طول ضرب (BL): تعریف شده به عنوان Lp=λ/B،
طول مورد نیاز برای چرخش 360 درجه نور پلاریزه در فیبر را نشان می دهد. هرچه طول ضربان کمتر باشد، تفاوت سرعت بین محورهای سریع و کند بیشتر است، عملکرد انکسار دوگانه قویتر است. به عنوان شاخصی برای اندازه گیری توانایی فیبر در حفظ انکسار دوگانه، طول ضرب این مزیت را دارد که تحت تأثیر شرایطی مانند طول الیاف، خمش یا کشش قرار نمی گیرد و می تواند به طور مستقیم عملکرد فیبر را منعکس کند.
نسبت خاموشی (ER): به عنوان ER=10log(Pu/Pw) تعریف میشود.
جایی که Pw نشان دهنده انرژی منتقل شده در امتداد محور فرودی و Pu نشان دهنده انرژی جفت شده با جهت محور دیگر است. هرچه نسبت خاموشی کمتر باشد، جفت شدن سیگنال نوری با محور دیگر دشوارتر است. برای مثال، وقتی نسبت خاموشی -30 دسی بل است، نسبت بین انرژی حفظ کننده محور فرودی و جفت انرژی به محور دیگر 1000:1 است. وقتی نسبت خاموشی -20دسی بل باشد، نسبت انرژی 100:1 است.
تضعیف فیبر نگهدارنده پلاریزاسیون
با این حال، از دست دادن پراکندگی عامل اصلی موثر بر تضعیف فیبر پلاریزه است، به ویژه زمانی که ناحیه تنش برای افزایش ضریب انبساط حرارتی شیشه طراحی شده است، انتشار بور در طول کشش دمای بالا منجر به افزایش تضعیف الیاف خواهد شد. شایان ذکر است که محور سرعت فیبر نگهدارنده پلاریزاسیون تفاوت معنی داری در میرایی ندارد.
علل داخلی حساسیت به شکست مضاعف
عیوب ساختاری ناشی از توسعه فیبر نوری:
ساختار هسته فیبر تأثیر مهمی بر عملکرد دوشکستگی دارد. یک هسته کاملاً گرد دارای انکسار دوگانه کم است، در حالی که یک هسته بیضی شکل دوشکستگی بالایی دارد. در الیاف نگهدارنده قطبش دوشکست کم، تغییر شکل هسته ممکن است منجر به نقص ساختاری شود که می تواند با چرخش میله های پیش ساخته کاهش یابد. در فیبر دوشکست بالا، تغییر شکل ناحیه تنش اصلی ترین نقص ساختاری است و تأثیر آن بسیار بیشتر از تغییر شکل هسته است.
اثرات غیر خطی:
اثر کر اغتشاش غیرخطی اصلی است که بر انکسار مضاعف حالت فیبر نگهدارنده قطبش تأثیر می گذارد. اثر کر به ویژه برای الیاف با انکسار دوگانه کم در ورودی توان بالا مهم است. در ورودی های توان کم، مانند ژیروسکوپ های فیبر نوری یا سیستم های انتقال نوری منسجم، اثرات غیرخطی نیز ممکن است باعث ایجاد نویز شوند.
حساسیت به دوشکستگی به دلایل خارجی
شرایط دما:
نوسانات دما یک مشکل جدی در استفاده از فیبر نگهدارنده پلاریزاسیون است. تغییر دما باعث انبساط حرارتی و انقباض سرد فیبر می شود که بر عملکرد دوشکستگی تأثیر می گذارد. برای الیاف نگهدارنده پلاریزاسیون با دو ناحیه تنش بزرگ، تأثیر دما به ویژه قابل توجه است. به منظور کاهش تأثیر دما، می توان از پوشش ضخامت های مختلف، فرآیند بازپخت، انتخاب مواد پوششی مختلف یا تنظیم دوپینگ مواد شیشه ای استفاده کرد.
اختلال مکانیکی:
اختلال مکانیکی تأثیر مستقیمی بر عملکرد انکسار مضاعف فیبر دوشکستگی کم دارد. با این حال، الیاف دوشکست بالا (به ویژه آنهایی که طول ضربان کوتاه دارند) تنش داخلی بالایی دارند و در برابر اثرات تنش خارجی مقاوم هستند. با این حال، بهینهسازی طول ضربان ممکن است نقصها و تنشهای موضعی بیشتری را به همراه داشته باشد. خم شدن و پیچش عموماً تأثیر کمی بر تداخل در الیاف با انکسار زیاد دارد، اما فشار عرضی بزرگترین مشکل است (به عنوان مثال، اگر فیبر برهنه روی یک شکاف V شکل فشار داده شود، تداخل باید تحت تأثیر قرار گیرد و آزیموت 45 درجه بیشترین مشکل را دارد. جهت شدید برای کوپلینگ حالت).
در مورد فیبرهای نوری سیم پیچی، لازم است انکسار مضاعف ایجاد شده توسط پیچش جانبی یا کشش محوری در نظر گرفته شود. علاوه بر این، در مورد شعاع خمشی نسبتاً کوچک، فشار عرضی ناشی از خمش الیاف ناچیز نیست. بهترین راه برای جلوگیری از این اختلالات استفاده از مواد پوشش دهنده خوب است که مطمئناً ضخیم تر است.
اثرات الکترومغناطیسی:
میدان الکترومغناطیسی همچنین انکسار مضاعف را معرفی می کند، جایی که اثر کر با میدان الکتریکی عرضی و اثر فارادی توسط میدان مغناطیسی به دست می آید. این اثرات الکترومغناطیسی را می توان در توسعه جداسازها اعمال کرد، اما باید در کاربردهایی مانند ژیروسکوپ های فیبر نوری از آنها اجتناب شود.
خلاصه مختصر
عملکرد فیبر نگهدارنده پلاریزاسیون تحت تأثیر عوامل بسیاری قرار می گیرد که با یکدیگر تعامل دارند و یک سیستم پیچیده را تشکیل می دهند. به منظور بهینه سازی عملکرد فیبر نگهدارنده پلاریزاسیون، عوامل مختلفی باید به طور جامع و متعادل در نظر گرفته شوند. در مقایسه با فیبر ارتباطی، فیبر نگهدارنده پلاریزاسیون به عنوان جزئی از کاربردهای حسگر باید به برخی شرایط خارجی حساس باشد و در عین حال از حساسیت بیش از حد به شرایط دیگر اجتناب کند. بنابراین، طراحی و توسعه فیبر حفظ پلاریزاسیون دشوار است. با این حال، با توسعه سریع برنامههایی مانند اینترنت اشیا، تقاضا برای فیبرهای تخصصی در حال افزایش است که باعث پیشرفت و نوآوری مداوم در فیبرهای حفظ قطبی و فناوریهای مرتبط خواهد شد.