Introducción a la polarización
Cuando la luz pasa a través de un punto en el espacio, la dirección y amplitud del campo eléctrico oscilante recorre una trayectoria 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 del campo eléctrico en función del tiempo, de acuerdo con el patrón trazado a lo largo 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 radiocomunicación y medición de fibra óptica es un dispositivo capaz de analizar la interferencia entre dos tipos de ondas luminosas. No podemos utilizar la información que da la interferencia a menos que las amplitudes de las combinaciones se mantengan estables en el tiempo, es decir, que 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,fibras ópticasque 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 la posible flexión de la fibra y 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 a medida que 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 solucionar 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, permanecerá así incluso si la fibra se dobla. Según 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 el encuentro relativo de los modos involucrados tiende a desviarse rápidamente. Por lo tanto, siempre que cualquier interferencia a lo largo de la luz tenga un componente espacial de Fourier efectivo (y un número de onda correspondiente a la diferencia entre las constantes de propagación de los dos modos), se puede adaptar efectivamente 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. Entonces, el principio de la fibra PM marca la diferencia.
Entre las aplicaciones más comunes de las comunicaciones de larga distancia por fibra óptica, la fibra PM se utiliza para introducir luz de un lugar a otro en estado de polarización lineal. Para lograr este resultado, se deben cumplir varias condiciones. La fibra de entrada debe estar altamente polarizada para evitar transmitir 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 enla fibra opticadebe estar alineado de forma precisa y exacta con el eje principal de una fibra óptica (que suele ser el eje lento en la práctica industrial). Si el cable de ruta de fibra PM está compuesto de fibras segmentadas conectadas mediante conectores de fibra o juntas de empalme, hacer coincidir la rotación y el posicionamiento de las fibras 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 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 utilizar este tipo de fibras es que normalmente 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 PM se utilizan en aplicaciones específicas, como aplicaciones de detección de fibras, interferometría y distribución de claves cuánticas. También se utiliza comúnmente en comunicaciones de larga distancia entre generadores y moduladores láser, que requieren luz polarizada como entrada. Rara vez se utiliza para transmisiones de larga distancia porque la fibra PM es muy cara y tiene una atenuación mayor 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 las fibras PM también debe realizarse con mucho cuidado. Cuando la fibra está fusionada, los ejes X, Y y Z deben estar bien posicionados y el posicionamiento de rotación debe estar bien posicionado para que la barra de tensión pueda posicionarse con precisión.
Otro requisito es que la condición incidente en el extremo de la fibra debe ser consistente con la dirección del eje principal transversal dela fibrasección transversal.
