Polarisatsiooni-säiliv kiud ehk PM-kiud on teatud tüüpi ühe-moodiga optiline kiud, mis on loodud kahe hästi-defineeritud ortogonaalse polarisatsioonitelje säilitamiseks. See lisafunktsioon muudab selle peaaegu igas elutsükli etapis nõudlikumaks kui tavaline ühemoodi{4}}kiud. Tootmine peab looma ja kontrollima stabiilset kaksikmurdmist; splaissimine peab joondama nii optilised südamikud kui ka polarisatsiooniteljed; pistikud vajavad kontrollitud suhet kiu telje ja konnektori võtme vahel; ja valmis koostu tuleks kontrollida polarisatsiooni jõudluse, mitte ainult sisestuskadude suhtes.
Seetõttu ei taga lihtsalt PM-kiu määramine, et valmis süsteem säilitab polarisatsiooni hästi. Kiud, splaiss, pistik, montaažiprotsess ja katsemeetod aitavad kaasa lõplikule polarisatsiooni ekstinktsioonisuhtele ehk PER-ile.
Mille poolest erineb polarisatsiooni{0}}säilitamine standardse üherežiimiga-kiu säilitamisest?
Tavalisesühemoodi{0}}kiud, peamine ülekandeprobleem on valguse hoidmine põhilises ruumirežiimis madala sumbuvuse ja vastuvõetava hajutusega. Kaks ortogonaalset polarisatsiooni olekut ei ole tahtlikult piisavalt tugevalt eraldatud, et välistada keskkonnahäiringud polarisatsiooni oleku muutmist.
PM-kiud on teadlikult tehtud kaksikmurdvaks. Selle kahel peamisel polarisatsiooniteljel, mida tavaliselt nimetatakse kiireks ja aeglaseks teljeks, on erinevad efektiivsed murdumisnäitajad. Kui lineaarselt polariseeritud valgus lastakse mööda ühte põhitelge, aitab kaksikmurdumine pärssida sidestumist ortogonaalteljega. Kaugust, mille jooksul kaks polarisatsioonirežiimi koguvad 2π faasierinevust, nimetatakselöögi pikkus; lühem löögi pikkus vastab üldiselt tugevamale kaksikmurdusele.
PM-kiud kuulub laiemasse perekondaoptiline kiud, kuid selle geomeetria ja aktsepteerimiskriteeriumid on spetsiifilisemad. IEC avaldab spetsiaalse sektsioonispetsifikatsiooni kiudude polarisatsiooni-säilitamiseksIEC 60793-2-70, mis peegeldab tõsiasja, et PM-kiududele kehtivad nõuded, mis on suuremad kui üldotstarbelistele-ühemoodilistele-kiududele.
Miks on PM-kiudu raskem toota?
Tootmise väljakutse algab struktuurist, mis tekitab kaksikmurde. Näiteks tavalises PANDA-tüüpi PM-kius on pinget -kandvad piirkonnad paigutatud südamiku vastaskülgedele. Pärast klaasi tõmbamist ja jahutamist tekitab nende piirkondade tekitatud diferentsiaalpinge tugeva pinge{4}}indutseeritud kaksikmurdumise. Teised tahkete osakeste konstruktsioonid võivad kasutada erinevat pingegeomeetriat või konstruktsiooni asümmeetriat, kuid inseneri eesmärk jääb samaks: luua kaks stabiilset põhitelge ja hoida nende omadused piki kiudu ühtlastena.
Võrreldes standardse ühemoodi{0}}kiuga, peab tootja kontrollima mitmeid täiendavaid muutujaid:
- Stressi{0}}geomeetria rakendamine:pinget tekitavate piirkondade suurus, asend, sümmeetria ja koostis mõjutavad tekkivat kaksikmurdmist.
- Põhi-struktuuri-joondus:optiline südamik peab jääma pingestruktuuri suhtes täpselt asendisse, nii et põhiteljed on prognoositavad.
- Kahtimurdus ja löögi pikkus:tõmbetingimused, klaasi koostis, geomeetria ja jääkpinge võivad muuta polarisatsiooni-säilitamise käitumist.
- Telje järjepidevus:sisestruktuuri orientatsioon ja sümmeetria peavad jääma stabiilseks kogu valmistatud pikkuses.
- Joonistamise{0}}protsessi stabiilsus:mõõtmete või termiline kõikumine joonistamise ajal võib mõjutada nii tavalisi optilisi omadusi kui ka pingevälja, mis vastutab polarisatsiooni säilitamise eest.
- Täiendav kvaliteedikontroll:geomeetrilistest mõõtmistest üksi ei piisa; polarisatsiooniga seotud -omadusi tuleb samuti määratletud tingimustel iseloomustada.
Need lisatud juhtelemendid aitavad selgitada, miks PM-kiud nõuavad rangemat protsessidistsipliini kui standardkiud. Kiu tootmise üldise tausta leiate Hengtongistfiiberoptiliste kaablite valmistamise ülevaade, samas kui PM-kiud lisab eraldi väljakutse kahemurduva struktuuri enda kontrollimiseks.
Miks on PM-kiu splaissimine keerulisem?
Tavaliste ühemoodiliste{0}}kiudude splaissimisel on põhiline joondusülesanne viia kaks südamikku enne liitmist täpselt külg- ja nurgajoondusse. PM-kiu puhul on südamiku joondamine vaid osa tööst. Kahe kiu kiire ja aeglane telg peavad samuti olema pöörlevalt joondatud.
Kui südamikud on tsentreeritud, kuid põhiteljed on üksteise suhtes pööratud, ühendub osa esimese kiu ühele teljele suunatud optilisest võimsusest teise kiu ortogonaalteljega. Splaiss võib näidata väikest sisestuskadu, tekitades samas vastuvõetamatut polarisatsiooni läbirääkimist. Seetõttu ei saa tavapärane splaissi{2}}kao hinnang iseenesest kinnitada head PM-liitumist.
Spetsiaalsed termotuumasünnitajad võivad PM sisemise struktuuri tuvastamiseks kasutada külg{0}}vaatekujutist või muid profiilide Täpne pildistamis- ja joondusmeetod sõltub kiu konstruktsioonist ja splaissist. Näiteks Fujikura omaFSM-100P dokumentatsioonkirjeldab PM-kiudude pöörlemisetappe ja profiili-põhist joondamist, illustreerides, miks PM-töö vajab sageli seadmeid lisaks põhilisele-joondusele.
Laiema sissejuhatuse saamiseks fusiooni-liitmike ettevalmistamise ja protsesside juhtimise kohta vaadake Hengtongikiudoptilise splaissimise juhend. PM-rakendused lisavad neile standardsetele ettevalmistusetappidele ka pöördtelje-nõude.
Kuidas mõjutab nurgavigastus polarisatsiooni väljasuremissuhet?
Idealiseeritud splaissis, kus pöörlemistelje viga on ainsaks läbirääkimise allikaks, jagab nihkenurk θ optilise võimsuse ligikaudu vastavalt cos²θ-le ettenähtud teljel ja sin²θ-le ortogonaalteljel. Selle lihtsustatud eelduse kohaselt on ainuüksi telje nihkest põhjustatud PER-i piir:
PER ≈ 20 log10 (voodi θ)
Seos on mittelineaarne, mistõttu võivad mõned kraadid olla olulised, kui siht-PER on kõrge.
| Telje vale joondamine | Idealiseeritud PER limiit, mis tuleneb ainuüksi valest joondamisest |
|---|---|
| 0,5 kraadi | Umbes 41,2 dB |
| 1 kraad | Umbes 35,2 dB |
| 2 kraadi | Umbes 29,1 dB |
| 3 kraadi | Umbes 25,6 dB |
| 5 kraadi | Umbes 21,2 dB |
Need väärtused on teoreetilised illustratsioonid, mitte garanteeritud splaissitulemused. Tegelikku PER-i saab piirata ka allika polarisatsiooni, ebatäiusliku kiu kaksikmurdmise, kohaliku pinge, painutamise, splaissi kuumutamise, konnektori võtmete, komponentide ühendamise ja mõõtmise seadistustega. Optica avaldatud eksperimentaalne töö on tuvastanudkaksikmurduva telje geomeetriline nurgavigaväljasuremise{0}}suhte halvenemise põhjuseks pärast ühinemist.
Miks vajavad PM-kiudühendused võtmete joondamist?
PM-pistik vajab enamat kui head südamiku tsentreerimist ja puhast otsapinda. Selle mehaanilisel võtmel peab olema kontrollitud nurkade suhe kiu kindlaksmääratud peateljega. Vastasel juhul võivad kaks pistikut mehaaniliselt sobituda, samal ajal kui nende polarisatsiooniteljed jäävad pöörlevalt nihutatuks.
Seetõttu tuleks koostu spetsifikatsioonis määratleda võtmekonventsioon. Olenevalt tootest ja tootjast võib võti viidata aeglasele või kiirteljele; ei ole ohutu eeldada, et iga PM-koost järgib sama tava. Asjakohane nõue on, et kindlaksmääratud tava on teada, toodetud järjepidevalt ja kontrollitud.
See on vormistatudIEC 61300-3-55, mis hõlmab polarisatsiooni kustutussuhet, põhi-telje orientatsiooni ja konnektori võtmete täpsust polarisatsiooni-säilitamiseks passiivsete optiliste komponentide jaoks.
Sama põhimõte kehtib ka komplekteerimiselfiiberoptiliste kaablite komplektid: pistiku geomeetria, telje orientatsioon, deformatsiooni leevendamine, marsruutimine ja testimine saavad kõik osaks valmis polarisatsiooni-jõudlusahelast.
Miks madal liitmiskadu ei tähenda tingimata head PM jõudlust?
Splaiss võib tavapärase liitliistujaga suurepäraselt välja näha ja sellel on siiski halb polarisatsioonijõudlus. Seda seetõttu, et sisestuskadu ja PER mõõdavad erinevaid rikkerežiime.
- Sisestuskaotusnäitab peamiselt, kui palju kogu optilist võimsust liigendi kaudu kaob.
- PERnäitab, kui tugevalt jääb võimsus koonduma ettenähtud polarisatsiooniteljel ortogonaaltelje suhtes.
Väike pöörlemisviga võib võimsust kahe PM-telje vahel üle kanda, ilma et see põhjustaks suurt kogu-võimsuskadu. Sel põhjusel tuleks PM-koostud aktsepteerida nii tavapäraste optiliste kriteeriumide kui ka polarisatsioonispetsiifiliste kriteeriumide alusel, kui rakendus seda nõuab.
Mida tuleks pärast splaissimist ja ühendamist kontrollida?
Praktiline PM-kiu kvaliteediplaan peaks määratlema mõõtmistingimused enne tootmise algust. Spetsifikatsioonis tuleks esitada vähemalt töölainepikkus, käivitustingimus, nõutav PER, konnektori-telje konventsioon ja see, kas nõue kehtib üksiku komponendi või kogu koostu kohta.
Kasulikud kinnituselemendid võivad hõlmata järgmist:
- sisestuskadu määratud lainepikkusel;
- valmiskoostu polarisatsiooni ekstinktsioonisuhe;
- klahvi-to-telje orientatsioon ühendatud toodete jaoks;
- splice{0}}telje joondus või kinnitatud splaiss{1}}programmi seaded;
- otsa-näo kontroll ja pistikute puhtus;
- korratavus pärast käitlemist, marsruutimist või kokkupuudet keskkonnaga, kui see on rakenduse jaoks asjakohane.
Hengtongi omafiiberoptiliste kaablite testimise ressursson kasulik sisemine viide kinnitamise laiema rolli kohta optilise{0}}kaabli tootmisel. PM-toodete puhul peaks katseplaan sisaldama lisaks rakenduse poolt nõutavaid polarisatsioonimõõdikuid.
Standardne ühemoodi{0}}kiud vs. PM Fiber: millised on muudatused tootmises?
| Protsessi piirkond | Standardne ühe{0}}režiimiga fiiber | Polarisatsioon{0}}Kiudude säilitamine |
|---|---|---|
| Kiudude struktuur | Südamiku ja katte geomeetria on peamine optiline fookus | Südamiku geomeetria pluss kontrollitud kaksikmurduv struktuur |
| Splaissi joondamine | Südamiku joondamine on esmane nõue | Südamiku joondamine pluss pööramise pea{0}}telje joondamine |
| Ühendus | Domineerivad südamiku/ümbrise geomeetria ja otsa{0}}pinna kvaliteet | Need nõuded ja juhitav võti-to-telje orientatsioonile |
| Vastuvõtu testimine | Tavaliselt sumbumine, sisestuskadu, tagasivoolu kadu, geomeetria ja sellega seotud optilised kontrollid | Tavalised kontrollid pluss PER ja, kui see on ette nähtud, telje/võtme kontrollimine |
| Protsessi tundlikkus | Vale joondamine ilmneb peamiselt optilise kaduna | Pöörlemisviga võib PER-i halvendada isegi siis, kui kadu jääb väikeseks |
Praktiline töövoog PM Fiber koostude jaoks
- Määratlege optiline nõue.Määrake lainepikkus, kiu tüüp, siht-PER, vastuvõetav sisestuskadu, töökeskkond ja koostu pikkus.
- Defineerige telje kokkulepe.Märkige, kas konnektori võti või mõni muu mehaaniline viide vastab kiirele või aeglasele teljele.
- Kasutage sobivat joondusmeetodit.Valige konkreetse PM-struktuuri jaoks sobivad splaissimisseadmed ja -programmid, selle asemel, et eeldada, et iga disaini jaoks töötab üks pildistamismeetod.
- Juhtimise käsitsemine ja marsruutimine.Vältige tarbetut pinget, tugevat painutamist või keerdumist, mis võivad polarisatsiooni käitumist keerulisemaks muuta.
- Kontrollige komplekti valmimist.Mõõtke süsteemi tasemel olulisi omadusi, eriti PER-i, kui polarisatsiooni puhtus on funktsionaalne nõue.
- Pange tingimused kirja.PER-number on palju kasulikum, kui dokumenteeritakse lainepikkus, starditingimused, seadmed ja katsekonfiguratsioon.
Kuidas hankida tõhusamalt PM-kiudu või kohandatud kiudkomplekti
Polarisatsiooni-tundlike projektide puhul peaks ostmisel lähtuma pigem tehnilisest spetsifikatsioonist kui üldisest „kõrge-kvaliteediga PM-kiudude nõudest”. Enne tellimuse esitamist paluge tarnijal kinnitada kiu konstruktsioon, töölainepikkus, löögi-pikkus või kaksikmurdumise nõue, kui see on kohaldatav, pistiku tüüp, telje -to{5}}võtme tava, sihtmärk PER, sisestus-kadupiirang, splaissimise nõuded ja koostuga kaasas olev katsearuanne.
Kui projekt nõuab mittestandardset{0}}konstruktsiooni, siis Hengtongikohandatud fiiberoptiline kaabelressurss on asjakohane lähtepunkt mõõtmete, materjalide, koostekonfiguratsiooni ja testimisnõuete arutamiseks. PM-spetsiifilise rakenduse puhul on järgmiseks oluliseks sammuks pakkuda insenerimeeskonnale polarisatsiooni- ja telje-joondusnõudeid, et enne tootmist saaks kinnitada võimekuse ja vastuvõtmise kriteeriumid.
Projekti spetsifikatsiooni, jooniste, koguse, pistiku konfiguratsiooni või testimisnõuete arutamiseks kasutage Hengtongikontakti leht.
Korduma kippuvad küsimused PM Fiberi tootmise ja splaissimise kohta
Kas PM-kiudu saab ühendada tavalise fusioonliistuga?
Tavaline sulamisliitmik võib olla võimeline klaasi füüsiliselt sulatama, kuid see ei tähenda, et see võib tekitada kõrge -PER PM splaissingu. Kui masin ei suuda põhitelgesid piisava täpsusega tuvastada ega pöörata, võib liitmisel olla vastuvõetav sisestuskadu, kuid halb polarisatsiooni väljasuremissuhe. Seetõttu sõltub vajalik varustus PM-kiu disainist ja PER-i sihtmärgist.
Mis juhtub, kui südamikud on joondatud, kuid PM-teljed mitte?
Mõned võimsused ühenduvad kavandatud polarisatsiooniteljest ortogonaalteljega. Kogu edastatav võimsus võib jääda suureks, nii et tavaliste splaissi{1}}kadude mõõtmisel võib probleem puududa, samas kui PER halveneb.
Kui suur telje nihe on vastuvõetav?
Iga projekti jaoks pole ühtset universaalset nurka. Lubatud viga sõltub nõutavast süsteemist PER ja muudest polarisatsiooni läbirääkimise allikatest. Idealiseeritud telg-ainult viga-mudelis vastab ligikaudu 2-kraadine mittevastavus juba PER-i piirile, mis on 29 dB lähedal. Tõeline koost võib halvemini toimida, kuna kombineeritakse mitu veaallikat.
Mida näitab PM-pistiku võti?
See annab mehaanilise nurga viite, mis on seotud ühe kiu põhiteljega. Täpne kiire-telje või aeglase-telje tava peab olema määratletud toote spetsifikatsioonis; seda ei tohiks eeldada ilma dokumentideta.
Kas PM-kiudude kasutamine tagab automaatselt polarisatsiooni säilitamise?
Ei. PM-kiud pakub kaksikmurduvat lainejuhti, mis on vajalik polarisatsiooni säilitamiseks piki peatelge, kuid süsteemi jõudlus sõltub ka käivitamise joondusest, splaissidest, pistikutest, paindest ja pingest, komponentide liidestest ja mõõtmistingimustest. Polarisatsioonihooldus on seega kooste-taseme ja süsteemi-taseme tulemus, mitte lihtsalt materjali silt.
Järeldus
Polarisatsiooni-säilitamine on nõudlikum, kuna see lisab tavalisele fiiberoptikale teise joondusprobleemi: polarisatsiooniteljed ja optiline südamik peavad jääma juhitavaks. Tootmine peab looma stabiilse kaksikmurduva struktuuri, splaissimine peab säilitama telje orientatsiooni, konnektorid peavad säilitama määratletud võtme---suhe ning valmiskooste tuleks PER-i suhtes kindlaksmääratud tingimustel testida.
Insenerimeeskondade jaoks on praktiline õppetund lihtne: ärge hinnake PM-lahendust ainult kiu andmelehe või splaissimiskadude järgi. Määrake telje konventsioon, kontrollige monteerimisprotsessi ja kontrollige polarisatsiooni jõudlust tasemel, kus komponenti tegelikult kasutatakse.