Кругле ПМ волокно
Концепція кругового подвійного променезаломлення може бути введена у волокно, тому дві прямокутні поляризаційні моди є круговою поляризацією за годинниковою стрілкою та проти годинникової стрілки у волокні -- так зване кругове PM-волокно. Найпоширенішим способом досягнення кільцевого подвійного променезаломлення в круглому (аксіально-симетричному) оптичному волокні є скручування волокна, що створює різницю в константах поширення між осцилюючою основною модою кругової поляризації за годинниковою стрілкою та проти неї. Таким чином, моди цих двох циркулярно поляризованих хвиль роз'єднані. Можна також вважати, що зовнішня напруга може змінити кут азимута в напрямку довжини волокна, що може створити подвійне променезаломлення кільця на волокні. Якщо оптичне волокно скручується, виникає напруга кручення, що призводить до спотворення оптичних властивостей.
Оптоволоконна серцевина волокна також може бути укладена вздовж спіральної траєкторії в оболонці, так що також можна отримати подвійне променезаломлення кільця. Це змушує світло рухатися по спіралі, утворюючи оптичне обертання. Подвійне променезаломлення може бути досягнуто тільки завдяки впливу геометрії. Таке волокно можна використовувати як одномодове волокно, і воно призведе до відносно високих втрат у режимі високого порядку.
Кільцеподібне PM волокно зі спіральною структурою серцевини волокна може використовуватися в області вимірювання струму відповідно до ефекту Фарадея. Оптичні волокна можна виготовити за допомогою біметалічних стрижнів і попередньо сформованих трубок, які обертають попередньо сформовані трубки, утворюючи спіралі під час витягування волокна.
Лінійне ПМ волокно
Існує два основних типи волокна LINEAR PM, а саме типу однополяризаційного типу та типу подвійного променезаломлення. Порівняно з двома основними режимами поляризації, основною характеристикою режиму однієї поляризації є те, що він має великі втрати передачі. Для типів волокон із подвійним променезаломленням константи поширення між двома модами поляризації в основному моді коливань, очевидно, різні. Для підтримки лінійної поляризації можна використовувати кілька конструкцій оптичних волокон, про що буде сказано пізніше.
Крайові прорізи та крайові тунелі лінійного ПМ-волокна
Волокно з краєвими щілинами об’єднує два щілини з показником заломлення, нижчим за показник оболонки. Слоти розташовані з двох сторін центральної серцевини волокна. Цей тип волокна має W-подібний розподіл показника заломлення вздовж осі X і ступінчастий розподіл показника заломлення вздовж осі Y. Крайово-тунельне волокно є особливим прикладом краєво-щілинної структури. У цих лінійних PM-волокнах геометрична анізотропія вводиться в серцевину волокна для отримання подвійного променезаломлення.
Лінійне ПМ волокно з напруженими компонентами
Ефективним методом введення високого подвійного променезаломлення у волокно є внесення нерівномірного напруження з подвійною геометричною симетрією в серцевину волокна. В результаті фотопружного ефекту напруга змінює показник заломлення серцевини волокна, що можна спостерігати через поляризаційну картину вздовж шпинделя волокна, а також результати подвійного променезаломлення. Потрібну напругу можна отримати, використовуючи два однаково та незалежно напружені компоненти (SAP), розташовані в області оболонки навпроти серцевини волокна. Отже, поки показник заломлення SAP нижчий або дорівнює показнику заломлення оболонки, не буде вторинної моди коливань через SAP.
Найпоширенішими формами, що використовуються для SAP, є форма метелика та коло. Ці волокна називаються волокнами метелика та волокнами панди відповідно. Поперечні перерізи цих двох волокон показані на малюнку нижче. Модальне подвійне променезаломлення, яке використовується в цих волокнах, представляє геометричне подвійне променезаломлення, викликане напругою. Геометричне подвійне променезаломлення дуже мало, і його можна знехтувати для волокна з круглим сердечником. Було показано, що подвійне променезаломлення цих серцевин волокна можна покращити, якщо SAP розташувати близько до серцевини волокна, але його потрібно розташувати дуже близько до серцевини волокна, щоб не збільшити втрати волокна, особливо якщо матеріал на SAP не є діоксидом кремнію. Оптоволокно Panda було вдосконалено для досягнення вищого подвійного променезаломлення, дуже низьких втрат і низьких перехресних перешкод.
Порада: На даний момент найпопулярніший PMклітковинау промисловості є кругле волокно Panda. Однією з багатьох переваг волокна Panda перед іншими волокнами PM є розмір волокна та числова апертура порівняно зі звичайними одномодовими волокнами. Мінімальні втрати на приладі забезпечуються при використанні обох типів світла.
Лінійне ПМ волокно з еліптичною структурою
Було проведено перше запропоноване експериментальне дослідження практичних однополяризаційних волокон з низькими втратами на трьох типах оптичних структур: еліптична серцевина, еліптична оболонка та еліптична оболонка. Ранні дослідження кабелю з еліптичним волокном включають розрахунок подвійного променезаломлення поляризації. На першому етапі прямокутний діелектричний хвилевід використовується для оцінки подвійного променезаломлення волокна з еліптичною серцевиною. В експерименті з використанням PM-волокна вперше було виготовлено своєрідне волокно з серцевиною волокна у формі гантелі. Довжину биття поляризації можна зменшити шляхом збільшення різниці показників заломлення оболонки серцевини волокна. Однак через обмеження практичного застосування неможливо надто збільшити різницю показників заломлення. Збільшення різниці показників заломлення призводить до втрат при передачі, а зварювання стає важчим, оскільки радіус серцевини має бути зменшений. Типове значення подвійного променезаломлення для еліптичного волокна вище, ніж для еліптичного волокна з оболонкою. Але втрати серцевини еліптичного волокна вищі, ніж втрати еліптичної оболонкиклітковина.
Лінійне PM волокно з модуляцією показника заломлення
Для однополяризованого волокна, яке ізолює межову довжину хвилі двох коливань під прямим кутом, метод збільшення ширини смуги частот полягає у виборі розподілу показника заломлення, який дозволяє лише одному стану поляризації бути на межі. Високе подвійне променезаломлення може бути досягнуто шляхом введення кутової модуляції до показника внутрішньої оболонки тришарового волокна еліптичного поперечного перерізу. При дослідженні тришарових оптичних волокон еліптичного поперечного перерізу використовується підхід збурень, у якому прямокутний хвилевід із серцевиною волокна вважається еталонною структурою. У режимі однієї поляризації випробування подвійного променезаломлення на трьох шарах еліпсоїдального волокна показують, що правильна кутова модуляція внутрішнього індексу оболонки може посилити подвійне променезаломлення та розширити діапазон довжин хвиль.
Розподіл показників заломлення називається профілем метелика. Це асиметричний W-контур, який складається з однорідної серцевини волокна та оболонки, що оточує серцевину волокна. У оболонці контур має максимальне значення NCL і змінюється вгору за радіусом і кутом, а також має максимальне спадання вздовж осі X. Є дві властивості цієї форми для реалізації одномодової операції з однополяризацією. По-перше, форма є асиметричною, що зробить різні константи поширення двох основних мод коливань під прямим кутом, а по-друге, загасання всередині замку гарантує, що кожна мода має граничну довжину хвилі. Волокна метелика мають слабку провідність, тому відповідь на рівняння скалярної хвилі можна використовувати для визначення поля моди та постійної поширення. Відповідь стосується тригонометричних функцій і функцій Матьє, які використовуються для пояснення кореляції поперечних координат в оболонціядро волокна. Ці функції не є ортогональними одна одній, що вимагає нескінченного набору функцій для врахування модальних полів у різних регіонах і для задоволення граничних умов. Отриманий геометричний графік подвійного променезаломлення в порівнянні зі стандартною частотою V показує, що ступінь зменшення показника заломлення вздовж осі Х збільшує асиметрію, таким чином збільшуючи максимальне та V значення подвійного променезаломлення. Пікове значення подвійного променезаломлення характерне для некруглих волокон. Модове подвійне променезаломлення можна покращити шляхом введення анізотропії у волокно. Для анізотропії цього можна досягти шляхом призначення різних розподілів показника заломлення двом поляризаціям моди. Геометричне подвійне променезаломлення менше, ніж анізотропне подвійне променезаломлення. Однак падіння в оболонці у формі метелика може забезпечити подвійну поляризацію довжини хвилі відсічки осцилюючої основної моди, яка розділена вікном довжини хвилі, у якому можна досягти однополяризаційної одномодової роботи.
