ألياف PM مستديرة
يمكن إدخال مفهوم الانكسار المزدوج الدائري في الألياف، بحيث يكون وضعا الاستقطاب قائما الزاوية مستقطبين بشكل دائري في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة في الألياف -- ما يسمى بألياف PM الدائرية. الطريقة الأكثر شيوعًا لتحقيق الانكسار المزدوج للحلقة في ألياف ضوئية دائرية (متماثلة محوريًا) هي تحريف 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. ويمكن أيضًا اعتبار أن الضغط الخارجي يمكن أن يغير زاوية السمت في اتجاه طول الألياف، مما قد يؤدي إلى انكسار مزدوج للحلقة على الألياف. إذا تم لف الألياف الضوئية، فسيتم توليد إجهاد الالتواء، مما يؤدي إلى خصائص بصرية مرتبطة بالتشويه.
يمكن أيضًا وضع قلب الألياف للألياف على طول المسار الحلزوني في الكسوة، بحيث يمكن أيضًا الحصول على الانكسار المزدوج للحلقة. يؤدي هذا إلى انتقال الضوء على طول مسار حلزوني، مما يشكل دورانًا بصريًا. لا يمكن تحقيق الانكسار المزدوج إلا بسبب تأثير الهندسة. يمكن استخدام مثل هذه الألياف كألياف أحادية الوضع، وسوف تتسبب في خسارة عالية نسبيًا في وضع الترتيب العالي.
يمكن استخدام ألياف PM الحلقية ذات البنية الأساسية للألياف الحلزونية في مجال استشعار التيار وفقًا لتأثير فاراداي. يمكن تصنيع الألياف الضوئية باستخدام قضبان ثنائية المعدن وأنابيب مُشكلة مسبقًا، والتي تقوم بتدوير الأنابيب المُشكلة مسبقًا لتكوين حلزونات أثناء سحب الألياف.
الألياف الخطية PM
هناك نوعان رئيسيان من الألياف LINEAR PM، وهما نوع الاستقطاب المفرد ونوع الانكسار المزدوج. بالمقارنة مع وضعي الاستقطاب الأساسيين، فإن السمة الرئيسية لوضع الاستقطاب الفردي هي أن لديه خسارة إرسال كبيرة. بالنسبة لأنواع الألياف ثنائية الانكسار، تختلف ثوابت الانتشار بين وضعي الاستقطاب في الوضع الرئيسي للتذبذب بشكل واضح. يمكن استخدام تصميمات ألياف ضوئية متعددة للحفاظ على الاستقطاب الخطي، وهو ما سيتم مناقشته لاحقًا.
فتحات الحافة وأنفاق الحافة من ألياف PM الخطية
تدمج ألياف فتحة الحافة فتحتين بمعامل انكسار أقل من مؤشر الكسوة. توجد الفتحات على جانبي قلب الألياف المركزي. يحتوي هذا النوع من الألياف على توزيع معامل انكسار على شكل حرف W على طول المحور X وتوزيع معامل انكسار متدرج على طول المحور Y. تعتبر ألياف نفق الحافة مثالًا خاصًا على بنية فتحة الحافة. في ألياف PM الخطية هذه، يتم إدخال التباين الهندسي في قلب الألياف للحصول على ألياف ثنائية الانكسار.
ألياف PM خطية مع مكونات مجهدة
إحدى الطرق الفعالة لإدخال انكسار مزدوج عالي في الألياف هي إدخال إجهاد غير منتظم مع تناظر هندسي مزدوج في قلب الألياف. نتيجة للتأثير المرن للصورة، يغير الإجهاد معامل الانكسار لنواة الألياف، والذي يمكن ملاحظته من خلال نمط الاستقطاب على طول مغزل الألياف وكذلك نتائج الانكسار المزدوج. يمكن الحصول على الضغط المطلوب باستخدام مكونين متساويين ومستقلين في الضغط (SAPs) يقعان في منطقة الكسوة المقابلة لنواة الألياف. لذلك، طالما أن معامل انكسار SAPs أقل من أو يساوي مؤشر انكسار الكسوة، فلن يكون هناك وضع تذبذب ثانوي من خلال SAPs.
الأشكال الأكثر شيوعًا المستخدمة في SAPs هي شكل ربطة العنق والدائرة. وتسمى هذه الألياف ألياف ربطة العنق وألياف الباندا على التوالي. تظهر المقاطع العرضية لهذين الألياف في الشكل أدناه. يمثل الانكسار الثنائي المشروط المستخدم في هذه الألياف انكسارًا هندسيًا وناشئًا عن الإجهاد. الانكسار الهندسي صغير جدًا ويمكن تجاهله بالنسبة للألياف الأساسية الدائرية. لقد ثبت أنه يمكن تحسين الانكسار الثنائي لهذه النوى الليفية عندما يتم وضع SAPs بالقرب من نواة الألياف، ولكن يجب وضعها بالقرب جدًا من نواة الألياف بحيث لا تكون هناك زيادة في فقدان الألياف، خاصة إذا كانت المادة الموجودة عليها وSAPs ليس ثاني أكسيد السيليكون. لقد تم تحسين ألياف الباندا لتحقيق انكسار مزدوج في الوضع الأعلى، وخسارة منخفضة للغاية، وتداخل منخفض.
نصيحة: في الوقت الحاضر، رئيس الوزراء الأكثر شعبيةالفيبرفي الصناعة هي ألياف الباندا المستديرة. إحدى المزايا العديدة التي تتميز بها ألياف الباندا مقارنة بألياف PM الأخرى هي 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 خطية ذات هيكل بيضاوي
تم إجراء أول دراسة تجريبية مقترحة للألياف أحادية الاستقطاب منخفضة الخسارة على ثلاثة أنواع من الهياكل البصرية: النواة الإهليلجية، والكسوة الإهليلجية، والألياف الغمد الإهليلجية. يتضمن البحث المبكر لكابلات الألياف الإهليلجية الأساسية حساب انكسار الاستقطاب. في المرحلة الأولى، يتم استخدام الدليل الموجي العازل المستطيل لتقدير الانكسار المزدوج للألياف الأساسية الإهليلجية. في تجربة استخدام ألياف PM لأول مرة، تم تصنيع نوع من الألياف ذات قلب ألياف على شكل دمبل. يمكن تقليل طول إيقاع الاستقطاب عن طريق زيادة فرق معامل الانكسار لكسوة قلب الألياف. ومع ذلك، نظرًا لقيود التطبيق العملي، ليس من الممكن زيادة فرق معامل الانكسار أكثر من اللازم. تؤدي زيادة فرق معامل الانكسار إلى فقد الإرسال، ويصبح الربط أكثر صعوبة لأنه يجب تقليل نصف قطر النواة. إن قيمة الانكسار المزدوج النموذجية للألياف الإهليلجية أعلى من تلك الخاصة بألياف الكسوة الإهليلجية. لكن فقدان قلب الألياف الإهليلجية أعلى من فقدان الكسوة الإهليلجيةالفيبر.
ألياف PM خطية مع تعديل معامل الانكسار
بالنسبة للألياف أحادية الاستقطاب التي تعزل الطول الموجي المقطوع لذبذبتين قائمتين الزاوية، تتمثل إحدى طرق زيادة عرض نطاق التردد الخاص بها في تحديد توزيع معامل الانكسار الذي يسمح فقط بوجود حالة استقطاب واحدة عند القطع. يمكن تحقيق الانكسار العالي عن طريق إدخال التعديل الزاوي لمؤشر الكسوة الداخلية للألياف ذات المقطع العرضي الإهليلجي المكون من ثلاث طبقات. في دراسة الألياف الضوئية ذات المقطع العرضي الإهليلجي ثلاثي الطبقات، تم اعتماد نهج الاضطراب، حيث يُفترض أن الدليل الموجي الأساسي للألياف المستطيلة هو البنية المرجعية. في عملية الاستقطاب الفردي، أظهرت اختبارات الانكسار المزدوج على ثلاث طبقات من الألياف الإهليلجية أن التعديل الزاوي المناسب لمؤشر الكسوة الداخلية يمكن أن يعزز الانكسار المزدوج ويوسع نطاق الطول الموجي.
يسمى توزيع معامل الانكسار بملف الفراشة. هذا هو محيط W غير المتماثل، والذي يتكون من نواة ألياف متسقة والكسوة المحيطة بنواة الألياف. في الكسوة، يتمتع الكفاف بالقيمة القصوى لـ NCL، ويتغير للأعلى في نصف القطر والزاوية، وله أقصى حالة تنازلية على طول المحور السيني. هناك خاصيتان لهذا الشكل لتحقيق عملية الاستقطاب الفردي ذات الوضع الفردي. أولاً، الشكل غير متماثل، مما يجعل ثوابت الانتشار لنمطي التذبذب الرئيسيين عند الزوايا القائمة مختلفة، وثانيًا، التوهين داخل القلعة يضمن أن كل وضع له طول موجي مقطوع. تتميز ألياف الفراشة بموصلية ضعيفة، لذا يمكن استخدام إجابة معادلة الموجة العددية لتحديد مجال الوضع وثابت الانتشار. تتعلق الإجابة بالدوال المثلثية ودوال ماتيو، والتي تستخدم لشرح ارتباط الإحداثيات العرضية في كسوة الشكل.جوهر الألياف. هذه الوظائف ليست متعامدة مع بعضها البعض، الأمر الذي يتطلب مجموعة لا حصر لها من الوظائف لحساب الحقول المشروطة في مناطق مختلفة ولتلبية الشروط الحدودية. يُظهر الرسم البياني للانكسار الهندسي الناتج، مقارنةً بالتردد القياسي V، أن الدرجة التي ينخفض بها معامل الانكسار على طول المحور السيني تزيد من عدم التماثل، وبالتالي تزيد قيم الحد الأقصى وقيم الانكسار الثنائي. تعتبر القيمة القصوى للانكسار المزدوج من سمات الألياف غير الدائرية. يمكن تحسين وضع الانكسار المزدوج عن طريق إدخال تباين الخواص في الألياف. بالنسبة للتباين، يمكن تحقيقه عن طريق تعيين توزيعات مختلفة لمؤشر الانكسار لاستقطابي الوضع. الانكسار الثنائي الهندسي أقل من الانكسار الثنائي متباين الخواص. ومع ذلك، فإن الانخفاض في الكسوة على شكل فراشة يمكن أن يوفر استقطابًا مزدوجًا لطول موجة قطع الوضع الرئيسي المتأرجح، والذي يتم فصله بواسطة نافذة طول موجي يمكن من خلالها تحقيق تشغيل وضع أحادي الاستقطاب.
