Fibre di mantenimento della polarizzazione

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Fibre di mantenimento della polarizzazione

2025-06-06

Le fibre ottiche presentano sempre un certo grado di birifrangenza, anche se hanno un design a simmetria circolare, perché in pratica c'è sempre una certa quantità di stress meccanico o altri effetti che rompono la simmetria. Di conseguenza, la polarizzazione della luce che si propaga nella fibra cambia gradualmente in modo incontrollato (e dipendente dalla lunghezza d'onda), che dipende anche da eventuali flessioni della fibra e dalla sua temperatura.

Principio delle fibre a mantenimento della polarizzazione:

Il problema menzionato può essere risolto utilizzando un fibra a mantenimento della polarizzazione , che è non una fibra senza birifrangenza, ma al contrario una fibra speciale con una forte birifrangenza incorporata ( fibra ad alta birifrangenza O Fibra HIBI , Fibra PM ). A condizione che la polarizzazione della luce trasmessa nella fibra sia allineata con uno degli assi birifrangenti, questo stato di polarizzazione verrà preservato anche se la fibra viene piegata. Il principio fisico alla base di ciò può essere compreso in termini di accoppiamento modale coerente. Le costanti di propagazione dei due modi di polarizzazione sono significativamente diverse a causa della forte birifrangenza, cosicché la fase relativa di tali modi copropaganti si allontana rapidamente. Pertanto, qualsiasi perturbazione lungo la fibra può accoppiare efficacemente entrambi i modi solo se presenta una componente spaziale di Fourier significativa con un numero d'onda che corrisponde alla differenza delle costanti di propagazione dei due modi di polarizzazione. Se questa differenza è sufficientemente grande, le perturbazioni usuali nella fibra variano troppo lentamente per ottenere un accoppiamento modale efficace. In termini quantitativi, la lunghezza del battimento di polarizzazione dovrebbe essere significativamente inferiore alla tipica scala di lunghezza su cui varia la birifrangenza parassita.

Le fibre ottiche a mantenimento della polarizzazione vengono utilizzate in dispositivi in cui lo stato di polarizzazione non può variare, ad esempio a causa di variazioni di temperatura. Alcuni esempi sono gli interferometri a fibra ottica, i giroscopi a fibra ottica e alcuni laser a fibra.

Gli svantaggi dell'utilizzo di fibre che mantengono la polarizzazione sono i seguenti:

Sono più costosi.
Non tutti i tipi di fibre sono disponibili in una forma che preserva la polarizzazione. Ad esempio, la disponibilità può essere limitata per alcune fibre attive, per fibre con valori insoliti di area modale effettiva e per fibre non silicee.
Le perdite di propagazione sono maggiori rispetto alle fibre standard.
Di solito, è richiesto un allineamento rotazionale esatto della fibra rispetto alla direzione di polarizzazione in ingresso; lo stesso vale per la giunzione delle fibre. Ciò rende la produzione dei dispositivi più complessa e costosa.

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