Znanje

Vlakno koje-održava polarizaciju, ili PM vlakno, vrsta je jednomodnog-optičkog vlakna dizajniranog da očuva dvije dobro-definirane ortogonalne polarizacijske osi. Ta dodatna funkcija čini ga zahtjevnijim od konvencionalnih jedno-modnih vlakana u gotovo svakoj fazi njegovog životnog ciklusa. Proizvodnja mora stvoriti i kontrolirati stabilnu dvolomnost; spajanje mora poravnati i optičke jezgre i polarizacijske osi; konektori trebaju kontrolirani odnos između osi vlakna i ključa konektora; a gotov sklop treba provjeriti na polarizacijske performanse, a ne samo na uneseni gubitak.

Zbog toga jednostavno navođenje PM vlakana ne jamči da će gotov sustav dobro održavati polarizaciju. Vlakno, spoj, konektor, postupak sklapanja i metoda ispitivanja doprinose konačnom omjeru polarizacijske ekstinkcije ili PER.

Po čemu se polarizacijsko-održavanje vlakana razlikuje od standardnog jednomodnog-modnog vlakna?

U običnomjedno{0}}modno vlakno, glavna briga za prijenos je održavanje svjetlosti u osnovnom prostornom načinu rada s niskim prigušenjem i prihvatljivom disperzijom. Dva ortogonalna polarizacijska stanja nisu namjerno dovoljno razdvojena da spriječe okolišne poremećaje da promijene stanje polarizacije.

PM vlakno je namjerno napravljeno dvolomno. Njegove dvije glavne polarizacijske osi, koje se obično nazivaju brza os i spora os, imaju različite efektivne indekse loma. Kada se linearno polarizirana svjetlost lansira duž jedne glavne osi, dvolom pomaže u suzbijanju spajanja na ortogonalnu os. Udaljenost na kojoj dva polarizacijska moda akumuliraju faznu razliku od 2π naziva seduljina otkucaja; kraća duljina otkucaja općenito odgovara jačem dvolomu.

PM vlakno pripada široj obitelji vlakanaoptičko vlakno, ali su njegova geometrija i kriteriji prihvaćanja specijaliziraniji. IEC objavljuje posebnu specifikaciju odjeljaka za vlakna-za održavanje polarizacije uIEC 60793-2-70, odražavajući činjenicu da PM vlakno ima zahtjeve koji nadilaze one-opće namjene s jednom-modnom vlaknom.

Zašto je PM vlakno teže proizvesti?

Izazov proizvodnje počinje sa strukturom koja stvara dvolom. U uobičajenom PM vlaknu tipa PANDA-, na primjer, područja-primjenjivanja naprezanja smještena su na suprotnim stranama jezgre. Nakon što se staklo izvuče i ohladi, diferencijalno naprezanje koje stvaraju ta područja stvara snažno dvolomljenje izazvano naprezanjem-. Drugi dizajni PM-a mogu koristiti različite geometrije naprezanja ili strukturnu asimetriju, ali ostaje isti inženjerski cilj: stvoriti dvije stabilne glavne osi i zadržati njihova svojstva dosljednima duž vlakna.

U usporedbi sa standardnim jednom{0}}modnim vlaknom, proizvođač stoga mora kontrolirati nekoliko dodatnih varijabli:

• Naprezanje-primjenom geometrije:veličina, položaj, simetrija i sastav područja-koja stvaraju naprezanje utječu na rezultirajuću dvolomnost.
• Usklađenost jezgre-prema-strukturi:optička jezgra mora ostati točno postavljena u odnosu na strukturu naprezanja tako da su glavne osi predvidljive.
• Dvolom i duljina otkucaja:uvjeti izvlačenja, sastav stakla, geometrija i zaostali napon mogu promijeniti ponašanje-održavanja polarizacije.
• Konzistentnost osi:orijentacija i simetrija unutarnje strukture moraju ostati stabilne duž proizvedene duljine.
• Stabilnost-procesa crtanja:dimenzionalna ili toplinska varijacija tijekom crtanja može utjecati i na obična optička svojstva i na polje naprezanja odgovorno za održavanje polarizacije.
• Dodatna kontrola kvalitete:sama geometrijska mjerenja nisu dovoljna; Svojstva povezana s polarizacijom-također se moraju karakterizirati pod definiranim uvjetima.

Ove dodane kontrole pomažu objasniti zašto PM vlakno zahtijeva strožu procesnu disciplinu od standardnog vlakna. Opća pozadina o proizvodnji vlakana može se pronaći u Hengtongupregled proizvodnje optičkih kabela, dok PM vlakno dodaje poseban izazov kontrole same dvolomne strukture.

Zašto je spajanje PM vlakana teže?

Prilikom spajanja običnih jedno-modnih vlakana, osnovni zadatak poravnanja je dovođenje dviju jezgri u točno bočno i kutno poravnanje prije fuzije. S PM vlaknima, poravnanje jezgre samo je dio posla. Brze i spore osi dvaju vlakana također moraju biti rotacijski poravnate.

Ako su jezgre centrirane, ali su glavne osi rotirane jedna u odnosu na drugu, neka optička snaga lansirana u jednu os prvog vlakna spaja se s ortogonalnom osi drugog vlakna. Spoj može pokazivati ​​nizak gubitak unosa, a još uvijek proizvoditi neprihvatljive polarizacijske preslušavanja. Zbog toga konvencionalna procjena gubitka-spojnice ne može sama po sebi potvrditi dobar spoj PM.

Specijalni uređaji za spajanje fuzije mogu koristiti bočno-snimanje ili druge metode-analize profila za identifikaciju unutarnje PM strukture, zatim rotirati jedno ili oba vlakna prije fuzije. Točna metoda snimanja i poravnanja ovisi o dizajnu vlakana i spojnici. Na primjer, FujikurinaFSM-100P dokumentacijaopisuje rotacijske stupnjeve i profil-usklađivanje za PM vlakno, ilustrirajući zašto je za PM rad često potrebna oprema osim osnovnog spajalica-za poravnavanje jezgre.

Za širi uvod u pripremu-spojnica i kontrolu procesa, pogledajte Hengtong'svodič za spajanje optičkih vlakana. PM aplikacije dodaju zahtjev za-rotacijsku os povrh tih standardnih pripremnih koraka.

Kako kutno odstupanje utječe na omjer polarizacijske ekstinkcije?

U idealiziranom spoju gdje je pogreška rotacijske osi jedini izvor preslušavanja, kut neusklađenosti θ dijeli optičku snagu približno prema cos²θ na predviđenoj osi i sin²θ na ortogonalnoj osi. Pod tom pojednostavljenom pretpostavkom, ograničenje PER uzrokovano samo neusklađenošću osi je:

PER ≈ 20 log10 (cot θ)

Odnos je nelinearan, zbog čega nekoliko stupnjeva može biti značajno kada je ciljani PER visok.

Ove vrijednosti su teorijske ilustracije, a ne zajamčeni rezultati spajanja. Stvarni PER također može biti ograničen polarizacijom izvora, nesavršenim dvolomom vlakana, lokalnim naprezanjem, savijanjem, zagrijavanjem spoja, ključem konektora, ulančavanjem komponenti i postavkom mjerenja. Eksperimentalni rad koji je objavila Optica identificirao jegeometrijsko kutno odstupanje dvolomne osikao uzrok izumiranja-degradacija omjera nakon fuzije.

Zašto konektori PM vlakana zahtijevaju poravnanje ključa?

PM konektor treba više od dobrog centriranja jezgre i čiste čeone strane. Njegov mehanički ključ mora imati kontrolirani kutni odnos prema određenoj glavnoj osi vlakna. Inače, dva konektora mogu se mehanički spojiti dok njihove osi polarizacije ostaju rotacijski pomaknute.

Ključna konvencija bi stoga trebala biti definirana u specifikaciji sklopa. Ovisno o proizvodu i proizvođaču, ključ se može odnositi na sporu ili brzu os; nije sigurno pretpostaviti da svaka skupština PM-a slijedi istu konvenciju. Relevantni zahtjev je da je navedena konvencija poznata, proizvedena dosljedno i provjerena.

Ovo je formalizirano uIEC 61300-3-55, koji pokriva omjer polarizacijske ekstinkcije, glavnu{0}}orijentaciju osi i točnost ključa konektora za polarizaciju-održavanje pasivnih optičkih komponenti.

Isti princip vrijedi i za dovršetaksklopovi optičkih kabela: geometrija konektora, orijentacija osi, rasterećenje naprezanja, usmjeravanje i testiranje postaju dio gotovog lanca performansi-polarizacije.

Zašto niski gubici spoja ne znače nužno dobre performanse PM

Spoj može izgledati izvrsno na konvencionalnom fuzionom aparatu za spajanje, ali i dalje imati lošu polarizaciju. To je zato što uneseni gubitak i PER mjere različite načine kvara.

• Insercijski gubitakuglavnom pokazuje kolika je ukupna optička snaga izgubljena kroz spoj.
• POpokazuje koliko jako snaga ostaje koncentrirana u namjeravanoj osi polarizacije u odnosu na ortogonalnu os.

Mala rotacijska pogreška može prenijeti snagu između dvije PM osi bez uzroka velikog ukupnog-gubitka snage. Iz tog razloga, PM sklopovi trebaju biti prihvaćeni prema konvencionalnim optičkim kriterijima i kriterijima-posebnim za polarizaciju gdje ih primjena zahtijeva.

Što treba provjeriti nakon spajanja i povezivanja?

Praktičan plan kvalitete PM{0}}vlakana trebao bi definirati uvjete mjerenja prije početka proizvodnje. Specifikacija bi trebala minimalno navesti radnu valnu duljinu, uvjete lansiranja, zahtijevani PER, konvenciju osi-konektora i odnosi li se zahtjev na pojedinačnu komponentu ili cijeli sklop.

Korisne stavke provjere mogu uključivati:

• uneseni gubitak na određenoj valnoj duljini;
• omjer polarizacijske ekstinkcije gotovog sklopa;
• ključ-to-orijentacija osi za spojene proizvode;
• spajanje-poravnanje osi ili potvrđene postavke-programa spajanja;
• pregled če-čelja i čistoće konektora;
• ponovljivost nakon rukovanja, usmjeravanja ili izlaganja okolišu kada je relevantno za primjenu.

Hengtongovaresurs za ispitivanje optičkih kabelapruža korisnu internu referencu za širu ulogu provjere u proizvodnji-optičkih kabela. Za PM proizvode, plan testiranja treba dodatno uključivati ​​metriku polarizacije koju zahtijeva aplikacija.

Standardna jedno{0}}modna vlakna u odnosu na PM vlakna: Koje su promjene u proizvodnji?

Praktičan tijek rada za sklopove PM vlakana

1. Definirajte optički zahtjev.Navedite valnu duljinu, vrstu vlakna, ciljani PER, prihvatljivi gubitak unesenog sadržaja, radno okruženje i duljinu sklopa.
2. Definirajte konvenciju osi.Navedite odgovara li ključ konektora ili druga mehanička referenca brzoj osi ili sporoj osi.
3. Koristite odgovarajuću metodu poravnanja.Odaberite opremu i programe za spajanje koji su prikladni za određenu strukturu PM-a umjesto da pretpostavljate da jedna metoda snimanja radi za svaki dizajn.
4. Kontrola rukovanja i usmjeravanja.Izbjegavajte nepotreban stres, čvrsto savijanje ili uvijanje koji mogu zakomplicirati ponašanje polarizacije.
5. Provjerite dovršenu montažu.Izmjerite svojstva koja su važna na razini sustava, posebno PER kada je čistoća polarizacije funkcionalni zahtjev.
6. Zabilježite uvjete.Broj PER mnogo je korisniji kada su valna duljina, uvjeti lansiranja, oprema i testna konfiguracija dokumentirani.

Kako učinkovitije nabaviti PM vlakno ili prilagođeni sklop vlakana

Za projekte koji su-osjetljivi na polarizaciju, kupnja bi trebala biti vođena tehničkom specifikacijom, a ne generičkim zahtjevom za "-kvalitetnim PM vlaknom." Prije naručivanja, zatražite od dobavljača da potvrdi dizajn vlakna, radnu valnu duljinu, duljinu otkucaja-ili zahtjeve za dvolom, gdje je to primjenjivo, vrstu konektora, konvenciju od-do-ključa, ciljni PER, ograničenje-gubitaka pri umetanju, zahtjeve za spajanje i izvješće o ispitivanju koje će pratiti sklop.

Ako projekt zahtijeva ne-standardnu ​​konstrukciju, Hengtong'sprilagođeni optički kabelresurs je relevantna polazna točka za raspravu o dimenzijama, materijalima, konfiguraciji sklopa i zahtjevima za testiranje. Za specifičnu primjenu-PM-a, važan sljedeći korak je pružiti inženjerskom timu zahtjeve za polarizaciju i-usklađivanje osi kako bi se sposobnost i kriteriji prihvatljivosti mogli potvrditi prije proizvodnje.

Za raspravu o specifikaciji projekta, crtežima, količini, konfiguraciji konektora ili zahtjevima za testiranje, koristite Hengtongovkontakt stranica.

Često postavljana pitanja o proizvodnji i spajanju PM vlakana

Mogu li se PM vlakna spajati standardnim fuzijskim spajalicom?

Osnovni uređaj za spajanje može fizički spojiti staklo, ali to ne znači da može proizvesti visoko-PER PM spajanje. Ako stroj ne može identificirati i rotacijski poravnati glavne osi s dovoljnom točnošću, spoj može imati prihvatljiv uneseni gubitak, ali loš omjer polarizacijske ekstinkcije. Potrebna oprema stoga ovisi o dizajnu PM-vlakna i cilju PER.

Što se događa ako su jezgre poravnate, ali PM osi nisu?

Neki energetski parovi iz planirane polarizacijske osi u ortogonalnu os. Ukupna odašiljana snaga može ostati visoka, tako da obična mjerenja gubitka-spoja mogu propustiti problem, dok se PER smanjuje.

Kolika je neusklađenost osi prihvatljiva?

Ne postoji jedinstveni univerzalni kut za svaki projekt. Dopuštena pogreška ovisi o potrebnom sustavu PER i o drugim izvorima polarizacijskih preslušavanja. U modelu samo-samo{3}}pogreške idealizirane osi, približno 2 stupnja neusklađenosti već odgovara ograničenju PER blizu 29 dB. Pravi sklop može raditi lošije jer se kombiniraju višestruki izvori pogrešaka.

Što označava ključ na PM konektoru?

Osigurava mehaničku kutnu referencu koja se odnosi na jednu od glavnih osi vlakna. Točna konvencija brze-osi ili spore-osi mora biti definirana specifikacijom proizvoda; ne treba pretpostaviti bez dokumentacije.

Jamči li korištenje PM vlakna automatski održavanje polarizacije?

Ne. PM vlakno pruža dvolomni valovod potreban za očuvanje polarizacije duž glavne osi, ali performanse sustava također ovise o usmjeravanju pokretanja, spojevima, konektorima, savijanju i naprezanju, sučeljima komponenti i uvjetima mjerenja. Održavanje polarizacije stoga je rezultat-na razini sklopa i-sustava, a ne samo oznaka materijala.

Zaključak

Vlakno koje-održava polarizaciju je zahtjevnije jer dodaje drugi problem poravnanja običnoj optičkoj vlakni: osi polarizacije moraju ostati kontrolirane kao i optička jezgra. Proizvodnja mora stvoriti stabilnu dvolomnu strukturu, spajanje mora očuvati orijentaciju osi, konektori moraju održavati definirani odnos ključ-prema-osi, a gotovi sklopovi trebaju se testirati na PER pod određenim uvjetima.

Za inženjerske timove, praktična lekcija je jednostavna: nemojte procjenjivati ​​PM rješenje samo prema podatkovnoj tablici vlakana ili gubitku spoja. Definirajte konvenciju osi, kontrolirajte proces sklapanja i provjerite performanse polarizacije na razini na kojoj će se komponenta stvarno koristiti.