원형 PM 섬유
원형 복굴절의 개념이 광섬유에 도입될 수 있으므로 두 개의 직각 편광 모드가 소위 원형 PM 광섬유인 광섬유 --에서 시계 방향과 반시계 방향으로 원형 편광됩니다. 원형(축 대칭) 광섬유에서 링 복굴절을 달성하는 가장 일반적인 방법은 광섬유를 비틀는 것입니다. 이는 시계 방향과 시계 반대 방향으로 진동하는 원형 편광 모드 사이의 전파 상수에 차이를 생성합니다. 따라서 이 두 원편파의 모드는 분리됩니다. 또한 외부 응력이 섬유 길이 방향의 방위각을 변경하여 섬유에 링 복굴절을 생성할 수 있다고 생각할 수도 있습니다. 광섬유가 꼬이면 비틀림 응력이 발생하여 왜곡과 관련된 광학 특성이 발생합니다.
섬유의 섬유 코어는 클래딩의 나선형 경로를 따라 놓일 수도 있으므로 링 복굴절도 얻을 수 있습니다. 이로 인해 빛은 나선형 경로를 따라 이동하여 광학 회전을 형성합니다. 복굴절은 기하학의 영향으로 인해 달성될 수 있습니다. 이러한 광섬유는 단일 모드 광섬유로 사용될 수 있으며 고차 모드에서는 상대적으로 높은 손실을 유발합니다.
나선형 섬유 코어 구조를 가진 환형 PM 섬유는 패러데이 효과(Faraday Effect)에 따른 전류 감지 분야에 사용될 수 있습니다. 광섬유는 바이메탈 막대와 미리 형성된 튜브를 사용하여 만들 수 있으며, 이는 미리 형성된 튜브를 회전시켜 섬유를 그리는 동안 나선형을 형성합니다.
선형 PM 섬유
LINEAR PM 광섬유에는 단일 편광 유형과 복굴절 유형의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 두 가지 기본 편파 모드와 비교하여 단일 편파 모드의 주요 특징은 전송 손실이 크다는 것입니다. 복굴절 섬유 유형의 경우 주 진동 모드에서 두 편광 모드 사이의 전파 상수는 분명히 다릅니다. 선형 편광을 유지하기 위해 다중 광섬유 설계를 사용할 수 있으며 이에 대해서는 나중에 설명합니다.
에지 슬롯 및 에지 터널 선형 PM 섬유
에지-슬롯 광섬유는 클래딩 지수보다 낮은 굴절률을 갖는 두 개의 슬롯을 통합합니다. 슬롯은 중앙 파이버 코어의 양쪽에 위치합니다. 이 유형의 섬유는 X축을 따라 W자형 굴절률 분포를 갖고 Y축을 따라 계단식 굴절률 분포를 갖습니다. 에지-터널 광섬유는 에지-슬롯 구조의 특별한 예입니다. 이러한 선형 PM 섬유에서는 기하학적 이방성이 섬유 코어에 도입되어 복굴절 섬유를 얻습니다.
응력을 받는 구성요소가 있는 선형 PM 섬유
섬유에 높은 복굴절을 도입하는 효과적인 방법은 이중 기하학적 대칭을 갖는 불균일 응력을 섬유 코어에 도입하는 것입니다. 광탄성 효과의 결과로 응력은 섬유 코어의 굴절률을 변화시키며, 이는 복굴절 결과뿐만 아니라 섬유 스핀들을 따른 편광 패턴을 통해 관찰할 수 있습니다. 필요한 응력은 섬유 코어 반대쪽 클래딩 영역에 위치한 동일하고 독립적으로 응력을 받는 두 개의 구성 요소(SAP)를 사용하여 얻을 수 있습니다. 따라서 SAP의 굴절률이 클래딩의 굴절률보다 낮거나 같은 한 SAP를 통한 2차 진동 모드는 없습니다.
SAP에 사용되는 가장 일반적인 모양은 나비 넥타이 모양과 원입니다. 이 섬유를 각각 나비넥타이 섬유와 팬더 섬유라고 합니다. 이 두 섬유의 단면은 아래 그림에 나와 있습니다. 이러한 섬유에 사용된 모달 복굴절은 기하학적이고 응력으로 인한 복굴절을 나타냅니다. 기하학적 복굴절은 매우 작으며 원형 코어 섬유의 경우 무시할 수 있습니다. SAP가 섬유 코어에 가깝게 배치되면 이러한 섬유 코어의 복굴절이 향상될 수 있지만 특히 재료가 위에 있는 경우 섬유 손실이 증가하지 않도록 섬유 코어에 매우 가깝게 배치해야 합니다. SAP는 이산화규소가 아닙니다. Panda 광섬유는 더 높은 모드 복굴절, 매우 낮은 손실 및 낮은 누화를 달성하도록 개선되었습니다.
팁: 현재 가장 인기 있는 PM은섬유업계에서는 둥근 팬더 섬유가 있습니다. Panda 섬유는 다른 PM 섬유에 비해 많은 장점 중 하나는 기존 단일 모드 섬유에 비해 섬유 크기와 개구수입니다. 두 가지 유형의 조명을 모두 사용할 때 장치의 손실이 최소화됩니다.
타원형 구조의 선형 PM 섬유
세 가지 유형의 광학 구조, 즉 타원형 코어, 타원형 클래딩 및 타원형 외장 광섬유에 대한 실제 저손실 단일 편광 광섬유에 대한 첫 번째 제안된 실험 연구가 수행되었습니다. 타원 광섬유 코어 케이블의 초기 연구에는 편광 복굴절 계산이 포함됩니다. 첫 번째 단계에서는 직사각형 유전체 도파관을 사용하여 타원형 코어 섬유의 복굴절을 추정합니다. 최초로 PM 섬유를 이용한 실험에서는 아령 모양의 섬유 코어를 갖는 일종의 섬유를 제조하였다. 광섬유 코어 클래딩의 굴절률 차이를 증가시켜 편광 비트 길이를 줄일 수 있습니다. 그러나 실제 적용상의 한계로 인해 굴절률 차이를 너무 크게 늘릴 수는 없습니다. 굴절률 차이를 늘리면 투과 손실이 발생하고 코어 반경을 줄여야 하므로 접합이 더욱 어려워집니다. 타원형 섬유의 일반적인 복굴절 값은 타원형 클래딩 섬유의 복굴절 값보다 높습니다. 그러나 타원형 섬유 코어의 손실은 타원형 클래딩의 손실보다 높습니다.섬유.
굴절률 변조 기능을 갖춘 선형 PM 섬유
두 직각 진동의 차단 파장을 분리하는 단일 편광 광섬유의 경우 주파수 대역폭을 늘리는 방법은 하나의 편광 상태만 차단에 있도록 허용하는 굴절률 분포를 선택하는 것입니다. 높은 복굴절은 3층 타원형 단면 섬유의 내부 클래딩 지수에 각도 변조를 도입하여 달성할 수 있습니다. 3층 타원형 단면 광섬유 연구에서는 직사각형 광섬유 코어 도파관을 기준 구조로 가정하는 섭동 접근법이 채택되었습니다. 단일 편광 작업에서 타원형 섬유의 3개 층에 대한 복굴절 테스트는 내부 클래딩 지수의 적절한 각도 변조가 복굴절을 향상시키고 파장 범위를 확장할 수 있음을 보여줍니다.
굴절률 분포를 나비 프로파일이라고 합니다. 이는 일관된 광섬유 코어와 광섬유 코어를 둘러싼 클래딩으로 구성된 비대칭 W 윤곽입니다. 클래딩에서 등고선은 NCL의 최대값을 가지며 반경과 각도가 위쪽으로 변화하고 X축을 따라 최대 하강 조건을 갖습니다. 단일 모드 단일 편광 작동을 실현하기 위해 이 모양에는 두 가지 속성이 있습니다. 첫째, 모양이 비대칭이므로 직각으로 두 가지 주요 진동 모드의 전파 상수가 달라지고, 둘째, 성 내부의 감쇠로 인해 각 모드에 차단 파장이 있습니다. 버터플라이 섬유는 전도성이 약하므로 스칼라 파동 방정식에 대한 답을 사용하여 모드 필드와 전파 상수를 결정할 수 있습니다. 대답은 삼각함수와 마티유 함수와 관련이 있는데, 이는 클래딩의 가로 좌표 상관 관계를 설명하는 데 사용됩니다.섬유 코어. 이러한 함수는 서로 직교하지 않으므로 서로 다른 영역의 모달 필드를 설명하고 경계 조건을 충족하려면 무한한 함수 집합이 필요합니다. 표준 주파수 V와 비교한 결과 기하 복굴절 그래프는 굴절률이 X축을 따라 감소하는 정도가 비대칭성을 증가시켜 복굴절의 최대값과 V값을 증가시키는 것을 보여줍니다. 복굴절의 피크 값은 비원형 섬유의 특징입니다. 모드 복굴절은 섬유에 이방성을 도입하여 향상시킬 수 있습니다. 이방성의 경우 모드의 두 편광에 서로 다른 굴절률 분포를 할당하여 얻을 수 있습니다. 기하학적 복굴절은 이방성 복굴절보다 작습니다. 그러나 나비 모양 클래딩의 강하는 진동하는 주 모드 차단 파장에 이중 편광을 제공할 수 있으며, 이는 단일 편광 단일 모드 작동을 달성할 수 있는 파장 창으로 분리됩니다.
