ध्रुवीकरण का परिचय
जैसे-जैसे प्रकाश अंतरिक्ष में एक बिंदु से गुजरता है, ऑसिलेटिंग विद्युत क्षेत्र की दिशा और आयाम समय के साथ एक पथ के साथ यात्रा करते हैं। एक अनुप्रस्थ खंड में एक दूसरे के लिए सही कोण पर एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र वेक्टर (अग्रिम की दिशा में एक विमान सीधा) एक ध्रुवीकृत प्रकाश तरंग संकेत का प्रतिनिधित्व करता है। क्रॉस-सेक्शन में ट्रेस किए गए पैटर्न के अनुसार, ध्रुवीकरण को समय के एक फ़ंक्शन के रूप में विद्युत क्षेत्र वेक्टर का उपयोग करके परिभाषित किया गया है। ध्रुवीकरण को रैखिक, अण्डाकार या गोलाकार ध्रुवीकरण में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें से रैखिक ध्रुवीकरण सबसे सरल है। किसी भी प्रकार का ध्रुवीकरण फाइबर ऑप्टिक ट्रांसमिशन में एक समस्या है।
किसी भी रेडियो संचार और फाइबर-ऑप्टिक माप प्रणाली दो प्रकार की प्रकाश तरंगों के बीच हस्तक्षेप का विश्लेषण करने में सक्षम उपकरण है। हम हस्तक्षेप द्वारा दी गई जानकारी का उपयोग नहीं कर सकते जब तक कि संयोजनों का आयाम समय के साथ स्थिर न हो, अर्थात प्रकाश तरंगें एक ही ध्रुवीकरण की स्थिति में हों। इस मामले में स्थिर ध्रुवीकरण राज्यों को संचारित करने में सक्षम ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करना आवश्यक है। तो इस समस्या को हल करने के लिए, ऑप्टिकल फाइबर जो ध्रुवीकरण बनाए रख सकते हैं, विकसित किए गए थे।
पीएम फाइबर क्या है?
फाइबर में प्रकाश के ध्रुवीकरण का प्रसार अनियंत्रित हो जाता है (तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है) और फाइबर के किसी भी झुकने के साथ-साथ तापमान की स्थिति पर निर्भर करता है। वांछित ऑप्टिकल गुणों को प्राप्त करने के लिए विशेष ऑप्टिकल फाइबर की आवश्यकता होती है, जो प्रकाश के ध्रुवीकरण से प्रभावित होते हैं क्योंकि यह फाइबर से गुजरता है। कई सिस्टम, जैसे फाइबर इंटरफेरोमीटर और सेंसर, फाइबर लेजर और इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर भी ध्रुवीकरण पर निर्भर नुकसान हैं जो सिस्टम के प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। पीएम फाइबर नामक विशेष ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करके इस समस्या को हल किया जा सकता है।
पीएम फाइबर का सिद्धांत
यदि फाइबर में उत्सर्जित प्रकाश का ध्रुवीकरण एक birefringence अक्ष के साथ समाक्षीय है, तो यह तब भी रहेगा जब फाइबर तुला हो। यूनिफॉर्म मोड कपलिंग के सिद्धांत के अनुसार, इस घटना के पीछे के भौतिक सिद्धांत को समझा जा सकता है। मजबूत द्विअर्थी घटना के कारण, दो ध्रुवीकरण मोड के प्रसार स्थिरांक अलग-अलग होते हैं, इसलिए इसमें शामिल मोड की सापेक्ष बैठक तेजी से बहाव करती है। इसलिए, जब तक प्रकाश के साथ किसी भी हस्तक्षेप में एक प्रभावी स्थानिक फूरियर घटक होता है (और दो मोड के प्रसार स्थिरांक के बीच अंतर के अनुरूप एक तरंग संख्या), यह प्रभावी रूप से दोनों मोड से मेल खा सकता है। यदि अंतर काफी बड़ा है, तो प्रकाश में सामान्य गड़बड़ी प्रभावी मोड युग्मन को प्राप्त करने के लिए धीरे-धीरे और धीरे-धीरे बदल जाएगी। इसलिए पीएम फाइबर के सिद्धांत में पर्याप्त अंतर है।
ऑप्टिकल फाइबर लंबी दूरी के संचार के सबसे आम अनुप्रयोगों में, पीएम फाइबर का उपयोग रैखिक ध्रुवीकरण की स्थिति में प्रकाश को एक स्थान से दूसरे स्थान तक पहुंचाने के लिए किया जाता है। इस परिणाम को प्राप्त करने के लिए, कई शर्तों को पूरा करना होगा। धीमी धुरी और तेज अक्ष मोड को प्रसारित करने से बचने के लिए इनपुट फाइबर को अत्यधिक ध्रुवीकृत किया जाना चाहिए, जिसमें आउटपुट ध्रुवीकरण राज्य अप्रत्याशित है।
इसी कारण से, ऑप्टिकल फाइबर में विद्युत क्षेत्र को एक ऑप्टिकल फाइबर की मुख्य धुरी (जो आमतौर पर औद्योगिक अभ्यास में धीमी धुरी है) के साथ ठीक और सटीक रूप से संरेखित किया जाना चाहिए। अगर पीएम फाइबर पाथ केबल फाइबर कनेक्टर या स्पिलिंग जोड़ों से जुड़े खंडों वाले फाइबर से बना है, तो फाइबर रोटेशन और पोजिशनिंग का मेल बहुत महत्वपूर्ण समस्या है। इसके अलावा, कनेक्टर को पीएम फाइबर पर स्थापित किया जाना चाहिए, और कनेक्टर की स्थापना के दौरान उत्पन्न आंतरिक तनाव के कारण फाइबर पर उपयोग नहीं किए जाने वाले ऑप्टिकल अक्ष पर विद्युत क्षेत्र का अनुमान लगाया जाएगा।
पीएम फाइबर के अनुप्रयोग
पीएम फाइबर का उपयोग उन क्षेत्रों में किया जाता है जहां ध्रुवीकरण बहाव की अनुमति नहीं होती है, जैसे कि तापमान में बदलाव। इसके उदाहरण फाइबर इंटरफेरोमीटर और कुछ फाइबर लेजर हैं। ऐसे फाइबर का उपयोग करने का नुकसान यह है कि उन्हें आमतौर पर ध्रुवीकरण के सटीक अभिविन्यास की आवश्यकता होती है, जिससे अधिक परेशानी हो सकती है। इसी समय, प्रचार नुकसान मानक ऑप्टिकल फाइबर की तुलना में अधिक है, और ध्रुवीकरण बनाए रखने के रूप में सभी प्रकार के ऑप्टिकल फाइबर रखना मुश्किल है।
पीएम फाइबर का उपयोग विशिष्ट अनुप्रयोगों में किया जाता है जैसे कि फाइबर सेंसिंग एप्लिकेशन, इंटरफेरोमेट्री और क्वांटम कुंजी वितरण। यह आमतौर पर लेजर जनरेटर और मॉड्यूलेटर के बीच लंबी दूरी की संचार में उपयोग किया जाता है, जिसे इनपुट के रूप में ध्रुवीकृत प्रकाश की आवश्यकता होती है। यह शायद ही कभी लंबी दूरी के संचरण के लिए उपयोग किया जाता है क्योंकि पीएम फाइबर बहुत महंगा है और एकल-मोड फाइबर की तुलना में अधिक क्षीणन है।
पीएम फाइबर के उपयोग के लिए आवश्यकताएं
टर्मिनल: जब एक पीएम फाइबर का टर्मिनल एक ऑप्टिकल कनेक्टर होता है, तो तनाव रॉड को कनेक्टर से कनेक्ट करना महत्वपूर्ण होता है, आमतौर पर एक कुंजी के माध्यम से।
Splicing: Splicing PM फाइबर को भी बहुत सावधानी से किया जाना चाहिए। जब फाइबर को फ्यूज किया जाता है, तो X, Y, और Z कुल्हाड़ियों को अच्छी तरह से तैनात किया जाना चाहिए और रोटेशन की स्थिति को अच्छी तरह से तैनात किया जाना चाहिए ताकि तनाव बार को ठीक से तैनात किया जा सके।
एक और आवश्यकता यह है कि फाइबर के अंत में घटना की स्थिति फाइबर क्रॉस-सेक्शन के अनुप्रस्थ प्रमुख अक्ष की दिशा के अनुरूप होनी चाहिए।