ध्रुवीकरण का परिचय
जैसे ही प्रकाश अंतरिक्ष में एक बिंदु से होकर गुजरता है, दोलनशील विद्युत क्षेत्र की दिशा और आयाम समय के साथ एक पथ पर चलते हैं। अनुप्रस्थ खंड (आगे बढ़ने की दिशा में लंबवत एक विमान) में एक दूसरे से समकोण पर एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र वेक्टर एक ध्रुवीकृत प्रकाश तरंग संकेत का प्रतिनिधित्व करता है। ध्रुवीकरण को क्रॉस-सेक्शन में ट्रेस किए गए पैटर्न के अनुसार, 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। फाइबर ऑप्टिक ट्रांसमिशन में किसी भी प्रकार का ध्रुवीकरण एक समस्या है।
कोई भी रेडियो संचार और फाइबर-ऑप्टिक माप प्रणाली एक उपकरण है जो दो प्रकार की प्रकाश तरंगों के बीच हस्तक्षेप का विश्लेषण करने में सक्षम है। हम हस्तक्षेप द्वारा दी गई जानकारी का उपयोग तब तक नहीं कर सकते जब तक कि संयोजनों के आयाम समय के साथ स्थिर न रहें, यानी प्रकाश तरंगें समान ध्रुवीकरण स्थिति में न 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,प्रकाशित रेशेध्रुवीकरण को बनाए रखने में सक्षम विकसित किए गए थे।
पीएम फाइबर क्या है?
फ़ाइबर में प्रकाश के ध्रुवीकरण का प्रसार अनियंत्रित हो जाता है (तरंग दैर्ध्य के आधार पर) और फ़ाइबर के किसी भी मोड़ के साथ-साथ तापमान की स्थिति पर भी निर्भर करता है। वांछित ऑप्टिकल गुणों को प्राप्त करने के लिए विशेष ऑप्टिकल फाइबर की आवश्यकता होती है, जो फाइबर से गुजरते समय प्रकाश के ध्रुवीकरण से प्रभावित होते हैं। कई प्रणालियों, जैसे फाइबर इंटरफेरोमीटर और सेंसर, फाइबर लेजर और इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर में भी ध्रुवीकरण-निर्भर नुकसान होते हैं जो सिस्टम प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। इस समस्या को पीएम फाइबर नामक विशेष ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करके हल किया जा सकता है।
पीएम फाइबर का सिद्धांत
यदि फाइबर में उत्सर्जित प्रकाश का ध्रुवीकरण एक द्विअर्थी अक्ष के साथ समाक्षीय है, तो फाइबर मुड़ने पर भी यह वैसा ही रहेगा। यूनिफ़ॉर्म मोड कपलिंग के सिद्धांत के अनुसार इस घटना के पीछे के भौतिक सिद्धांत को समझा जा सकता है। मजबूत द्विअपवर्तन घटना के कारण, दो ध्रुवीकरण मोड के प्रसार स्थिरांक अलग-अलग होते हैं, इसलिए शामिल मोड की सापेक्ष बैठक तेजी से बहती है। इसलिए, जब तक प्रकाश के साथ किसी भी हस्तक्षेप में एक प्रभावी स्थानिक फूरियर घटक (और दो मोड के प्रसार स्थिरांक के बीच अंतर के अनुरूप एक तरंग संख्या) होता है, तब तक इसे दोनों मोड से प्रभावी ढंग से मिलान किया जा सकता है। यदि अंतर काफी बड़ा है, तो प्रभावी मोड युग्मन प्राप्त करने के लिए प्रकाश में सामान्य गड़बड़ी धीरे-धीरे और धीरे-धीरे बदल जाएगी। इसलिए पीएम फाइबर का सिद्धांत काफी अंतर पैदा करता है।
ऑप्टिकल फाइबर लंबी दूरी के संचार के सबसे आम अनुप्रयोगों में से, पीएम फाइबर का उपयोग प्रकाश को एक स्थान से दूसरे स्थान पर रैखिक ध्रुवीकरण की स्थिति में लाने के लिए किया जाता है। इस परिणाम को प्राप्त करने के लिए, कई शर्तों को पूरा करना होगा। धीमी धुरी और तेज़ धुरी मोड को प्रसारित करने से बचने के लिए इनपुट फाइबर को अत्यधिक ध्रुवीकृत किया जाना चाहिए, जिसमें आउटपुट ध्रुवीकरण स्थिति अप्रत्याशित है।
इसी कारण से, विद्युत क्षेत्र मेंऑप्टिकल फाइबरऑप्टिकल फाइबर की मुख्य धुरी (जो आमतौर पर औद्योगिक अभ्यास में धीमी धुरी होती है) के साथ सटीक और सटीकता से संरेखित होना चाहिए। यदि पीएम फाइबर पथ केबल फाइबर कनेक्टर या स्प्लिसिंग जोड़ों से जुड़े खंडित फाइबर से बना है, तो फाइबर रोटेशन और स्थिति का मिलान एक बहुत ही गंभीर समस्या है। इसके अलावा, कनेक्टर को पीएम फाइबर पर स्थापित किया जाना चाहिए, और कनेक्टर की स्थापना के दौरान, उत्पन्न आंतरिक तनाव के कारण विद्युत क्षेत्र को फाइबर पर उपयोग नहीं किए जाने वाले ऑप्टिकल अक्ष पर प्रक्षेपित नहीं किया जाएगा।
पीएम फाइबर के अनुप्रयोग
पीएम फाइबर का उपयोग उन क्षेत्रों में किया जाता है जहां ध्रुवीकरण बहाव की अनुमति नहीं होती है, जैसे तापमान परिवर्तन। 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, जो अधिक परेशानी पैदा कर सकता है। साथ ही, प्रसार हानि मानक ऑप्टिकल फाइबर की तुलना में अधिक है, और सभी प्रकार के ऑप्टिकल फाइबर को ध्रुवीकरण बनाए रखने वाले रूप में रखना मुश्किल है।
पीएम फाइबर का उपयोग विशिष्ट अनुप्रयोगों जैसे फाइबर सेंसिंग अनुप्रयोगों, इंटरफेरोमेट्री और क्वांटम कुंजी वितरण में किया जाता है। इसका उपयोग आमतौर पर लेजर जनरेटर और मॉड्यूलेटर के बीच लंबी दूरी के संचार में भी किया जाता है, जिसके लिए इनपुट के रूप में ध्रुवीकृत प्रकाश की आवश्यकता होती है। लंबी दूरी के ट्रांसमिशन के लिए इसका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है क्योंकि पीएम फाइबर बहुत महंगा होता है और इसमें सिंगल-मोड फाइबर की तुलना में अधिक क्षीणन होता है।
पीएम फाइबर के उपयोग के लिए आवश्यकताएँ
टर्मिनल: जब पीएम फाइबर का टर्मिनल एक ऑप्टिकल कनेक्टर होता है, तो आमतौर पर एक कुंजी के माध्यम से, स्ट्रेस रॉड को कनेक्टर से कनेक्ट करना महत्वपूर्ण होता है।
स्प्लिसिंग: पीएम फाइबर की स्प्लिसिंग भी बहुत सावधानी से की जानी चाहिए। जब फाइबर को फ़्यूज़ किया जाता है, तो एक्स, वाई और जेड अक्षों को अच्छी तरह से स्थित किया जाना चाहिए और रोटेशन की स्थिति को भी अच्छी तरह से तैनात किया जाना चाहिए ताकि तनाव बार को सटीक रूप से स्थित किया जा सके।
एक अन्य आवश्यकता यह है कि फाइबर के अंत में घटना की स्थिति अनुप्रस्थ मुख्य अक्ष की दिशा के अनुरूप होनी चाहिएरेशाक्रॉस सेक्शन।