ไฟเบอร์ PM แบบกลม
แนวคิดเรื่องการรีฟริงเจนซ์แบบวงกลมสามารถใส่เข้าไปในไฟเบอร์ได้ ดังนั้นโหมดโพลาไรเซชันมุมฉากทั้งสองโหมดจึงมีโพลาไรซ์แบบวงกลมตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกาในไฟเบอร์ -- ซึ่งเรียกว่าไฟเบอร์ PM แบบวงกลม วิธีที่พบบ่อยที่สุดในการบรรลุการรีฟริงก์ของวงแหวนในไฟเบอร์ออปติกแบบวงกลม (สมมาตรตามแนวแกน) คือการบิดไฟเบอร์ ซึ่งสร้างความแตกต่างในค่าคงที่การแพร่กระจายระหว่างโหมดหลักที่สั่นของโพลาไรเซชันแบบวงกลมในทิศทางตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา ดังนั้นโหมดของคลื่นโพลาไรซ์แบบวงกลมทั้งสองนี้จึงแยกออกจากกัน นอกจากนี้ยังสามารถพิจารณาได้ว่าความเครียดภายนอกสามารถเปลี่ยนมุมแอซิมัทในทิศทางความยาวของเส้นใย ซึ่งสามารถสร้างการรีฟริงก์ของวงแหวนบนเส้นใยได้ หากใยแก้วนำแสงบิดเบี้ยว จะเกิดความเค้นบิด ส่งผลให้คุณสมบัติทางแสงสัมพันธ์กับการบิดเบี้ยว
แกนไฟเบอร์ของไฟเบอร์สามารถวางตามแนวเกลียวในการหุ้มได้ เพื่อให้ได้วงแหวนไบรีฟริงเจนซ์ด้วย ส่งผลให้แสงเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางรูปก้นหอย ทำให้เกิดการหมุนด้วยแสง การรีฟริงเจนซ์สามารถทำได้เพียงเพราะอิทธิพลของรูปทรงเรขาคณิตเท่านั้น ไฟเบอร์ดังกล่าวสามารถใช้เป็นไฟเบอร์โหมดเดี่ยวได้ และจะทำให้เกิดการสูญเสียค่อนข้างสูงในโหมดลำดับสูง
ไฟเบอร์ PM ทรงกลมที่มีโครงสร้างแกนไฟเบอร์แบบเกลียวสามารถใช้ในด้านการตรวจจับกระแสตามผลของฟาราเดย์ เส้นใยแก้วนำแสงสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้แท่งโลหะคู่และท่อสำเร็จรูป ซึ่งจะหมุนท่อที่ขึ้นรูปสำเร็จเพื่อสร้างเป็นเกลียวระหว่างการวาดเส้นใย
เส้นใย PM เชิงเส้น
ไฟเบอร์ LINEAR PM มีสองประเภทหลัก ได้แก่ ประเภทโพลาไรเซชันเดี่ยวและประเภทไบรีฟรินเจนซ์ เมื่อเทียบกับโหมดโพลาไรเซชันพื้นฐานสองโหมด ลักษณะหลักของโหมดโพลาไรเซชันเดี่ยวคือ มีการสูญเสียการส่งผ่านมาก สำหรับประเภทไฟเบอร์แบบไบรีฟริงเจนซ์ ค่าคงที่การแพร่กระจายระหว่างโหมดโพลาไรเซชันสองโหมดในโหมดหลักของการสั่นจะแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด การออกแบบใยแก้วนำแสงหลายแบบสามารถนำมาใช้เพื่อรักษาโพลาไรซ์เชิงเส้นได้ ซึ่งจะกล่าวถึงในภายหลัง
ช่องขอบและอุโมงค์ขอบไฟเบอร์ PM เชิงเส้น
ไฟเบอร์ช่องขอบจะรวมช่องสองช่องเข้าด้วยกันโดยมีดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่าดัชนีการหุ้ม ช่องนี้อยู่ที่ทั้งสองด้านของแกนไฟเบอร์ตรงกลาง ไฟเบอร์ประเภทนี้มีการกระจายดัชนีการหักเหของแสงรูปตัว W ตามแนวแกน X และการกระจายดัชนีการหักเหของแสงแบบขั้นตามแนวแกน Y เส้นใยขอบอุโมงค์เป็นตัวอย่างพิเศษของโครงสร้างช่องขอบ ในเส้นใย PM เชิงเส้นเหล่านี้ แอนไอโซโทรปีทางเรขาคณิตจะถูกนำเข้าไปในแกนเส้นใยเพื่อให้ได้เส้นใยที่สะท้อนกลับ
เส้นใย PM เชิงเส้นที่มีส่วนประกอบรับแรงกด
วิธีที่มีประสิทธิภาพในการแนะนำการรีฟริงเจนซ์สูงให้กับเส้นใยคือการนำความเค้นที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งมีสมมาตรทางเรขาคณิตสองเท่าเข้าไปในแกนของไฟเบอร์ จากผลของเอฟเฟกต์ยืดหยุ่นของภาพถ่าย ความเครียดจะเปลี่ยนดัชนีการหักเหของแกนไฟเบอร์ ซึ่งสามารถสังเกตได้ผ่านรูปแบบโพลาไรเซชันตามแกนหมุนของไฟเบอร์ รวมถึงผลลัพธ์ของการรีฟริงเจนซ์ด้วย ความเครียดที่ต้องการสามารถรับได้โดยใช้ส่วนประกอบที่มีความเครียดเท่ากันและเป็นอิสระ (SAP) สองตัวซึ่งตั้งอยู่ในพื้นที่หุ้มตรงข้ามแกนไฟเบอร์ ดังนั้น ตราบใดที่ดัชนีการหักเหของ SAP ต่ำกว่าหรือเท่ากับดัชนีการหักเหของแสง จะไม่มีโหมดการสั่นรองผ่าน SAP
รูปร่างทั่วไปที่ใช้สำหรับ SAP คือรูปทรงหูกระต่ายและวงกลม เส้นใยเหล่านี้เรียกว่าเส้นใยหูกระต่ายและเส้นใยแพนด้าตามลำดับ ภาพตัดขวางของเส้นใยทั้งสองนี้แสดงในรูปด้านล่าง การรีฟริงก์แบบโมดัลที่ใช้ในเส้นใยเหล่านี้แสดงถึงการรีฟริงก์แบบทางเรขาคณิตและที่เกิดจากความเครียด การรีฟริงเจนซ์ทางเรขาคณิตมีขนาดเล็กมากและสามารถละเลยได้สำหรับเส้นใยแกนทรงกลม มีการแสดงให้เห็นว่าการรีฟริงเจนซ์ของแกนไฟเบอร์เหล่านี้สามารถปรับปรุงได้เมื่อวาง SAP ไว้ใกล้กับแกนไฟเบอร์ แต่จะต้องวางไว้ใกล้กับแกนไฟเบอร์มาก เพื่อไม่ให้มีการสูญเสียไฟเบอร์เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากวัสดุบน SAP ไม่ใช่ซิลิคอนไดออกไซด์ ไฟเบอร์แพนด้าได้รับการปรับปรุงเพื่อให้ได้การรีฟริงก์ในโหมดที่สูงขึ้น การสูญเสียที่ต่ำมาก และครอสทอล์คที่ต่ำ
เคล็ดลับ: ปัจจุบัน PM ยอดนิยมที่สุดเส้นใยในอุตสาหกรรมคือเส้นใยแพนด้ากลม ไฟเบอร์ Panda หนึ่งในข้อดีเหนือไฟเบอร์ PM อื่นๆ คือขนาดไฟเบอร์และรูรับแสงที่เป็นตัวเลข เมื่อเปรียบเทียบกับไฟเบอร์โหมดเดี่ยวทั่วไป รับประกันการสูญเสียขั้นต่ำบนอุปกรณ์เมื่อใช้แสงทั้งสองประเภท
เส้นใย PM เชิงเส้นที่มีโครงสร้างรูปไข่
การศึกษาเชิงทดลองที่นำเสนอครั้งแรกเกี่ยวกับเส้นใยโพลาไรเซชันเดี่ยวแบบสูญเสียต่ำในทางปฏิบัติบนโครงสร้างออพติคอลสามประเภทได้ดำเนินการไปแล้ว: แกนทรงรี, แกนหุ้มทรงรี และไฟเบอร์เปลือกทรงรี การวิจัยเบื้องต้นของสายเคเบิลแกนไฟเบอร์ทรงรีเกี่ยวข้องกับการคำนวณโพลาไรซ์ไบรีฟริงเจนซ์ ในระยะแรก ท่อนำคลื่นไดอิเล็กตริกรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าใช้ในการประมาณค่าการรีฟริงก์ของเส้นใยแกนทรงรี ในการทดลองใช้ไฟเบอร์ PM เป็นครั้งแรก ได้มีการผลิตไฟเบอร์ชนิดหนึ่งที่มีแกนไฟเบอร์รูปทรงดัมเบลล์ขึ้นมา ความยาวโพลาไรเซชันบีตสามารถลดลงได้โดยการเพิ่มความแตกต่างของดัชนีการหักเหของการหุ้มแกนไฟเบอร์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อจำกัดในการใช้งานจริง จึงไม่สามารถเพิ่มความแตกต่างของดัชนีการหักเหของแสงมากเกินไปได้ การเพิ่มความแตกต่างของดัชนีการหักเหของแสงส่งผลให้เกิดการสูญเสียการส่งผ่าน และการต่อจะยากขึ้นเนื่องจากต้องลดรัศมีแกนกลางลง ค่าการหักเหของแสงโดยทั่วไปสำหรับเส้นใยทรงรีจะสูงกว่าค่าของเส้นใยหุ้มทรงรี แต่การสูญเสียแกนไฟเบอร์ทรงรีนั้นสูงกว่าการหุ้มหุ้มทรงรีเส้นใย.
เส้นใย PM เชิงเส้นพร้อมการปรับดัชนีการหักเหของแสง
สำหรับไฟเบอร์โพลาไรซ์เดี่ยวที่แยกความยาวคลื่นคัตออฟของการแกว่งมุมขวาสองค่า วิธีการเพิ่มความกว้างของแถบความถี่คือการเลือกการกระจายดัชนีการหักเหของแสงที่อนุญาตให้มีสถานะโพลาไรเซชันเพียงสถานะเดียวเท่านั้นที่จุดคัทออฟ การรีฟริงเจนซ์สูงสามารถทำได้โดยการแนะนำการมอดูเลตเชิงมุมกับดัชนีการหุ้มด้านในของไฟเบอร์หน้าตัดทรงรีสามชั้น ในการศึกษาไฟเบอร์ออปติกหน้าตัดทรงรีสามชั้น ได้มีการนำวิธีการก่อกวนมาใช้ โดยท่อนำคลื่นแกนไฟเบอร์ทรงสี่เหลี่ยมจะถือเป็นโครงสร้างอ้างอิง ในการดำเนินการโพลาไรเซชันเดี่ยว การทดสอบการหักเหของแสงทั้งสองบนเส้นใยทรงรีสามชั้นแสดงให้เห็นว่าการปรับเชิงมุมที่เหมาะสมของดัชนีการหุ้มด้านในสามารถเพิ่มการหักเหของแสงและขยายช่วงความยาวคลื่นได้
การกระจายดัชนีการหักเหของแสงเรียกว่าโปรไฟล์ผีเสื้อ นี่คือโครงร่าง W แบบอสมมาตร ซึ่งประกอบด้วยแกนไฟเบอร์ที่สอดคล้องกันและการหุ้มที่ล้อมรอบแกนไฟเบอร์ ในการหุ้ม เส้นขอบมีค่าสูงสุดของ NCL และเปลี่ยนแปลงขึ้นในรัศมีและมุม และมีเงื่อนไขจากมากไปหาน้อยสูงสุดตามแนวแกน X รูปร่างนี้มีคุณสมบัติสองประการเพื่อให้เกิดการดำเนินการโพลาไรเซชันเดี่ยวแบบโหมดเดี่ยว ประการแรก รูปร่างไม่สมมาตร ซึ่งจะทำให้ค่าคงที่การแพร่กระจายของโหมดการสั่นหลักสองโหมดที่มุมขวาแตกต่างกัน และประการที่สอง การลดทอนภายในปราสาททำให้แต่ละโหมดมีความยาวคลื่นที่ตัดกัน เส้นใยผีเสื้อมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ ดังนั้นจึงสามารถใช้คำตอบของสมการคลื่นสเกลาร์เพื่อกำหนดค่าฟิลด์โหมดและค่าคงที่การแพร่กระจายได้ คำตอบเกี่ยวข้องกับฟังก์ชันตรีโกณมิติและฟังก์ชัน Mathieu ซึ่งใช้เพื่ออธิบายความสัมพันธ์ของพิกัดตามขวางในการหุ้มของแกนไฟเบอร์. ฟังก์ชันเหล่านี้ไม่ได้ตั้งฉากกัน ซึ่งจำเป็นต้องมีชุดฟังก์ชันที่ไม่มีที่สิ้นสุดเพื่อพิจารณาฟิลด์โมดอลในภูมิภาคต่างๆ และเพื่อให้เป็นไปตามเงื่อนไขขอบเขต กราฟการหักเหของแสงทางเรขาคณิตที่ได้ เมื่อเปรียบเทียบกับความถี่มาตรฐาน V แสดงให้เห็นว่าระดับที่ดัชนีการหักเหของแสงลดลงตามแกน X จะเพิ่มความไม่สมมาตร ซึ่งจะเป็นการเพิ่มค่าสูงสุดและค่า V ของการหักเหของแสงนั้น ค่าสูงสุดของการสะท้อนกลับเป็นลักษณะของเส้นใยที่ไม่เป็นวงกลม โหมดการรีฟรินเจนซ์ของโหมดสามารถปรับปรุงได้โดยการนำแอนไอโซโทรปีเข้าไปในไฟเบอร์ สำหรับแอนไอโซโทรปี สามารถทำได้โดยการกำหนดการกระจายดัชนีการหักเหของแสงที่แตกต่างกันให้กับโพลาไรเซชันทั้งสองของโหมด การรีฟริงก์ทางเรขาคณิตมีค่าน้อยกว่าการรีฟริงก์แบบแอนไอโซทรอปิก อย่างไรก็ตาม การลดลงของการหุ้มรูปร่างผีเสื้อสามารถทำให้เกิดโพลาไรเซชันสองเท่าให้กับความยาวคลื่นคัตออฟโหมดหลักที่มีการสั่น ซึ่งถูกคั่นด้วยหน้าต่างความยาวคลื่น ซึ่งเป็นไปได้ที่จะบรรลุการทำงานในโหมดโพลาไรเซชันเดี่ยว
