Fibra PM redonda
O conceito de birrefringência circular pode ser introduzido na fibra, de modo que os dois modos de polarização em ângulo reto são polarizados circularmente no sentido horário e anti-horário na fibra -- a chamada fibra PM circular. A maneira mais comum de obter birrefringência de anel em uma fibra óptica circular (axialmente simétrica) é torcer a fibra, o que produz uma diferença nas constantes de propagação entre o modo principal oscilante de polarização circular nas direções horária e anti-horária. Assim, os modos dessas duas ondas circularmente polarizadas são desacoplados. Também pode ser considerado que a tensão externa pode alterar o ângulo azimutal na direção do comprimento da fibra, o que pode gerar birrefringência do anel na fibra. Se uma fibra óptica for torcida, é gerada uma tensão de torção, resultando em propriedades ópticas associadas à distorção.
O núcleo da fibra também pode ser colocado ao longo do caminho espiral no revestimento, de modo que a birrefringência do anel também possa ser obtida. Isso faz com que a luz viaje ao longo de um caminho espiral, formando uma rotação óptica. A birrefringência só pode ser alcançada devido à influência da geometria. Essa fibra pode ser usada como fibra monomodo e causará perdas relativamente altas no modo de alta ordem.
A fibra PM anular com estrutura de núcleo de fibra helicoidal pode ser usada no campo de detecção de corrente de acordo com o Efeito Faraday. As fibras ópticas podem ser feitas usando hastes bimetálicas e tubos pré-formados, que giram os tubos pré-formados para formar espirais durante a trefilação das fibras.
Fibra PM linear
Existem dois tipos principais de fibra LINEAR PM, nomeadamente tipo de polarização única e tipo birrefringência. Comparado com os dois modos básicos de polarização, a principal característica do modo de polarização única é que ele apresenta uma grande perda de transmissão. Para tipos de fibras birrefringentes, as constantes de propagação entre os dois modos de polarização no modo principal de oscilação são obviamente diferentes. Vários designs de fibra óptica podem ser usados para manter a polarização linear, que será discutida posteriormente.
Slots de borda e túneis de borda de fibra PM linear
A fibra edge-slot integra duas ranhuras com índice de refração inferior ao índice de revestimento. Os slots estão localizados nos dois lados do núcleo central da fibra. Este tipo de fibra tem uma distribuição de índice de refração em forma de W ao longo do eixo X e uma distribuição de índice de refração escalonada ao longo do eixo Y. A fibra edge-túnel é um exemplo especial de estrutura edge-slot. Nessas fibras PM lineares, a anisotropia geométrica é introduzida no núcleo da fibra para obter fibras de birrefringência.
Fibra PM linear com componentes estressados
Um método eficaz para introduzir alta birrefringência na fibra é introduzir a tensão não uniforme com dupla simetria geométrica no núcleo da fibra. Como resultado do efeito fotoelástico, a tensão altera o índice de refração do núcleo da fibra, que pode ser observado através do padrão de polarização ao longo do fuso da fibra, bem como pelos resultados da birrefringência. A tensão necessária pode ser obtida usando dois componentes tensionados de forma igual e independente (SAPs) localizados na região de revestimento oposta ao núcleo da fibra. Portanto, enquanto o índice de refração dos SAPs for menor ou igual ao índice de refração do revestimento, não haverá modo de oscilação secundária através dos SAPs.
Os formatos mais comuns usados para SAPs são o formato de gravata borboleta e o círculo. Essas fibras são chamadas de fibras de gravata borboleta e de panda, respectivamente. As seções transversais dessas duas fibras são mostradas na figura abaixo. A birrefringência modal utilizada nessas fibras representa birrefringência geométrica e induzida por estresse. A birrefringência geométrica é muito pequena e pode ser ignorada para a fibra com núcleo circular. Foi demonstrado que a birrefringência destes núcleos de fibra pode ser melhorada quando os SAPs são colocados próximos ao núcleo da fibra, mas deve ser colocado muito próximo ao núcleo da fibra para que não haja aumento na perda de fibra, especialmente se o material em os SAPs não são dióxido de silício. A fibra Panda foi aprimorada para atingir birrefringência de modo mais alto, perda muito baixa e baixa diafonia.
Dica: Atualmente, o PM mais popularfibrana indústria está a fibra redonda Panda. A fibra Panda, uma das muitas vantagens sobre outras fibras PM, é o tamanho da fibra e a abertura numérica em comparação com as fibras monomodo convencionais. A perda mínima no dispositivo é garantida ao usar ambos os tipos de luz.
Fibra PM linear com estrutura elíptica
Foi realizado o primeiro estudo experimental proposto de fibras práticas de polarização única de baixa perda em três tipos de estruturas ópticas: núcleo elíptico, revestimento elíptico e fibra de bainha elíptica. As primeiras pesquisas de cabos com núcleo de fibra elíptica envolvem o cálculo da birrefringência de polarização. Na primeira etapa, o guia de ondas dielétrico retangular é utilizado para estimar a birrefringência da fibra do núcleo elíptico. No experimento de utilização da fibra PM pela primeira vez, foi fabricada uma espécie de fibra com núcleo de fibra em formato de haltere. O comprimento do batimento de polarização pode ser reduzido aumentando a diferença do índice de refração do revestimento do núcleo da fibra. No entanto, devido a limitações práticas de aplicação, não é possível aumentar muito a diferença do índice de refração. Aumentar a diferença do índice de refração resulta em perdas de transmissão e a emenda torna-se mais difícil porque o raio do núcleo deve ser reduzido. O valor típico de birrefringência para fibra elíptica é maior do que para fibra de revestimento elíptico. Mas a perda do núcleo de fibra elíptica é maior do que a do revestimento elípticofibra.
Fibra PM linear com modulação de índice de refração
Para uma fibra polarizada única que isola o comprimento de onda de corte de duas oscilações em ângulo reto, um método para aumentar sua largura de banda de frequência é selecionar uma distribuição de índice de refração que permita apenas que um estado de polarização esteja no corte. A alta birrefringência pode ser alcançada através da introdução de modulação angular no índice de revestimento interno da fibra de seção transversal elíptica de três camadas. No estudo de fibras ópticas de seção transversal elíptica de três camadas, é adotada uma abordagem de perturbação, na qual o guia de ondas com núcleo de fibra retangular é assumido como estrutura de referência. Na operação de polarização única, testes de birrefringência em três camadas de fibra elipsoidal mostram que a modulação angular adequada do índice de revestimento interno pode aumentar a birrefringência e estender a faixa de comprimento de onda.
A distribuição do índice de refração é chamada de perfil borboleta. Este é um contorno W assimétrico, composto por um núcleo de fibra consistente e pelo revestimento que envolve o núcleo de fibra. No revestimento, o contorno tem o valor máximo de NCL, e muda para cima em raio e ângulo, e tem a condição máxima descendente ao longo do eixo X. Existem duas propriedades deste formato para realizar a operação de polarização única de modo único. Primeiro, a forma é assimétrica, o que tornará diferentes as constantes de propagação dos dois modos principais de oscilação em ângulos retos e, segundo, a atenuação dentro do castelo garante que cada modo tenha um comprimento de onda de corte. As fibras borboleta têm uma condutividade fraca, portanto a resposta à equação da onda escalar pode ser usada para determinar o campo de modo e a constante de propagação. A resposta está relacionada às funções trigonométricas e às funções de Mathieu, que são usadas para explicar a correlação de coordenadas transversais no revestimento donúcleo de fibra. Estas funções não são ortogonais entre si, o que requer um conjunto infinito de funções para dar conta dos campos modais em diferentes regiões e para satisfazer as condições de contorno. O gráfico de birrefringência geométrica resultante, comparado com a frequência padrão V, mostra que o grau em que o índice de refração diminui ao longo do eixo X aumenta a assimetria, aumentando assim os valores máximo e V da birrefringência. O valor máximo da birrefringência é característico de fibras não circulares. A birrefringência modal pode ser melhorada introduzindo anisotropia na fibra. Para anisotropia, isso pode ser alcançado atribuindo diferentes distribuições de índice de refração às duas polarizações de um modo. A birrefringência geométrica é menor que a birrefringência anisotrópica. No entanto, a queda no revestimento em forma de borboleta pode fornecer polarização dupla para o comprimento de onda de corte do modo principal oscilante, que é separado por uma janela de comprimento de onda na qual é possível obter operação de modo único de polarização única.
