편광-유지(PM) 섬유는 반직관적으로 들릴 수 있는 작업을 수행하여 안정적인 선형 편광을 유지합니다.강하고 잘 정의된-복굴절. PM 섬유는 광섬유를 완벽하게 대칭으로 만드는 대신 유효 굴절률과 전파 상수가 서로 다른 두 개의 직교 편광 고유 모드를 생성합니다.
이-내재된 차이는 일반 섬유가 굽힘, 잔류 응력, 온도 변화 또는 제조 결함으로 인해 얻을 수 있는 약하고 무작위적인 복굴절보다 훨씬 더 크고 더 잘 제어됩니다. 입력 편광이 광섬유의 주요 축 중 하나와 정렬되면 직교 편광 모드로의 원치 않는 결합이 강력하게 억제됩니다. 광섬유에서 빛이 어떻게 유도되는지에 대한 광범위한 소개를 보려면 다음 개요를 참조하세요.광섬유-원리 및 구조.
편광-섬유 유지란 무엇인가요?
PM 광섬유는 선형편광된 빛의 방향을 유지하도록 설계된 특수 광섬유입니다. 이는 일반적으로 의도적으로 비대칭 응력 또는 기하학적 프로파일을 갖는 단일{1}}모드 광섬유입니다. PM 섬유를 기존 디자인과 비교한다면 Hengtong의 개요는 다음과 같습니다.다양한 종류의 광섬유표준 섬유 카테고리에 대한 유용한 배경 정보를 제공합니다.
PM 섬유는~ 아니다모든 임의의 입력 편광 상태를 보존합니다. 가장 신뢰할 수 있는 작동 조건은 선형 편광이 두 개의 주요 복굴절 축 중 하나를 따라 발사될 때 얻어집니다. 그 축을 흔히 '축'이라고 부른다.빠른 축그리고느린 축.
얼마나 강한 복굴절이 편광 결합을 방지하는지
핵심적인 물리적 아이디어는 환경적 스트레스가 섬유에 영향을 미치기에는 항상 "너무 약하다"는 것이 아닙니다. 오히려 강한 복굴절은 두 개의 직교 편광 고유모드의 전파 상수 사이에 큰 차이를 만듭니다. 상대적인 위상이 광섬유를 따라 빠르게 변하기 때문에 일반적으로 천천히 변화하는 섭동은 하나의 고유모드에서 다른 고유모드로 광 출력을 일관되게 결합하는 데 열악합니다.
고전적인 Optica 논문무작위로 교란된 섬유에 분극이 유지됨복굴절 및 편광 비트 길이 측면에서 복굴절이 높은 PM 섬유를 설명합니다. 실질적으로 복굴절이 강할수록 비트 길이가 짧아져 일반적인 긴-규모 교란이 운전 모드 결합에서 덜 효과적이게 됩니다.
빠른 축과 느린 축
두 개의 주편광축은 서로 다른 유효 굴절률을 갖습니다. 유효 굴절률이 낮은 축은 위상 속도가 높기 때문에 빠른 축이고, 유효 굴절률이 높은 축은 느린 축입니다.
입력 전기장이 어느 한 축과 정렬되면 이상적으로는 하나의 분극 고유 모드만 여기됩니다. 직교 모드에서는 전력이 거의 없기 때문에 발사된 선형 편파는 전파되는 동안 안정적으로 유지됩니다.
편파 비트 길이
편광 비트 길이는 두 개의 편광 고유 모드가 2π의 상대 위상 편이를 누적하는 거리입니다. 파장 λ 및 유효 굴절률 차이 Δn의 경우 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
Lb = λ / |Δn|
주어진 파장에 대해 더 큰 복굴절은 더 짧은 비트 길이에 해당합니다. 따라서 비트 길이는 두 편광 모드가 얼마나 강력하게 분리되어 있는지를 나타내는 유용한 엔지니어링 지표입니다.
PM 섬유에 복굴절이 어떻게 내장되어 있습니까?
두 가지 일반적인 설계 접근 방식은 응력-유도 복굴절과 기하학-유도 복굴절입니다. 둘 다 두 직교 편광 모드의 유효 굴절률 간에 안정적인 차이를 생성합니다. 초기 응용광학 연구는 직접 비교되었습니다.응력-유발 및 타원형-핵심 분극-유지 섬유, 비트-길이 동작을 포함합니다.
스트레스-유도된 복굴절: PANDA 및 Bow{1}}타이 섬유
응력-유도 PM 섬유에서는 특별히 설계된 응력 적용 영역이 코어 주위에 배치됩니다.- PANDA 섬유에서는 두 개의 응력- 적용 부품이 코어의 반대쪽에 위치합니다. 이 지역은 일반적으로 주변 실리카와 다른 열{5}}팽창 특성을 지닌 유리 구성을 사용합니다.
연신 후 섬유가 냉각됨에 따라 열 수축의 불일치로 인해 코어 전체에 제어된 잔류 응력 필드가 생성됩니다. 광탄성 효과를 통해 해당 응력은 두 개의 직교 방향을 따라 서로 다른 굴절률을 생성합니다. 보{2}}타이 섬유는 동일한 기본 목표인 안정적이고 강한 선형 복굴절을 달성하기 위해 다른 응력-영역 형상을 사용합니다.
기하학-유도 복굴절: 타원형-코어 섬유
또 다른 접근 방식은 타원형 코어와 같이 코어 자체를 비대칭으로 만드는 것입니다. 기하학적 비대칭성은 두 개의 직교 편광 모드에서 나타나는 경계 조건을 변경하여 PANDA 섬유에 사용되는 동일한 응력- 막대 배열에 의존하지 않고도 서로 다른 유효 굴절률을 생성합니다.
그 결과는 입력이 올바르게 정렬되었을 때 시작된 선형 편파를 유지할 수 있는 잘 정의된-편파 고유축 쌍입니다.
입력 극성이 잘못 정렬되면 어떻게 됩니까?
빛이 주축에 대한 각도로 발사되면 입력 필드는 두 고유 모드를 따라 구성 요소로 분해됩니다. 그러면 두 모드 모두 동시에 전파되고 서로 다른 속도로 위상을 축적합니다.
예를 들어 45도 발사 각도에서 두 축은 비슷한 필드 진폭으로 여기됩니다. 이들 사이의 상대 위상은 전파 거리에 따라 변하며 파장 및 환경 변화에도 반응할 수 있습니다. 따라서 출력은 원래 선형 상태를 유지하지 않고 타원형이 되거나 회전할 수 있습니다.
이것이 바로 PM 시스템이 발사 지점뿐만 아니라 커넥터와 스플라이스에서도 회전 정렬을 요구하는 이유입니다. 일반적인 연결 기본 사항은 다음을 참조하세요.광섬유 커넥터 기본-; 영구 조인트의 경우 이 가이드는섬유 융합관련 접합 배경을 제공합니다. 연구편파에 합류-단일{1}}모드 광섬유 유지또한 관절의 축 정렬 불량이 원치 않는 분극 상태로 에너지를 전달할 수 있는 이유를 보여줍니다.
PM 섬유 성능은 어떻게 측정됩니까?
PM 섬유 시스템을 지정하거나 평가할 때 여러 매개변수가 유용합니다.
- 복굴절(Δn):두 가지 주요 편광 모드 간의 유효 굴절률-차이입니다.
- 비트 길이:두 모드 사이의 2π 상대 위상 축적에 필요한 거리. 비트 길이가 짧을수록 일반적으로 동일한 파장에서 더 강한 복굴절을 나타냅니다.
- 분극 소멸비(PER):직교 편광에 비해 원하는 편광에 얼마나 많은 광 출력이 남아 있는지를 측정합니다. PER이 높을수록 편광 순도가 우수함을 나타냅니다.
- 편광 누화:발사된 고유축에서 직교 고유축으로 결합된 원치 않는 전력의 양.
- 축 정렬:입력 극성, 광섬유 축, 커넥터 키잉 및 접합 방향 간의 회전 정확도.
이러한 PM-별 측정은 감쇠, 삽입 손실, OTDR 분석, 인장 테스트 및 환경 테스트와 같은 일반적인 케이블 검증 테스트와 다릅니다. Hengtong의 개요광섬유{0}}케이블 테스트더 넓은 광학 및 기계 테스트 범주에 대해 설명합니다.
편광-유지 섬유는 어디에 사용됩니까?
PM 광섬유는 제어되지 않은 편광 드리프트가 측정 정확도를 감소시키고 변조를 방해하거나 광학 시스템을 불안정하게 만들 때 사용됩니다. 일반적인 응용 분야로는 광섬유-자이로스코프, 간섭계 센서, 간섭성 광학 시스템, 레이저 전달, 광섬유 레이저 및 편광에 민감한 테스트 장비-가 있습니다.
이러한 시스템 중 다수에서 광섬유 선택은 설계의 한 부분일 뿐입니다. 전체 광학 경로는 또한 피그테일, 커넥터, 스플라이스, 커플러 및 기타 구성 요소를 통해 축 방향을 유지해야 합니다.
PM 광케이블과 표준 단일-모드 광케이블 비교
표준 단일{0}}모드 광섬유는 하나의 공간 모드를 안내하지만 여전히 두 개의 직교 편광 상태를 지원합니다. 일반 섬유의 작은 무작위 복굴절로 인해 온도, 굽힘 및 응력에 따라 편광 상태가 예측할 수 없게 전개될 수 있습니다.
PM 섬유도 일반적으로 단일 공간 모드에서 작동하지만 의도적으로 강한 복굴절이 두 편광 고유 모드를 분리하여 둘 사이의 결합을 줄입니다. 이것이 PM 광섬유가 선택된 선형 편광을 유지할 수 있는 근본적인 이유이지만 일반 단일{1}}모드 광섬유는 일반적으로 출력에서 동일한 편광 방향을 보장할 수 없습니다.
기존 광섬유에 대한{0}}제품 수준의 배경 정보를 보려면 Hengtong의 자료를 검토할 수도 있습니다.광섬유 포트폴리오.
FAQ
PM 광섬유는 편광 상태를 유지합니까?
아니요. PM 섬유는 기본적으로 주축 중 하나를 따라 발생하는 선형 편광을 유지하도록 설계되었습니다. 두 축이 모두 여기되면 전파 중에 모드 간의 상대 위상이 변경되므로 출력 상태가 달라질 수 있습니다.
빠른 축과 느린 축의 차이점은 무엇입니까?
빠른 축은 유효 굴절률이 낮으므로 위상 속도가 더 높습니다. 느린 축은 유효 굴절률이 더 높고 위상 속도가 더 낮습니다. 그들은 함께 섬유의 두 가지 주요 복굴절 축을 형성합니다.
PM 축에 대해 45도 각도로 빛이 발사되면 어떻게 됩니까?
두 편광 고유 모드가 모두 여기됩니다. 서로 다른 위상 상수로 전파되기 때문에 상대 위상이 광섬유를 따라 변경되므로 출력 분극은 일반적으로 입력과 동일한 선형 상태로 유지되지 않습니다.
PM섬유는 편광섬유와 동일한가요?
아니요. PM 광섬유는 두 직교 편광 고유 모드를 모두 유도하면서 둘 사이의 결합을 억제하도록 설계되었습니다. 편광 또는 단일{2}}편파 광섬유는 하나의 편광이 강하게 선호되거나 직교 편광이 크게 감쇠되도록 설계됩니다.
굽힘이나 온도 변화가 PM 섬유에 영향을 미칠 수 있습니까?
예. PM 섬유는 일반적인 환경 교란으로 인한 극성 변화에 더 잘 견디지만 심각한 응력, 단단한 굽힘, 커넥터 응력, 불량한 접합 또는 축 정렬 불량에는 영향을 받지 않습니다. 이러한 효과는 누화를 증가시키고 PER을 감소시킬 수 있습니다.
PM 섬유 어셈블리를 구매할 때 무엇을 지정해야 합니까?
유용한 사양에는 작동 파장, PM 섬유 설계, 감쇠, 비트 길이 또는 복굴절, 목표 PER 또는 누화, 커넥터 유형, 커넥터 키---축 방향, 섬유 길이, 코팅 또는 재킷 요구 사항 및 필수 테스트 보고서가 포함됩니다. 프로젝트에 맞춤형 광학-광섬유 어셈블리 또는 케이블 통합도 포함되는 경우,헝퉁에 연락하기견적 전에 적절한 기능을 확인할 수 있도록 응용 프로그램 및 필수 사양을 제공합니다.
요약
편광-섬유를 유지하더라도 복굴절을 제거하여 편광을 "고정"하지 않습니다. 이는 그 반대입니다. 두 개의 직교 편광 고유모드가 충분히 다른 전파 상수를 갖도록 강력하고 제어된 복굴절을 생성합니다. 하나의 주축을 따라 빛이 발사되면 이러한 분리는 원치 않는 모드 결합을 억제하고 선형 편광을 보존하는 데 도움이 됩니다.
실용적인 핵심은 간단합니다. 적절한 PM 설계를 선택하고, 빠르고 느린 축을 이해하고, 비트 길이와 편광 누화 또는 PER을 성능 지표로 사용하고, 광 경로의 모든 런치, 커넥터 및 스플라이스를 통해 정확한 회전 정렬을 유지합니다.