סיבים -לשמירה על קיטוב (PM) משמרים קיטוב ליניארי יציב על ידי ביצוע משהו שעשוי להישמע מנוגד לאינטואיציה: הוא מציג בכוונהשבירה דו חזקה-מוגדרת היטב. במקום לנסות להפוך את הסיב לסימטרי מושלם, סיב PM יוצר שני מצבים עצמיים של קיטוב אורתוגונלי עם מדדי שבירה יעילים וקבועי התפשטות שונים.
ההבדל המובנה-זה הרבה יותר גדול ומבוקר מהשבירה הדו-פעמית החלשה והאקראית שסיבים רגילים יכולים לקבל כתוצאה מכיפוף, מתח שיורי, שינויי טמפרטורה או פגמים בייצור. כאשר קיטוב הקלט מיושר עם אחד הצירים העיקריים של הסיב, צימוד לא רצוי למצב הקיטוב האורתוגונלי מדוכא מאוד. להקדמה רחבה יותר כיצד מונחה אור בסיב, עיין בסקירה זו שלעקרונות ומבנה סיבים-אופטיים.
מהו קיטוב-שמירה על סיבים?
סיב PM הוא סיב אופטי מיוחד שנועד לשמור על הכיוון של אור מקוטב ליניארי. זה בדרך כלל סיב אחד במצב- עם מתח א-סימטרי במכוון או פרופיל גיאומטריה. אם אתה משווה סיבי PM עם עיצובים קונבנציונליים, סקירה כללית של Hengtong עלסוגים שונים של סיבים אופטייםמספק רקע שימושי על קטגוריות סיבים סטנדרטיות.
סיבי PM כןלֹאלשמר כל מצב קיטוב קלט שרירותי. מצב ההפעלה המהימן ביותר שלו מתקבל כאשר אור מקוטב ליניארי משוגר לאורך אחד משני הצירים הדו-הפרינגים העיקריים שלו. צירים אלה נקראים בדרך כללציר מהירוציר איטי.
כיצד חזקה דו-פעמית מונעת צימוד קיטוב
הרעיון הפיזי המרכזי אינו שלחץ סביבתי הוא תמיד "חלש מדי" מכדי להשפיע על הסיבים. במקום זאת, שבירה דו חזקה יוצרת הבדל גדול בין קבועי ההתפשטות של שני האופנים העצמיים של הקיטוב האורתוגונלי. מכיוון שהפאזה היחסית שלהם משתנה במהירות לאורך הסיב, הפרעות רגילות המשתנות באיטיות הן גרועות בצימוד כוח אופטי באופן קוהרנטי ממצב עצמי אחד לאחר.
נייר אופטיקה קלאסי עלקיטוב מחזיק בסיבים מופרעים באקראימתאר סיבי PM בעלי שבירה דו-פעמית במונחים של אורך פעימות השבירה הדו-פולריזציה והקיטוב שלהם. במונחים פרקטיים, שבירה דו חזקה יותר מייצרת אורך פעימה קצר יותר, מה שהופך הפרעות טיפוסיות בקנה מידה ארוך- לפחות יעילות בשילוב מצבי נהיגה.
ציר מהיר וציר איטי
לשני צירי הקיטוב העיקריים יש מדדי שבירה יעילים שונים. הציר עם מקדם השבירה האפקטיבי הנמוך יותר הוא הציר המהיר מכיוון שמהירות הפאזה שלו גבוהה יותר, בעוד הציר עם מקדם השבירה האפקטיבי הגבוה יותר הוא הציר האיטי.
אם השדה החשמלי המבוא מיושר עם כל אחד מהצירים, באופן אידיאלי רק מצב עצמי אחד של קיטוב מתרגש. עם מעט כוח במצב האורתוגונלי, הקיטוב הליניארי המשוגר נשאר יציב תוך כדי התפשטותו.
אורך פעימת קיטוב
אורך פעימת הקיטוב הוא המרחק שבו שני מצבי הקיטוב העצמיים צוברים שינוי פאזה יחסי של 2π. עבור אורך גל λ והפרש אינדקס אפקטיבי Δn, ניתן לכתוב זאת כך:
Lb = λ / |Δn|
עבור אורך גל נתון, שבירה כפולה גדולה יותר מתאימה לאורך פעימה קצר יותר. לכן אורך פעימה הוא אינדיקטור הנדסי שימושי למידת ההפרדה בין שני מצבי הקיטוב.
כיצד מובנה הפריפרינג הדו-שני ב-PM Fiber?
שתי גישות עיצוב נפוצות הן -השבירה הדו-פעמית הנגרמת על ידי מתח וגיאומטריה-שבירה כפולה. שניהם יוצרים הבדל יציב בין מדדי השבירה האפקטיביים של שני מצבי הקיטוב האורתוגונלי. מחקר מוקדם של אופטיקה יישומית בהשוואה ישירהסיבים-המושרים ואליפטיים-לקיטוב הליבה-שומרים על סיבים, כולל התנהגות-אורך הקצב שלהם.
מתח-שבירה דו-פעמית הנגרמת: פנדה וקשת-סיבי קשירה
בסיבי PM-הנגרמת על ידי מתח, אזורים המיועדים להפעלת מתח-ממוקמים סביב הליבה. בסיבי PANDA, שני חלקים -המפעילים מתח ממוקמים בצדדים מנוגדים של הליבה. אזורים אלה משתמשים בדרך כלל בהרכבי זכוכית בעלי תכונות התפשטות-תרמיות שונות מהסיליקה שמסביב.
כאשר הסיב מתקרר לאחר הציור, חוסר ההתאמה בהתכווצות תרמית יוצרת שדה מתח שיורי מבוקר על פני הליבה. באמצעות האפקט הפוטואלסטי, המתח הזה מייצר מדדי שבירה שונים לאורך שני כיוונים אורתוגונליים. סיב-קשירת פרפר משתמש בגיאומטריית מתח- שונה כדי להשיג את אותה מטרה בסיסית: שבירה דו ליניארית יציבה וחזקה.
גיאומטריה-התפרצות דו-מובעת: אליפטית-סיבי ליבה
גישה נוספת היא להפוך את הליבה עצמה לאסימטרית, כגון ליבה אליפטית. האסימטריה הגיאומטרית משנה את תנאי הגבול שנראים על ידי שני המצבים המקוטבים האורתוגונלית, מייצרת מדדי שבירה יעילים שונים גם בלי להסתמך על אותו סידור מוטות מתח- המשמש בסיבי PANDA.
התוצאה היא שוב זוג צירי קיטוב-מוגדרים היטב שיכולים לשמור על קיטוב ליניארי משוגר כאשר הקלט מיושר נכון.
מה קורה אם קיטוב הקלט אינו מיושר?
אם אור משוגר בזווית לצירים הראשיים, שדה הקלט מתפרק לרכיבים לאורך שני המצבים העצמיים. לאחר מכן שני המצבים מתפשטים בו זמנית וצוברים פאזה בקצבים שונים.
בזווית שיגור של 45 מעלות, למשל, שני הצירים נרגשים עם אמפליטודות שדה דומות. השלב היחסי ביניהם משתנה עם מרחק ההתפשטות ויכול להגיב גם לשינויים באורך גל וסביבה. לכן הפלט עשוי להפוך אליפטי או להסתובב במקום להישאר במצב הליניארי המקורי.
זו הסיבה שמערכות PM דורשות יישור סיבובי לא רק בנקודת ההשקה אלא גם במחברים ובחבורים. ליסודות החיבור הכלליים, ראהיסודות מחברי סיבים-אופטיים; למפרקים קבועים, מדריך זה להיתוך סיביםמספק רקע חיבור קשור. מחקר עלמצטרף לקיטוב-לשמירה על סיב במצב יחיד-גם מראה מדוע אי יישור ציר במפרק יכול להעביר אנרגיה למצב קיטוב לא רצוי.
כיצד נמדדים ביצועי PM Fiber?
מספר פרמטרים שימושיים בעת ציון או הערכה של מערכת סיבי PM:
- שבירה דו-פעמית (Δn):ההבדל האפקטיבי של אינדקס השבירה- בין שני מצבי הקיטוב העיקריים.
- אורך פעימה:המרחק הנדרש לצבירת פאזה יחסית של 2π בין שני המצבים. אורך פעימה קצר יותר מצביע בדרך כלל על שבירה דו חזקה יותר באותו אורך גל.
- יחס הכחדת קיטוב (PER):מדד לכמה כוח אופטי נשאר בקיטוב הרצוי ביחס לקיטוב האורתוגונלי. PER גבוה יותר מצביע על טוהר קיטוב טוב יותר.
- הצלבת קיטוב:כמות הכוח הלא רצוי המצורף מהציר העצמי המשוגר אל הציר העצמי האורתוגונלי.
- יישור ציר:הדיוק הסיבובי בין קיטוב הקלט, צירי הסיבים, מפתחות המחברים וכיוון החבור.
מדידות ספציפיות ל--PM שונות מבדיקות התאמה כלליות של כבלים כגון הנחתה, אובדן הכנסת, ניתוח OTDR, בדיקות מתיחה ובדיקות סביבתיות. סקירה כללית של Hengtong עלבדיקת כבלים-אופטיים בסיביםמסביר את קטגוריות הבדיקה האופטיות והמכניות הרחבות יותר.
היכן משתמשים בקיטוב-תחזוקת סיבים?
סיבי PM משמש כאשר סחיפה בלתי מבוקרת של קיטוב תפחית את דיוק המדידה, תפריע לאפונון או יערער את היציבות של מערכת אופטית. יישומים אופייניים כוללים גירוסקופים סיבים אופטיים, חיישנים אינטרפרומטריים, מערכות אופטיות קוהרנטיות, אספקת לייזר, לייזרים סיבים וציוד בדיקה רגיש לקיטוב.
ברבות מהמערכות הללו, בחירת הסיבים היא רק חלק אחד מהעיצוב. הנתיב האופטי השלם חייב גם לשמור על אוריינטציה של הציר דרך צמות, מחברים, חיבורים, מחברים ורכיבים אחרים.
PM Fiber לעומת Standard Single-מצב סיבים
סיב רגיל במצב יחיד- מנחה מצב מרחבי אחד אך עדיין תומך בשני מצבי קיטוב אורתוגונליים. שבירה כפולה אקראית קטנה לאורך סיבים רגילים עלולה לגרום למצב הקיטוב להתפתח באופן בלתי צפוי עם טמפרטורה, כיפוף ומתח.
סיב PM פועל בדרך כלל במצב מרחבי יחיד, אך השבירה הדו-פעמית החזקה שלו במתכוון מפרידה את שני מצבי הקיטוב העצמיים מספיק כדי להפחית את הצימוד ביניהם. זוהי הסיבה המהותית לכך שסיבי PM יכולים לשמור על קיטוב ליניארי נבחר בעוד שסיבי מצב יחיד- רגילים בדרך כלל אינם יכולים להבטיח את אותה כיוון קיטוב במוצא שלו.
לקבלת רקע ברמת-מוצר על סיבים אופטיים קונבנציונליים, אתה יכול גם לעיין ב-Hengtong'sתיק סיבים אופטיים.
שאלות נפוצות
האם סיב PM שומר על מצב קיטוב כלשהו?
לא. סיב PM נועד בעיקר לשמור על קיטוב ליניארי המשוגר לאורך אחד הצירים העיקריים שלו. אם שני הצירים נרגשים, השלב היחסי בין המצבים משתנה במהלך ההתפשטות, כך שמצב הפלט יכול להשתנות.
מה ההבדל בין הציר המהיר לציר האיטי?
לציר המהיר יש את מקדם השבירה האפקטיבי הנמוך יותר ולכן מהירות הפאזה הגבוהה יותר. לציר האיטי יש מקדם השבירה האפקטיבי הגבוה יותר ומהירות הפאזה נמוכה יותר. יחד הם יוצרים את שני הצירים הכפולים העיקריים של הסיב.
מה קורה אם אור משוגר ב-45 מעלות לצירי PM?
שני מצבי הקיטוב העצמי נרגשים. מכיוון שהם מתפשטים עם קבועי פאזה שונים, הפאזה היחסית שלהם משתנה לאורך הסיב, כך שקיטוב הפלט בדרך כלל לא יישאר באותו מצב ליניארי כמו הקלט.
האם סיבי PM זהים לסיבים מקטבים?
לא. סיב PM נועד להנחות את שני מצבי הקיטוב האורתוגונלי תוך דיכוי הצימוד ביניהם. סיב מקטב או קיטוב יחיד- מתוכנן כך שקיטוב אחד מועדף מאוד או שהקיטוב האורתוגונלי מוחלש מאוד.
האם כיפוף או שינויי טמפרטורה יכולים להשפיע על סיבי PM?
כֵּן. סיבי PM עמידים יותר לשינויי קיטוב הנגרמים על ידי הפרעות סביבתיות טיפוסיות, אך הוא אינו חסין בפני מתח חמור, כיפוף חזק, מתח מחברים, שחבור לקוי או אי יישור ציר. השפעות אלו יכולות להגביר את ההצלבה ולהפחית את ה-PER.
מה יש לציין בעת רכישת מכלול סיבי PM?
מפרטים שימושיים כוללים אורך גל הפעלה, עיצוב סיבי PM, הנחתה, אורך פעימה או שבירה דו-פעמית, יעד PER או הצלבה, סוג המחבר, כיוון המחבר-ל-ציר הציר, אורך הסיבים, דרישות הציפוי או המעיל, ודוח הבדיקה הנדרש. אם הפרויקט שלך כולל גם מכלולי סיבים אופטיים- מותאמים אישית או שילוב כבלים,צור קשר עם Hengtongעם היישום והמפרטים הנדרשים כך שניתן לאשר את היכולת המתאימה לפני הצעת המחיר.
תַקצִיר
קיטוב-השמירה על סיבים אינו "נועל" את הקיטוב על ידי ביטול השבירה הדו-פעמית. הוא עושה את ההפך: הוא יוצר שבירה דו-פעמית חזקה ומבוקרת כך שלשני האופנים העצמיים של הקיטוב האורתוגונלי יש קבועי התפשטות שונים במידה מספקת. כאשר אור משוגר לאורך ציר עיקרי אחד, הפרדה זו מדכאת צימוד מצבים לא רצוי ומסייעת לשמר קיטוב ליניארי.
המפתחות המעשיים פשוטים: בחרו בעיצוב PM מתאים, הבינו את הצירים המהירים והאיטיים שלו, השתמשו באורך פעימה ובהצלבה קיטוב או ב-PER כמחווני ביצועים, ושמרו על יישור סיבובי מדויק דרך כל שיגור, מחבר וחיבור בנתיב האופטי.