I. Definition und Grundprinzipien der Polarisation-Aufrechterhaltung optischer Fasern
Polarisation-Aufrechterhaltung der optischen Faser (PMOF) ist eine spezielle optische Faser, die den stabilen Polarisationszustand während der optischen Übertragung durch Verbesserung der Doppelbrechung aufrechterhält. Sein Kernprinzip besteht darin, stark doppelbrechende Strukturen (wie Spannungszonen oder geometrische Asymmetrie) zu nutzen, um einfallendes linear polarisiertes Licht in orthogonale Moden zu zerlegen, die sich entlang der schnellen Achse (schnelle Lichtgeschwindigkeit) und der langsamen Achse (langsame Lichtgeschwindigkeit) ausbreiten. Durch die Unterdrückung der Kopplung zwischen diesen beiden Moden bleibt die Polarisationsrichtung unverändert.
Doppelbrechung und Schwebungslänge: Der Doppelbrechungskoeffizient (B) ist definiert als die effektive Brechungsindexdifferenz zwischen der schnellen und langsamen Achse (B=|nx - ny|). Die Schwebungslänge (LB=λ/B) stellt die Übertragungsentfernung dar, bei der die Phasendifferenz zwischen den beiden Modi 2π erreicht. Je größer die Doppelbrechung, desto besser ist die Polarisations--Aufrechterhaltungsleistung [Zitat:7][Zitat:18]. **Unterschied zu gewöhnlichen Fasern**: Gewöhnliche Fasern verursachen Störungen des Polarisationszustands aufgrund zufälliger Doppelbrechung, während polarisationserhaltende Fasern konstruktionsbedingt eine feste Doppelbrechungsachse haben. Dadurch eignet es sich für polarisationsempfindliche Anwendungen wie Interferometer und Laser, weist jedoch höhere Verluste auf und erfordert eine strikte Polarisationsausrichtung.
II. Arten und Strukturen der Polarisation-Aufrechterhaltung der Faser
1. Häufige Typen
PANDA:Doppelbrechung wird durch symmetrische Spannungsbereiche (normalerweise mit Bor-dotiert) auf beiden Seiten des Kerns erzeugt. Dies eignet sich für die Produktion in großem Maßstab und ist in meinem Land der gängige Typ.
Fliege-Krawatte:Der Spannungsbereich ist bogenförmig, was zu einem stärkeren Doppelbrechungseffekt führt.
Kante-Lochfaser:Die Umhüllung enthält symmetrische Luftlöcher, die die Doppelbrechung durch Druck regulieren und eine hohe Empfindlichkeit bieten.
Photonische Kristallpolarisation-Aufrechterhaltung der Faser:Aufgrund der Formdoppelbrechung weist es eine hohe Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse auf und ist für extreme Temperaturbedingungen geeignet.
2. Andere Kategorien
● Basierend auf dem Doppelbrechungskoeffizienten wird es in Fasern mit hoher -Doppelbrechung (B≈10⁻⁴–10⁻³) und niedriger -Doppelbrechung unterteilt. Ersteres wird durch einen elliptischen Kern oder asymmetrische Belastung erreicht.
III. Wichtige Leistungsparameter
1. Extinktionsverhältnis (PER)
Dies ist ein zentraler Indikator zur Messung der Polarisationserhaltungsfähigkeit, definiert als das Verhältnis der maximalen Lichtintensitäten in orthogonalen Polarisationszuständen (in dB). Je höher der PER, desto stärker ist die Fähigkeit zur Aufrechterhaltung der Polarisation, die von den folgenden Faktoren beeinflusst wird:
● Doppelbrechung (je größer B, desto höher PER).
● Genauigkeit der Faserausrichtung (der Winkelfehler θ zwischen der schnellen und langsamen Achse muss extrem klein sein).
2. Umweltstabilität
Temperatur- und Spannungsänderungen können Übersprechen (Übersprechen des Polarisationszustands) verursachen. Hochqualitative, die Polarisation-erhaltende Fasern müssen bei Temperaturen von -45 bis +85 Grad eine stabile Leistung aufrechterhalten.
Die mechanischen Eigenschaften entsprechen voll und ganz der 25-jährigen Lebensdauer.
Temperaturleistung
IV. Hauptanwendungen
1. Glasfasersensorik
● Faseroptisches Gyroskop:Es ist eine Kernkomponente militärischer Trägheitsnavigationssysteme und basiert auf der hochpräzisen Polarisationskontrolle der polarisationserhaltenden Glasfaser.
● Glasfaser-Hydrophon:Wird zur Sonarerkennung verwendet und erfordert die Aufrechterhaltung des Polarisationszustands über große Entfernungen.
2. Optische Kommunikation
● DWDM/EDFA-Systeme:Die polarisationserhaltende Faser reduziert den polarisationsabhängigen Verlust und verbessert die Signalqualität.
● Kohärente optische Übertragung:Beispielsweise erfordert die Quantenkommunikation eine strikte Ausrichtung der Polarisation.
3. Andere Anwendungen
● Interferometrie, planare Wellenleiter und Laserresonatoren.
V. Technische Herausforderungen und Entwicklungstrends
1. Vorbereitungsprozess
● Das Ziehen des Vorformlings erfordert eine präzise Kontrolle der geometrischen Symmetrie (z. B. der Lage der Spannungszone in der Panda-Faser).
● Die Technologie zum Ziehen photonischer Kristallfasern ist technisch anspruchsvoll, weist jedoch eine bessere Anpassungsfähigkeit an die Umwelt auf.
2. Inländischer Durchbruch
Mein Land hat die Massenproduktion von polarisationserhaltenden Fasern vom Panda-Typ--erreicht, aber High-End-Produkte (z. B. optische Fasern für Gyroskope) müssen ihre Leistung noch verbessern.
3. Neue Forschungsrichtungen
● Standardisierung von Modenkopplungsmessungen für wenige -Modenpolarisation-erhaltende Fasern.
● Anwendung der stimulierten Brillouin-Streuung (SBS) auf Nichtreziprozität in polarisationserhaltenden Fasern.
VI. Vorsichtsmaßnahmen für Verbindung und Nutzung
● Polarisations-erhaltende Anschlüsse:Präzise Ausrichtung der schnellen und langsamen Achsen (θ-Fehler).<1°) is required to maintain a high extinction ratio.
● Schleifen und Verjüngen:Gerätepolarisation-erhaltende Fasern erfordern ein Gleichgewicht zwischen Polarisationsleistung und mechanischer Festigkeit.
In diesem Abschnitt werden die Prinzipien, das Design, die Anwendungen und die technologischen Fortschritte polarisationserhaltender Fasern zusammengefasst, wobei wissenschaftliche Analysen, Industriestandards und technische Dokumentation des Herstellers zitiert werden. Nähere Informationen zu einzelnen Typen oder Anwendungsfällen entnehmen Sie bitte den detaillierten Beschreibungen auf den jeweiligen Webseiten.
