Перевод Ильнура Валиева
В оптическом волокне всегда в какой-то степени присутствует двулучепреломление, даже, если оно имеют центрально-симметричную конструкцию, поскольку на практике всегда есть некоторое механическое напряжение или другие эффекты, которые нарушают симметрию волокна. Как следствие, поляризация света и длина волны излучения, распространяющегося в волокне, постепенно меняются случайным образом. Процесс зависит также от каких-либо изгибов волокна и от его температуры.
Эта проблема может быть устранена с помощью оптического волокна, сохраняющего состояние поляризации, то есть волокна с сильным встроенным двулучепреломлением (PM-fiber, или polarization maintaining fiber). Даже если волокно согнуто, при условии, что свет заводится в волокно параллельно одной из двулучепреломляющих осей, поляризация света в волокне будет сохранена, то есть останется линейной. Физический принцип может быть объяснен с помощью механизма когерентной связи мод. Константы распространения обоих мод с разной поляризацией различаются из-за сильного двулучепреломления. Поэтому относительная фаза распространяющихся мод быстро меняется. Таким образом, любые возмущения вдоль волокна могут не затрагивать эффективность взаимодействия обоих мод, кроме случаев, когда имеется значительная пространственная компонента Фурье, волновое число которых соответствует разности постоянных распространения двух мод поляризации. Если эта разница является достаточно большим, то возмущение в слое будет меняться очень медленно, вследствие чего получим хорошую связь мод.
Обычный метод создания сильного двулучепреломления - включение в заготовку двух (не обязательно цилиндрических) стержней напряжения с измененным составом стекла (с другой степенью теплового расширения) по разные стороны от ядра.
PM- волокно типа "панда" и волокно типа галстук-бабочка
Когда волокно вытягивается из такой преформы, эти дополнительные элементы вызывают механическое напряжение с четко определенной ориентацией. Другим методом является использование эллиптического ядра, вызывающего двулучепреломление. В фотоннокристаллическом волокне сильное двулучепреломление может быть получено введением асимметричного расположения отверстия для воздуха. В любом случае, константа взаимодействия мод (beat length) может быть настолько мала (несколько миллиметров или даже меньше), что дополнительное механическое напряжения может вызывать только низкий уровень смешения состояний поляризации.
PM - волокна применяются в устройствах, где нежелательно изменение состояния поляризации, например, в результате изменений температуры. Примерами являются волоконные интерферометры и некоторые волоконные лазеры. Недостатком использования таких волокон является то, что обычно требуется точное выравнивание направлений поляризации, что делает производство более сложным. Кроме того, потери на распространение выше, чем у стандартного волокна, и не во всех типы волокон можно изготовить в виде PM- волокон.
Экстинкция поляризации излучения (отношение интенсивности компонент с перпендикулярной поляризацией), выходящего из оптоволокна, сохраняющего поляризацию, может быть ниже, чем на входе волокна. Это может произойти в результате несовершенного настройки направления поляризации на входе, но также быть связано с некоторым смешением мод. Последний эффект может быть сильно увеличится в результате механических напряжений (например, в волоконных разъемах). Для устройств, требующих очень высокую степень экстинкции поляризации (например, в интерферометрии), необходимо использовать дополнительный высококачественный поляризатор на выходе из волокна.
Так же надо отметить, что не следует путать оптические волокна, сохраняющие поляризацию с одномодовым волоконным световодом, который может направлять свет только с определенной линейной поляризацией.
по материалам интернет-энциклопедии www.rp-photonics.com
