เส้นใยกลม PM
สามารถนำแนวคิดของการบิดงอแบบวงกลมเข้าสู่เส้นใยได้ดังนั้นโหมดโพลาไรซ์ที่ทำมุมขวาทั้งสองจึงเป็นโพลาไรซ์แบบวงกลมตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกาในเส้นใยซึ่งเรียกว่าเส้นใย PM แบบวงกลม วิธีที่ใช้กันทั่วไปในการทำให้เกิดวงแหวนสองชั้นในเส้นใยแก้วนำแสงแบบวงกลม (สมมาตรตามแนวแกน) คือการบิดเส้นใยซึ่งทำให้เกิดความแตกต่างในค่าคงที่การแพร่กระจายระหว่างโหมดหลักที่สั่นของโพลาไรซ์แบบวงกลมในทิศทางตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา ดังนั้นโหมดของคลื่นโพลาไรซ์แบบวงกลมทั้งสองนี้จึงถูกแยกออกจากกัน นอกจากนี้ยังสามารถพิจารณาได้ว่าความเค้นภายนอกสามารถเปลี่ยนมุมราบในทิศทางความยาวของเส้นใยซึ่งสามารถสร้างวงแหวน birefringence บนเส้นใยได้ หากใยแก้วนำแสงบิดงอจะเกิดความเค้นของแรงบิดซึ่งส่งผลให้คุณสมบัติทางแสงที่เกี่ยวข้องกับการบิดเบือน
นอกจากนี้ยังสามารถวางแกนเส้นใยของเส้นใยตามเส้นทางเกลียวในการหุ้มเพื่อให้ได้แหวน birefringence สิ่งนี้ทำให้แสงเดินทางไปตามเส้นทางเกลียวทำให้เกิดการหมุนของแสง Birefringence สามารถทำได้เพราะอิทธิพลของรูปทรงเรขาคณิตเท่านั้น เส้นใยดังกล่าวสามารถใช้เป็นไฟเบอร์โหมดเดียวได้และจะทำให้เกิดการสูญเสียค่อนข้างสูงในโหมดลำดับสูง
เส้นใย PM แบบวงแหวนที่มีโครงสร้างแกนแบบขดลวดสามารถใช้ในด้านการตรวจจับกระแสไฟฟ้าตาม Faraday Effect เส้นใยแก้วนำแสงสามารถทำได้โดยใช้แท่งไบเมทัลลิกและท่อสำเร็จรูปซึ่งหมุนท่อที่สร้างไว้ล่วงหน้าเพื่อสร้างเกลียวในระหว่างการวาดเส้นใย
เส้นใย PM เชิงเส้น
เส้นใย LINEAR PM มีสองประเภทหลัก ๆ ได้แก่ ประเภทโพลาไรซ์เดี่ยวและชนิด birefringence เมื่อเปรียบเทียบกับโหมดโพลาไรซ์พื้นฐานสองโหมดลักษณะสำคัญของโหมดโพลาไรซ์เดี่ยวคือมีการสูญเสียการส่งข้อมูลจำนวนมาก สำหรับเส้นใยชนิด birefringence ค่าคงที่การแพร่กระจายระหว่างสองโหมดโพลาไรซ์ในโหมดหลักของการสั่นจะแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด การออกแบบใยแก้วนำแสงหลายแบบสามารถใช้เพื่อรักษาโพลาไรซ์เชิงเส้นซึ่งจะกล่าวถึงในภายหลัง
ช่องขอบและขอบอุโมงค์ไฟเบอร์ PM เชิงเส้น
ไฟเบอร์สล็อตขอบรวมสองสล็อตที่มีดัชนีหักเหต่ำกว่าดัชนีหุ้ม สล็อตจะอยู่ที่สองด้านของแกนกลางไฟเบอร์ เส้นใยประเภทนี้มีการกระจายดัชนีการหักเหของแสงรูปตัว W ตามแกน X และการกระจายดัชนีการหักเหของแสงแบบขั้นตอนตามแกน Y Edge-Tunnel Fiber เป็นตัวอย่างพิเศษของโครงสร้าง edge-slot ในเส้นใย PM เชิงเส้นเหล่านี้ anisotropy ทางเรขาคณิตจะถูกนำเข้าไปในแกนเส้นใยเพื่อให้ได้เส้นใย birefringence
Linear PM เส้นใยที่มีส่วนประกอบที่เน้น
วิธีการที่มีประสิทธิภาพในการทำให้เส้นใยมีความโค้งงอสูงคือการนำความเค้นที่ไม่สม่ำเสมอที่มีสมมาตรทางเรขาคณิตสองชั้นมาใส่ในแกนเส้นใย อันเป็นผลมาจากเอฟเฟกต์ความยืดหยุ่นของภาพถ่ายความเครียดจะเปลี่ยนดัชนีหักเหของแกนเส้นใยซึ่งสามารถสังเกตได้ผ่านรูปแบบโพลาไรซ์ตามแกนหมุนของเส้นใยรวมทั้งผลของการเกิดการหักเหของแสง ความเค้นที่ต้องการสามารถหาได้โดยใช้ส่วนประกอบที่เน้นอย่างเท่าเทียมกันและเป็นอิสระ (SAP) ที่อยู่ในบริเวณหุ้มตรงข้ามกับแกนเส้นใย ดังนั้นตราบใดที่ดัชนีการหักเหของ SAP ต่ำกว่าหรือเท่ากับดัชนีการหักเหของการหุ้มจะไม่มีโหมดการสั่นทุติยภูมิผ่าน SAP
รูปร่างที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับ SAP คือรูปทรงหูกระต่ายและวงกลม เส้นใยเหล่านี้เรียกว่าโบว์ไทและเส้นใยแพนด้าตามลำดับ ภาพตัดขวางของเส้นใยทั้งสองนี้แสดงในรูปด้านล่าง birefringence โมดอลที่ใช้ในเส้นใยเหล่านี้แสดงถึงการเกิด birefringence ทางเรขาคณิตและความเครียด การบิดงอทางเรขาคณิตมีขนาดเล็กมากและสามารถละเลยได้สำหรับเส้นใยแกนวงกลม แสดงให้เห็นว่าสามารถปรับปรุงการบิดงอของแกนเส้นใยเหล่านี้ได้เมื่อวาง SAP ไว้ใกล้กับแกนเส้นใย แต่ต้องวางไว้ใกล้กับแกนเส้นใยมากเพื่อไม่ให้มีการสูญเสียเส้นใยเพิ่มขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากวัสดุอยู่ SAPs ไม่ใช่ซิลิกอนไดออกไซด์ Panda fiber ได้รับการปรับปรุงเพื่อให้ได้โหมด birefringence ที่สูงขึ้นการสูญเสียต่ำมากและ crosstalk ต่ำ
เคล็ดลับ: ในปัจจุบันเส้นใย PM ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในอุตสาหกรรมคือใยแพนด้ากลม แพนด้าไฟเบอร์หนึ่งในข้อดีที่เหนือกว่าเส้นใย PM อื่น ๆ คือขนาดของเส้นใยและรูรับแสงที่เป็นตัวเลขเมื่อเทียบกับเส้นใยโหมดเดี่ยวทั่วไป มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์จะสูญเสียน้อยที่สุดเมื่อใช้แสงทั้งสองประเภท
เส้นใย PM เชิงเส้นที่มีโครงสร้างรูปไข่
การศึกษาทดลองครั้งแรกที่นำเสนอเกี่ยวกับเส้นใยโพลาไรซ์เดี่ยวที่มีการสูญเสียต่ำในโครงสร้างออปติคอลสามประเภทได้ดำเนินการ ได้แก่ แกนรูปไข่หุ้มรูปไข่และเส้นใยเปลือกรูปไข่ การวิจัยในช่วงต้นของสายเคเบิลแกนไฟเบอร์รูปไข่เกี่ยวข้องกับการคำนวณค่า birefringence ของโพลาไรซ์ ในขั้นตอนแรกท่อนำคลื่นอิเล็กทริกรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าใช้ในการประมาณค่าการสะท้อนแสงของเส้นใยแกนรูปไข่ ในการทดลองใช้เส้นใย PM เป็นครั้งแรกได้ผลิตเส้นใยชนิดหนึ่งที่มีแกนไฟเบอร์รูปดัมเบลล์ ความยาวของการตีโพลาไรซ์สามารถลดลงได้โดยการเพิ่มความแตกต่างของดัชนีหักเหของการหุ้มแกนเส้นใย อย่างไรก็ตามเนื่องจากข้อ จำกัด ในการใช้งานจริงจึงไม่สามารถเพิ่มความแตกต่างของดัชนีหักเหมากเกินไปได้ การเพิ่มความแตกต่างของดัชนีหักเหส่งผลให้สูญเสียการส่งผ่านและการประกบจะทำได้ยากขึ้นเนื่องจากต้องลดรัศมีแกน ค่า birefringence โดยทั่วไปสำหรับเส้นใยรูปไข่จะสูงกว่าเส้นใยหุ้มรูปไข่ แต่การสูญเสียแกนเส้นใยรูปไข่จะสูงกว่าเส้นใยหุ้มรูปไข่
เส้นใย PM เชิงเส้นพร้อมการมอดูเลตดัชนีหักเห
สำหรับเส้นใยโพลาไรซ์เดี่ยวที่แยกความยาวคลื่นคัตออฟของการสั่นสองมุมฉากวิธีการเพิ่มความกว้างของแถบความถี่คือการเลือกการกระจายดัชนีหักเหที่อนุญาตให้มีสถานะโพลาไรซ์เพียงสถานะเดียวเท่านั้นที่จุดตัด birefringence สูงสามารถทำได้โดยการแนะนำการมอดูเลตเชิงมุมกับดัชนีหุ้มด้านในของเส้นใยหน้าตัดรูปไข่สามชั้น ในการศึกษาเส้นใยแก้วนำแสงหน้าตัดรูปไข่สามชั้นจะใช้วิธีการก่อกวนซึ่งถือว่าท่อนำคลื่นแกนเส้นใยสี่เหลี่ยมเป็นโครงสร้างอ้างอิง ในการดำเนินการโพลาไรซ์แบบเดี่ยวการทดสอบการสะท้อนแสงบนเส้นใยวงรีสามชั้นแสดงให้เห็นว่าการมอดูเลตเชิงมุมของดัชนีหุ้มด้านในที่เหมาะสมสามารถเพิ่มการสะท้อนแสงและขยายช่วงความยาวคลื่น
การกระจายดัชนีหักเหเรียกว่าโปรไฟล์ผีเสื้อ นี่คือโครงร่าง W แบบไม่สมมาตรซึ่งประกอบด้วยแกนเส้นใยที่สม่ำเสมอและหุ้มรอบแกนเส้นใย ในการหุ้มเส้นโครงร่างมีค่าสูงสุดของ NCL และเปลี่ยนรัศมีและมุมขึ้นด้านบนและมีเงื่อนไขมากไปหาน้อยตามแกน X มีคุณสมบัติสองประการของรูปร่างนี้เพื่อให้เกิดการทำงานของโพลาไรซ์โหมดเดียว ประการแรกรูปร่างไม่สมมาตรซึ่งจะทำให้ค่าคงที่การแพร่กระจายของสองโหมดหลักของการสั่นที่มุมฉากแตกต่างกันและประการที่สองการลดทอนภายในปราสาทช่วยให้มั่นใจได้ว่าแต่ละโหมดมีความยาวคลื่นตัด เส้นใยบัตเตอร์ฟลายมีการนำไฟฟ้าที่อ่อนแอดังนั้นคำตอบของสมการคลื่นสเกลาร์สามารถใช้เพื่อกำหนดฟิลด์โหมดและค่าคงที่การแพร่กระจายได้ คำตอบเกี่ยวข้องกับฟังก์ชันตรีโกณมิติและฟังก์ชัน Mathieu ซึ่งใช้เพื่ออธิบายความสัมพันธ์ของพิกัดตามขวางในการหุ้มแกนเส้นใย ฟังก์ชันเหล่านี้ไม่ได้ตั้งฉากกันซึ่งต้องการชุดฟังก์ชันที่ไม่มีที่สิ้นสุดเพื่ออธิบายฟิลด์โมดอลในภูมิภาคต่างๆและเพื่อให้เป็นไปตามเงื่อนไขขอบเขต กราฟ birefringence ทางเรขาคณิตที่ได้เมื่อเทียบกับความถี่มาตรฐาน V แสดงให้เห็นว่าระดับที่ดัชนีการหักเหของแสงลดลงตามแกน X จะเพิ่มความไม่สมมาตรซึ่งจะเพิ่มค่าสูงสุดและค่า V ของการเกิด birefringence ค่าสูงสุดของ birefringence เป็นลักษณะของเส้นใยที่ไม่เป็นวงกลม โหมด birefringence สามารถปรับปรุงได้โดยการนำ anisotropy เข้าไปในเส้นใย สำหรับ anisotropy สามารถทำได้โดยการกำหนดการแจกแจงดัชนีการหักเหของแสงที่แตกต่างกันให้กับสองขั้วของโหมด Geometric birefringence มีค่าน้อยกว่า anisotropic birefringence อย่างไรก็ตามการลดลงของการหุ้มรูปผีเสื้อสามารถทำให้เกิดโพลาไรซ์คู่กับความยาวคลื่นคัตออฟโหมดหลักแบบสั่นซึ่งคั่นด้วยหน้าต่างความยาวคลื่นซึ่งเป็นไปได้ที่จะบรรลุการทำงานในโหมดโพลาไรซ์เดี่ยว
