Fibra PM redonda
El concepto de birrefringencia circular se puede introducir en la fibra, por lo que los dos modos de polarización en ángulo recto se polarizan circularmente en sentido horario y antihorario en la fibra, la llamada fibra circular PM. La forma más común de lograr la birrefringencia de anillo en una fibra óptica circular (simétrica axialmente) es torcer la fibra, lo que produce una diferencia en las constantes de propagación entre el modo principal oscilante de polarización circular en sentido horario y antihorario. Por tanto, los modos de estas dos ondas polarizadas circularmente se desacoplan. También se puede considerar que la tensión externa puede cambiar el ángulo azimutal en la dirección de la longitud de la fibra, lo que puede generar birrefringencia de anillo en la fibra. Si se retuerce una fibra óptica, se genera una tensión de torsión, lo que da como resultado propiedades ópticas asociadas con la distorsión.
El núcleo de fibra de la fibra también se puede colocar a lo largo del camino en espiral en el revestimiento, de modo que también se puede obtener la birrefringencia del anillo. Esto hace que la luz viaje a lo largo de una trayectoria en espiral, formando una rotación óptica. La birrefringencia se puede lograr solo debido a la influencia de la geometría. Una fibra de este tipo se puede utilizar como fibra de modo único y provocará pérdidas relativamente altas en el modo de orden superior.
La fibra PM anular con estructura de núcleo de fibra helicoidal se puede utilizar en el campo de la detección de corriente según el efecto Faraday. Las fibras ópticas se pueden fabricar utilizando varillas bimetálicas y tubos preformados, que hacen girar los tubos preformados para formar espirales durante el estiramiento de la fibra.
Fibra PM lineal
Hay dos tipos principales de fibra lineal PM, a saber, el tipo de polarización única y el tipo de birrefringencia. En comparación con los dos modos de polarización básicos, la característica principal del modo de polarización única es que tiene una gran pérdida de transmisión. Para los tipos de fibra de birrefringencia, las constantes de propagación entre los dos modos de polarización en el modo principal de oscilación son obviamente diferentes. Se pueden utilizar varios diseños de fibra óptica para mantener la polarización lineal, que se analizará más adelante.
Ranuras de borde y túneles de borde fibra lineal PM
La fibra de ranura de borde integra dos ranuras con un índice de refracción menor que el índice de revestimiento. Las ranuras están ubicadas en dos lados del núcleo de fibra central. Este tipo de fibra tiene una distribución del índice de refracción en forma de W a lo largo del eje X y una distribución del índice de refracción escalonada a lo largo del eje Y. La fibra de túnel de borde es un ejemplo especial de estructura de ranura de borde. En estas fibras PM lineales, se introduce anisotropía geométrica en el núcleo de la fibra para obtener fibras de birrefringencia.
Fibra PM lineal con componentes estresados
Un método eficaz para introducir una alta birrefringencia en la fibra es introducir la tensión no uniforme con doble simetría geométrica en el núcleo de la fibra. Como resultado del efecto fotoelástico, la tensión cambia el índice de refracción del núcleo de la fibra, que se puede observar a través del patrón de polarización a lo largo del huso de la fibra, así como los resultados de la birrefringencia. La tensión requerida se puede obtener utilizando dos componentes sometidos a tensión igual e independientemente (SAP) ubicados en la región de revestimiento opuesta al núcleo de la fibra. Por lo tanto, siempre que el índice de refracción de los SAP sea menor o igual que el índice de refracción del revestimiento, no habrá modo de oscilación secundaria a través de los SAP.
Las formas más comunes utilizadas para los SAP son la forma de pajarita y el círculo. Estas fibras se denominan fibras de pajarita y panda, respectivamente. Las secciones transversales de estas dos fibras se muestran en la figura siguiente. La birrefringencia modal utilizada en estas fibras representa la birrefringencia geométrica y la inducida por tensión. La birrefringencia geométrica es muy pequeña y puede ignorarse para la fibra de núcleo circular. Se ha demostrado que la birrefringencia de estos núcleos de fibra se puede mejorar cuando los SAP se colocan cerca del núcleo de la fibra, pero debe colocarse muy cerca del núcleo de la fibra para que no aumente la pérdida de fibra, especialmente si el material está sobre los SAP no son dióxido de silicio. La fibra Panda se ha mejorado para lograr una birrefringencia de modo más alto, muy baja pérdida y baja diafonía.
Consejo: en la actualidad, la fibra PM más popular en la industria es la fibra Panda redonda. La fibra Panda, una de las muchas ventajas sobre otras fibras de PM, es el tamaño de la fibra y la apertura numérica en comparación con las fibras monomodo convencionales. Se garantiza una pérdida mínima en el dispositivo cuando se utilizan ambos tipos de luz.
Fibra PM lineal con estructura elíptica
Se ha llevado a cabo el primer estudio experimental propuesto de fibras prácticas de polarización única de baja pérdida en tres tipos de estructuras ópticas: núcleo elíptico, revestimiento elíptico y fibra con vaina elíptica. La investigación inicial del cable con núcleo de fibra elíptica implica el cálculo de la birrefringencia de polarización. En la primera etapa, la guía de ondas dieléctrica rectangular se usa para estimar la birrefringencia de la fibra de núcleo elíptico. En el experimento de usar fibra de PM por primera vez, se fabricó una especie de fibra con núcleo de fibra en forma de mancuerna. La longitud del latido de polarización se puede reducir aumentando la diferencia del índice de refracción del revestimiento del núcleo de la fibra. Sin embargo, debido a las limitaciones de la aplicación práctica, no es posible aumentar demasiado la diferencia del índice de refracción. El aumento de la diferencia del índice de refracción da como resultado pérdidas de transmisión y el empalme se vuelve más difícil porque se debe reducir el radio del núcleo. El valor de birrefringencia típico de la fibra elíptica es más alto que el de la fibra de revestimiento elíptico. Pero la pérdida de núcleo de fibra elíptica es mayor que la de la fibra de revestimiento elíptica.
Fibra PM lineal con modulación del índice de refracción
Para una fibra monopolarizada que aísla la longitud de onda de corte de dos oscilaciones en ángulo recto, un método para aumentar su ancho de banda de frecuencia es seleccionar una distribución de índice de refracción que solo permita que un estado de polarización esté en el corte. La alta birrefringencia se puede lograr introduciendo modulación angular en el índice de revestimiento interior de la fibra de sección transversal elíptica de tres capas. En el estudio de fibras ópticas de sección transversal elíptica de tres capas, se adopta un enfoque de perturbación, en el que se asume como estructura de referencia la guía de ondas de núcleo de fibra rectangular. En la operación de polarización simple, las pruebas de birrefringencia en tres capas de fibra elipsoidal muestran que la modulación angular adecuada del índice de revestimiento interno puede mejorar la birrefringencia y extender el rango de longitud de onda.
La distribución del índice de refracción se denomina perfil de mariposa. Este es un contorno W asimétrico, que se compone de un núcleo de fibra consistente y el revestimiento que rodea el núcleo de fibra. En el revestimiento, el contorno tiene el valor máximo de NCL, y cambia hacia arriba en radio y ángulo, y tiene la condición máxima descendente a lo largo del eje X. Hay dos propiedades de esta forma para realizar una operación de polarización única monomodo. Primero, la forma es asimétrica, lo que hará que las constantes de propagación de los dos modos principales de oscilación en ángulos rectos sean diferentes, y segundo, la atenuación dentro del castillo asegura que cada modo tenga una longitud de onda de corte. Las fibras de mariposa tienen una conductividad débil, por lo que la respuesta a la ecuación de onda escalar se puede utilizar para determinar el campo modal y la constante de propagación. La respuesta se relaciona con las funciones trigonométricas y las funciones de Mathieu, que se utilizan para explicar la correlación de coordenadas transversales en el revestimiento del núcleo de la fibra. Estas funciones no son ortogonales entre sí, lo que requiere un conjunto infinito de funciones para dar cuenta de los campos modales en diferentes regiones y satisfacer las condiciones de frontera. El gráfico de birrefringencia geométrica resultante, comparado con la frecuencia estándar V, muestra que el grado en que el índice de refracción disminuye a lo largo del eje X aumenta la asimetría, aumentando así los valores máximo y V de la birrefringencia. El valor máximo de birrefringencia es característico de las fibras no circulares. La birrefringencia de modo se puede mejorar introduciendo anisotropía en la fibra. Para la anisotropía, se puede lograr asignando diferentes distribuciones de índice de refracción a las dos polarizaciones de un modo. La birrefringencia geométrica es menor que la birrefringencia anisotrópica. Sin embargo, la caída en el revestimiento en forma de mariposa puede proporcionar doble polarización a la longitud de onda de corte del modo principal oscilante, que está separada por una ventana de longitud de onda en la que es posible lograr una operación monomodo de polarización única.
