أن الضغط الخارجي يمكن أن يغير زاوية السمت في اتجاه طول الألياف ، والتي يمكن أن تولد الانكسار الدائري على الألياف. إذا تم التواء الألياف الضوئية ، يتم إنشاء إجهاد التواء ، مما يؤدي إلى خصائص بصرية مرتبطة بالتشوه.
يمكن أيضًا وضع اللب الليفي للألياف على طول المسار الحلزوني في الكسوة ، بحيث يمكن أيضًا الحصول على الانكسار الدائري. يتسبب هذا في انتقال الضوء على طول مسار حلزوني ، مكونًا دورانًا ضوئيًا. لا يمكن تحقيق الانكسار إلا بسبب تأثير الهندسة. يمكن استخدام مثل هذه الألياف كألياف أحادية النمط ، وسوف تسبب خسارة عالية نسبيًا في وضع الترتيب العالي.
يمكن استخدام ألياف PM الحلزونية ذات الهيكل الأساسي للألياف الحلزونية في مجال استشعار التيار وفقًا لتأثير فاراداي. يمكن تصنيع الألياف الضوئية باستخدام قضبان ثنائية المعدن وأنابيب مسبقة التشكيل ، والتي تدور الأنابيب مسبقة التشكيل لتشكيل حلزونات أثناء سحب الألياف.
ألياف PM الخطية
هناك نوعان رئيسيان من ألياف LINEAR PM ، وهما نوع الاستقطاب الفردي ونوع الانكسار. بالمقارنة مع وضعي الاستقطاب الأساسيين ، فإن السمة الرئيسية لأسلوب الاستقطاب الفردي هي أنه يحتوي على خسارة إرسال كبيرة. بالنسبة لأنواع ألياف الانكسار ، تختلف ثوابت الانتشار بين وضعي الاستقطاب في الوضع الرئيسي للتذبذب بشكل واضح. يمكن استخدام تصميمات ألياف بصرية متعددة للحفاظ على الاستقطاب الخطي ، والذي سيتم مناقشته لاحقًا.
فتحات حافة وأنفاق حافة ألياف PM الخطية
تدمج الألياف ذات الفتحة الطرفية فتحتين مع معامل انكسار أقل من مؤشر الكسوة. توجد الفتحات على جانبين من لب الألياف المركزية. يحتوي هذا النوع من الألياف على توزيع معامل انكسار على شكل W على طول المحور X وتوزيع معامل الانكسار التدريجي على طول المحور Y. تعتبر ألياف نفق الحافة مثالًا خاصًا على بنية فتحة الحافة. في ألياف PM الخطية ، يتم إدخال تباين هندسي في نواة الألياف للحصول على ألياف الانكسار.
ألياف PM الخطية مع مكونات مضغوطة
تتمثل إحدى الطرق الفعالة لإدخال الانكسار العالي في الألياف في إدخال إجهاد غير منتظم مع تناظر هندسي مزدوج في قلب الألياف. نتيجة للتأثير المرن للصور ، يغير الضغط معامل الانكسار لنواة الألياف ، والذي يمكن ملاحظته من خلال نمط الاستقطاب على طول مغزل الألياف وكذلك نتائج الانكسار. يمكن الحصول على الضغط المطلوب باستخدام مكونين مجهدين بشكل متساوٍ ومستقل (SAPs) يقعان في منطقة الكسوة المقابلة لبنية الألياف. لذلك ، طالما أن مؤشر انكسار SAPs أقل من أو يساوي مؤشر انكسار الكسوة ، فلن يكون هناك وضع تذبذب ثانوي من خلال SAPs.
الأشكال الأكثر شيوعًا المستخدمة في برامج SAP هي شكل ربطة الانحناءة والدائرة. تسمى هذه الألياف ألياف ربطة العنق وألياف الباندا على التوالي. يتم عرض المقاطع العرضية لهذين الألياف في الشكل أدناه. يمثل الانكسار المشروط المستخدم في هذه الألياف الانكسار الهندسي والناجم عن الإجهاد. إن الانكسار الهندسي صغير جدًا ويمكن تجاهله بالنسبة للألياف الأساسية الدائرية. لقد ثبت أنه يمكن تحسين الانكسار الناتج عن نوى الألياف هذه عند وضع SAPs بالقرب من قلب الألياف ، ولكن يجب وضعها بالقرب من قلب الألياف بحيث لا يكون هناك زيادة في فقد الألياف ، خاصة إذا كانت المادة قيد التشغيل SAPs ليست ثاني أكسيد السيليكون. تم تحسين ألياف الباندا لتحقيق مستوى أعلى من الانكسار ، وخسارة منخفضة للغاية وتداخل منخفض.
نصيحة: في الوقت الحاضر ، ألياف PM الأكثر شعبية في الصناعة هي ألياف Panda المستديرة. تعتبر ألياف الباندا واحدة من المزايا العديدة التي تتفوق عليها ألياف PM الأخرى في حجم الألياف والفتحة العددية مقارنة بالألياف التقليدية أحادية الوضع. يتم ضمان الحد الأدنى من الخسارة على الجهاز عند استخدام كلا النوعين من الضوء.
ألياف PM الخطية مع هيكل بيضاوي
تم إجراء أول دراسة تجريبية مقترحة للألياف العملية أحادية الاستقطاب منخفضة الفقد على ثلاثة أنواع من الهياكل البصرية: اللب الإهليلجي ، والكسوة الإهليلجية ، وألياف الغمد الإهليلجي. يتضمن البحث المبكر لكابل الألياف الإهليلجية الأساسي حساب الانكسار الاستقطابي. في المرحلة الأولى ، يتم استخدام الدليل الموجي العازل المستطيل لتقدير الانكسار في الألياف الأساسية الإهليلجية. في تجربة استخدام ألياف PM لأول مرة ، تم تصنيع نوع من الألياف ذات نواة ألياف على شكل دمبل. يمكن تقليل طول ضربات الاستقطاب عن طريق زيادة فرق معامل الانكسار لكسوة الألياف الأساسية. ومع ذلك ، بسبب قيود التطبيق العملي ، لا يمكن زيادة فرق معامل الانكسار أكثر من اللازم. تؤدي زيادة فرق معامل الانكسار إلى فقدان الإرسال ، ويصبح الربط أكثر صعوبة لأنه يجب تقليل نصف قطر القلب. تكون قيمة الانكسار النموذجي للألياف الإهليلجية أعلى من تلك الخاصة بألياف الكسوة البيضاوية. لكن فقدان نواة الألياف الإهليلجية أعلى من فقدان ألياف الكسوة الإهليلجية.
ألياف PM الخطية مع تعديل معامل الانكسار
بالنسبة للألياف أحادية الاستقطاب التي تعزل الطول الموجي المقطوع لتذبذبتين بزاوية قائمة ، تتمثل إحدى طرق زيادة عرض نطاق التردد الخاص بها في تحديد توزيع معامل الانكسار الذي يسمح فقط بوضع حالة استقطاب واحدة عند القطع. يمكن تحقيق الانكسار العالي من خلال إدخال تعديل الزاوي على مؤشر الكسوة الداخلي للألياف العرضية البيضاوية ثلاثية الطبقات. في دراسة الألياف الضوئية ذات المقطع العرضي الإهليلجي ثلاثي الطبقات ، تم اعتماد نهج الاضطراب ، حيث يُفترض أن الدليل الموجي للألياف المستطيلة هو الهيكل المرجعي. في عملية الاستقطاب الفردي ، تُظهر اختبارات الانكسار على ثلاث طبقات من الألياف الإهليلجية أن التعديل الزاوي المناسب لمؤشر الكسوة الداخلية يمكن أن يعزز الانكسار ويوسع نطاق الطول الموجي.
يسمى توزيع معامل الانكسار بملف الفراشة. هذا هو كفاف W غير متماثل ، يتكون من نواة ليفية متسقة وكسوة تحيط بنواة الألياف. في الكسوة ، يكون للكفاف أقصى قيمة لـ NCL ، ويتغير لأعلى في نصف القطر والزاوية ، وله أقصى حالة تنازلية على طول المحور X. توجد خاصيتان لهذا الشكل لتحقيق عملية استقطاب أحادي النمط. أولاً ، الشكل غير متماثل ، مما يجعل ثوابت الانتشار للوضعين الرئيسيين للتذبذب عند الزوايا القائمة مختلفة ، وثانيًا ، يضمن التوهين داخل القلعة أن كل وضع له طول موجة مقطوع. تتميز ألياف الفراشة بموصلية ضعيفة ، لذلك يمكن استخدام إجابة معادلة الموجة القياسية لتحديد مجال النمط وثابت الانتشار. تتعلق الإجابة بالدوال المثلثية ووظائف Mathieu ، والتي تُستخدم لشرح ارتباط الإحداثيات المستعرضة في تكسية نواة الألياف. هذه الوظائف ليست متعامدة مع بعضها البعض ، والتي تتطلب مجموعة لا حصر لها من الوظائف لحساب الحقول النموذجية في مناطق مختلفة ولتلبية شروط الحدود. الرسم البياني الناتج عن الانكسار الهندسي ، مقارنة بالتردد القياسي V ، يوضح أن الدرجة التي ينخفض بها معامل الانكسار على طول المحور X تزيد من عدم التناسق ، وبالتالي تزيد القيم القصوى و V للانكسار. قيمة الذروة للانكسار هي سمة من سمات الألياف غير الدائرية. يمكن تحسين وضع الانكسار عن طريق إدخال تباين الخواص في الألياف. بالنسبة إلى تباين الخواص ، يمكن تحقيق ذلك عن طريق تعيين توزيعات مختلفة لمؤشر الانكسار إلى استقطابي النمط. الانكسار الهندسي أقل من الانكسار متباين الخواص. ومع ذلك ، يمكن أن يوفر الانخفاض في كسوة شكل الفراشة استقطابًا مزدوجًا لطول موجة القطع في الوضع الرئيسي المتذبذب ، والذي يتم فصله بواسطة نافذة طول موجي يمكن من خلالها تحقيق عملية وضع أحادي الاستقطاب.
