Introducción a la polarización
A medida que la luz atraviesa un punto en el espacio, la dirección y amplitud del campo eléctrico oscilante se desplaza a lo largo del tiempo. Un vector de campo electromagnético en ángulo recto entre sí en una sección transversal (un plano perpendicular a la dirección de avance) representa una señal de onda de luz polarizada. La polarización se define utilizando el vector de campo eléctrico en función del tiempo, de acuerdo con el patrón trazado a través de la sección transversal. La polarización se puede dividir en polarización lineal, elíptica o circular, de las cuales la polarización lineal es la más simple. La polarización de cualquier tipo es un problema en la transmisión de fibra óptica.
Cualquier sistema de medición de fibra óptica y comunicación por radio es un dispositivo capaz de analizar la interferencia entre dos tipos de ondas de luz. No podemos utilizar la información proporcionada por la interferencia a menos que las amplitudes de las combinaciones se mantengan estables en el tiempo, es decir, las ondas de luz estén en el mismo estado de polarización. En este caso es necesario utilizar fibras ópticas capaces de transmitir estados de polarización estables. Entonces, para resolver este problema, se desarrollaron fibras ópticas que pueden mantener la polarización.
¿Qué es la fibra PM?
La difusión de la polarización de la luz en la fibra se vuelve incontrolada (dependiendo de la longitud de onda) y depende de cualquier flexión de la fibra, así como del estado de temperatura. Se necesitan fibras ópticas especiales para lograr las propiedades ópticas deseadas, que se ven afectadas por la polarización de la luz cuando pasa a través de la fibra. Muchos sistemas, como los interferómetros y sensores de fibra, los láseres de fibra y los moduladores electroópticos, también tienen pérdidas dependientes de la polarización que afectan el rendimiento del sistema. Este problema se puede resolver utilizando fibras ópticas especiales llamadas fibras PM.
El principio de la fibra PM
Si la polarización de la luz emitida en la fibra es coaxial con un eje de birrefringencia, seguirá siéndolo incluso si la fibra está doblada. De acuerdo con el principio de acoplamiento de modo uniforme, se puede entender el principio físico detrás de este fenómeno. Debido al fuerte fenómeno de birrefringencia, las constantes de propagación de los dos modos de polarización son diferentes, por lo que la reunión relativa de los modos involucrados tiende a variar rápidamente. Por lo tanto, siempre que cualquier interferencia a lo largo de la luz tenga un componente de Fourier espacial efectivo (y un número de onda correspondiente a la diferencia entre las constantes de propagación de los dos modos), se puede adaptar eficazmente a ambos modos. Si la diferencia es lo suficientemente grande, la perturbación general de la luz cambiará gradual y lentamente para lograr un acoplamiento de modo efectivo. Por tanto, el principio de la fibra de partículas marca la diferencia.
Entre las aplicaciones más comunes de la comunicación de larga distancia de fibra óptica, la fibra PM se utiliza para introducir luz de un lugar a otro en el estado de polarización lineal. Para lograr este resultado, se deben cumplir varias condiciones. La fibra de entrada debe estar muy polarizada para evitar transmitir los modos de eje lento y eje rápido, en los que el estado de polarización de salida es impredecible.
Por la misma razón, el campo eléctrico de la fibra óptica debe alinearse de forma precisa y precisa con el eje principal de una fibra óptica (que suele ser el eje lento en la práctica industrial). Si el cable de la ruta de fibra de PM está compuesto por fibras segmentadas conectadas por conectores de fibra o empalmes, la rotación y el posicionamiento de la fibra es un problema muy crítico. Además, el conector debe instalarse en la fibra PM, y durante la instalación del conector, la tensión interna generada no provocará que el campo eléctrico se proyecte sobre el eje óptico no utilizado en la fibra.
Aplicaciones de la fibra PM
Las fibras de PM se utilizan en áreas donde no se permite la deriva de polarización, como los cambios de temperatura. Ejemplos de esto son los interferómetros de fibra y algunos láseres de fibra. La desventaja de usar tales fibras es que generalmente requieren una orientación precisa de la polarización, lo que puede causar más problemas. Al mismo tiempo, la pérdida de propagación es mayor que la de las fibras ópticas estándar y es difícil mantener todos los tipos de fibras ópticas en forma de retención de polarización.
Las fibras de PM se utilizan en aplicaciones específicas, como aplicaciones de detección de fibra, interferometría y distribución de claves cuánticas. También se usa comúnmente en comunicaciones de larga distancia entre generadores y moduladores láser, que requieren luz polarizada como entrada. Rara vez se utiliza para la transmisión de larga distancia porque la fibra PM es muy cara y tiene una mayor atenuación que la fibra monomodo.
Requisitos para el uso de fibra PM
Terminal: Cuando el terminal de una fibra PM es un conector óptico, es importante conectar la varilla de tensión al conector, normalmente mediante una llave.
Empalme: El empalme de fibras PM también debe hacerse con mucho cuidado. Cuando la fibra está fusionada, los ejes X, Y y Z deben estar bien posicionados y la posición de rotación debe estar bien posicionada para que la barra de tensión se pueda colocar con precisión.
Otro requisito es que la condición incidente en el extremo de la fibra debe ser coherente con la dirección del eje principal transversal de la sección transversal de la fibra.
