Im häufigsten Fall handelt es sich um eine optische Faser, bei der die Polarisation linear polarisierter Lichtwellen, die in die Faser eingeleitet werden, während der Ausbreitung aufrechterhalten wird, wobei es kaum oder gar keine Kreuzkopplung der optischen Leistung zwischen den Polarisationsmodi gibt. Solche Fasern werden in speziellen Anwendungen eingesetzt, bei denen es auf den Erhalt der Polarisation ankommt.

 

 

 

 

Polarisationserhaltende (PM) optische Fasern sind eine Schlüsselkomponente von Glasfasergyroskopen, Geräten, die die Rotation in Raketen, Flugzeugen, Schiffen und Satelliten messen. Dabei handelt es sich um eine Art interferometrischer Sensor, bei dem die Phasendifferenz zwischen zwei Lichtwegen gemessen wird. Die Polarisation des sich in der Faser ausbreitenden Lichts ändert sich allmählich auf unkontrollierte (und wellenlängenabhängige) Weise, was auch von einer eventuellen Biegung der Faser abhängt auf seine Temperatur. Um optische Leistungen zu erzielen, sind spezielle Fasern erforderlich, die von der Polarisation des durch die Faser wandernden Lichts beeinflusst werden. Optische Fasern weisen immer einen gewissen Grad an Doppelbrechung auf, auch wenn sie kreissymmetrisch aufgebaut sind, da in der Praxis immer ein gewisser Grad an Doppelbrechung vorhanden ist mechanische Beanspruchung oder andere Einwirkung, die die Symmetrie bricht. Infolgedessen ändert sich die Polarisation des sich in der Faser ausbreitenden Lichts allmählich auf unkontrollierte (und wellenlängenabhängige) Weise, was auch von einer etwaigen Biegung der Faser und von ihrer Temperatur abhängt.

 

 

 

Prinzip der polarisationserhaltenden (PM) Fasern

 

 

Das genannte Problem kann durch die Verwendung einer polarisationserhaltenden Faser behoben werden, bei der es sich nicht um eine Faser ohne Doppelbrechung handelt, sondern im Gegenteil um eine Spezialfaser mit einer starken eingebauten Doppelbrechung (Faser mit hoher Doppelbrechung oder HIBI-Faser, PM-Faser). Im Allgemeinen werden bei Glasfaser-Telekommunikationsanwendungen PM-Fasern verwendet, um Licht in einem linear polarisierten Zustand von einem Ort zum anderen zu leiten. Um dieses Ergebnis zu erreichen, müssen mehrere Bedingungen erfüllt sein. Das Eingangslicht muss stark polarisiert sein, um zu vermeiden, dass sowohl langsame als auch schnelle Achsenmodi ausgelöst werden, ein Zustand, in dem der Ausgangspolarisationszustand unvorhersehbar ist.

 

 

 

Vorausgesetzt, dass die Polarisation des in die Faser eingekoppelten Lichts auf eine der doppelbrechenden Achsen ausgerichtet ist, bleibt dieser Polarisationszustand auch dann erhalten, wenn die Faser gebogen wird. Das physikalische Prinzip dahinter kann als kohärente Modenkopplung verstanden werden. Die Ausbreitungskonstanten der beiden Polarisationsmoden sind aufgrund der starken Doppelbrechung unterschiedlich, so dass die relative Phase solcher sich gemeinsam ausbreitenden Moden schnell wegdriftet. Daher kann jede Störung entlang der Faser nur dann beide Moden effektiv koppeln, wenn sie eine signifikante räumliche Fourier-Komponente mit einer Wellenzahl aufweist, die der Differenz der Ausbreitungskonstanten der beiden Polarisationsmoden entspricht. Wenn dieser Unterschied groß genug ist, ändern sich die üblichen Störungen in der Faser zu langsam, um eine effektive Modenkopplung zu bewirken. Darüber hinaus müssen Steckverbinder so an den PM-Fasern installiert sein, dass das elektrische Feld nicht durch innere Spannungen verursacht wird auf die unbeabsichtigte Achse der Faser projiziert.

 

 

 

Anwendungen

 

 

PM-Lichtwellenleiter werden in speziellen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in der faseroptischen Sensorik, Interferometrie und Quantenschlüsselverteilung. Sie werden auch häufig in der Telekommunikation für die Verbindung zwischen einem Quelllaser und einem Modulator verwendet, da der Modulator polarisiertes Licht als Eingang benötigt. Sie werden selten für die Übertragung über große Entfernungen verwendet, da PM-Fasern teuer sind und eine höhere Dämpfung als Singlemode-Fasern aufweisen. Optische Fasern können bei der Messung elektrischer Ströme eingesetzt werden, insbesondere als sogenannte optische Stromwandler. Stromsensoren, in denen Lichtwellenleiter zum Einsatz kommen, sind klein, leicht, günstig und sicher. Ihre Empfindlichkeit ist jedoch aufgrund der eingeschränkten magnetooptischen Eigenschaften optischer Fasern eher gering. Darüber hinaus sind diese Sensoren anfällig für Verformungen der optischen Faser. Eine Erhöhung ihrer Empfindlichkeit besteht darin, den Abstand der optischen Faser zu verlängern, auf den das Magnetfeld einwirkt. PM-Fasern werden in Geräten eingesetzt, bei denen der Polarisationszustand nicht driften darf, z. B. als Folge von Temperaturänderungen. Beispiele sind Faserinterferometer und bestimmte Faserlaser. Ein Nachteil bei der Verwendung solcher Fasern besteht darin, dass in der Regel eine exakte Ausrichtung der Polarisationsrichtung erforderlich ist, was die Herstellung aufwändiger macht. Außerdem sind die Ausbreitungsverluste höher als bei Standardfasern, und nicht alle Arten von Fasern lassen sich problemlos in polarisationserhaltender Form erhalten.

 

 

 

Fiber-MART bietet Polarisationskomponenten an, die in optischen Hochleistungsverstärkern und optischen Übertragungssystemen sowie für Tests und Messungen eingesetzt werden können. Die Einkoppelbedingungen an der Endfläche der optischen Faser müssen mit der Richtung der transversalen Hauptachse des Faserquerschnitts übereinstimmen. Der Polarizing Beam Combiner/Splitter (PBC/PBS) von Fiber-Mart ist eine kompakte Hochleistungs-Lichtwellenkomponente, die zwei orthogonale Polarisationssignale zu einem kombiniertAusgangsfaser und kann auch das einfallende Licht in zwei orthogonale Zustände aufteilen. Wir liefern auch den Isolatortyp (IPBC/IPBS), der sowohl die Polarisationsstrahlkombination als auch die optische Isolierung in einer integrierten Komponente bietet. Weitere Informationen finden Sie unter www.fiber-mart.com. Bei Fragen können Sie sich gerne an uns wenden . E-Mail: [email protected]