Fibra óptica que mantiene la polarización
En fibra óptica , la fibra óptica que mantiene la polarización ( fibra PMF o PM ) es una fibra óptica monomodo en la que la luz polarizada linealmente , si se introduce correctamente en la fibra, mantiene una polarización lineal durante la propagación y sale de la fibra con una polarización lineal específica. Expresar; hay poco o ningún acoplamiento cruzado de potencia óptica entre los dos modos de polarización . Dicha fibra se utiliza en aplicaciones especiales donde es esencial preservar la polarización.
En una fibra ordinaria (que no mantiene la polarización), dos modos de polarización (por ejemplo, polarización vertical y horizontal) tienen la misma velocidad de fase nominal debido a la simetría circular de la fibra. Sin embargo, pequeñas cantidades de birrefringencia aleatoriaen una fibra de este tipo, o la flexión de la fibra, provocará una pequeña cantidad de diafonía del modo de polarización vertical al horizontal. Y dado que incluso una pequeña porción de fibra, sobre la que se puede aplicar un pequeño coeficiente de acoplamiento, tiene muchos miles de longitudes de onda, incluso ese pequeño acoplamiento entre los dos modos de polarización, aplicado de manera coherente, puede conducir a una gran transferencia de energía al modo horizontal. cambiando completamente el estado neto de polarización de la onda. Dado que ese coeficiente de acoplamiento no fue intencionado y fue el resultado de una tensión o flexión arbitraria aplicada a la fibra, el estado de salida de la polarización será aleatorio y variará a medida que varíen esas tensiones o flexión; también variará con la longitud de onda.
Las fibras que mantienen la polarización funcionan introduciendo intencionalmente una birrefringencia lineal sistemática en la fibra, de modo que existen dos modos de polarización bien definidos que se propagan a lo largo de la fibra con velocidades de fase muy distintas. La longitud de pulso L b de dicha fibra (para una longitud de onda particular) es la distancia (normalmente unos pocos milímetros) sobre la cual la onda en un modo experimentará un retraso adicional de una longitud de onda en comparación con el otro modo de polarización. Así una longitud L b /2 de dicha fibra es equivalente a una placa de media onda. Ahora considere que podría haber un acoplamiento aleatorio entre los dos estados de polarización en una longitud significativa de dicha fibra. En el punto 0 a lo largo de la fibra, la onda en el modo de polarización 1 induce una amplitud en el modo 2 en alguna fase. Sin embargo, en el punto 1/2 L b a lo largo de la fibra, el mismo coeficiente de acoplamiento entre los modos de polarización induce una amplitud en el modo 2 que ahora está desfasada 180 grados con la onda acoplada en el punto cero, lo que lleva a la cancelación . En el punto L b a lo largo de la fibra, el acoplamiento vuelve a estar en la fase original, pero en 3/2 L b vuelve a estar desfasado y así sucesivamente. La posibilidad de adición coherente de amplitudes de onda a través de diafonía en distancias mucho mayores que Lb queda así eliminada. La mayor parte de la potencia de la onda permanece en el modo de polarización original y sale de la fibra en la polarización de ese modo a medida que se orienta en el extremo de la fibra. Los conectores de fibra óptica que se utilizan para las fibras PM están especialmente codificados para que los dos modos de polarización estén alineados y salgan en una orientación específica.
Tenga en cuenta que una fibra que mantiene la polarización no polariza la luz como lo hace un polarizador . Más bien, la fibra PM mantiene la polarización lineal de la luz polarizada linealmente siempre que se lance a la fibra alineada con uno de los modos de polarización de la fibra. Lanzar luz polarizada linealmente en la fibra en un ángulo diferente excitará ambos modos de polarización, conduciendo la misma onda a velocidades de fase ligeramente diferentes. En la mayoría de los puntos a lo largo de la fibra, la polarización neta será una polarización elíptica .estado, con un retorno al estado de polarización original después de un número entero de longitudes de latido. En consecuencia, si se lanza luz láser visible en la fibra que excita ambos modos de polarización, se observa la dispersión de la luz que se propaga vista desde un lado con un patrón de luz y oscuridad periódico sobre cada longitud de pulso, ya que la dispersión es preferentemente perpendicular a la dirección de polarización.
