Kunnskap

Polarisasjons-vedlikeholdsfiber, eller PM-fiber, er en type enkelt-optisk fiber designet for å bevare to godt-definerte ortogonale polarisasjonsakser. Den ekstra funksjonen gjør den mer krevende enn konvensjonell enkelt-modusfiber i nesten alle stadier av livssyklusen. Produksjonen må skape og kontrollere stabil dobbeltbrytning; skjøting må justere både de optiske kjernene og polarisasjonsaksene; koblinger trenger et kontrollert forhold mellom fiberaksen og koblingsnøkkelen; og den ferdige sammenstillingen bør verifiseres for polarisasjonsytelse i stedet for innsettingstap alene.

Dette er grunnen til at det å spesifisere PM-fiber ikke garanterer at et ferdig system vil opprettholde polarisasjonen godt. Fiberen, skjøten, koblingen, monteringsprosessen og testmetoden bidrar alle til det endelige polarisasjonsekstinksjonsforholdet, eller PER.

Hva gjør polarisering-vedlikehold av fiber forskjellig fra standard enkelt-modusfiber?

I vanligeenkelt-modusfiber, er den viktigste overføringsbekymringen å holde lyset i den grunnleggende romlige modusen med lav demping og akseptabel spredning. De to ortogonale polarisasjonstilstandene er ikke med hensikt adskilt sterkt nok til å forhindre at miljøforstyrrelser endrer polarisasjonstilstanden.

PM-fiber er bevisst gjort dobbeltbrytende. Dens to hovedpolarisasjonsakser, ofte kalt den raske aksen og den langsomme aksen, har forskjellige effektive brytningsindekser. Når lineært polarisert lys sendes ut langs en hovedakse, hjelper dobbeltbrytningen til å undertrykke koblingen inn i den ortogonale aksen. Avstanden som de to polarisasjonsmodusene akkumulerer en 2π faseforskjell over kallesslaglengde; kortere slaglengde tilsvarer generelt sterkere dobbeltbrytning.

PM fiber tilhører den bredere familien avoptisk fiber, men dens geometri og akseptkriterier er mer spesialiserte. IEC publiserer en dedikert seksjonsspesifikasjon for polarisasjons{1}}vedlikehold av fibre iIEC 60793-2-70, noe som gjenspeiler det faktum at PM-fiber har krav utover kravene til generell-enkelmodusfiber.

Hvorfor er PM-fiber vanskeligere å produsere?

Produksjonsutfordringen begynner med strukturen som skaper dobbeltbrytning. I en vanlig PM-fiber av PANDA-type, for eksempel, plasseres områder som påfører spenning- på motsatte sider av kjernen. Etter at glasset er trukket og avkjølt, skaper differensialspenningen som produseres av disse områdene sterk stress-indusert dobbeltbrytning. Andre PM-design kan bruke forskjellige spenningsgeometrier eller strukturell asymmetri, men det samme ingeniørmålet forblir: skape to stabile hovedakser og holde egenskapene deres konsistente langs fiberen.

Sammenlignet med standard enkel-modusfiber må produsenten derfor kontrollere flere tilleggsvariabler:

• Stress-ved bruk av geometri:størrelsen, posisjonen, symmetrien og sammensetningen av de-spenningsproduserende områdene påvirker den resulterende dobbeltbrytningen.
• Kjerne-til-strukturjustering:den optiske kjernen må forbli nøyaktig plassert i forhold til spenningsstrukturen slik at hovedaksene er forutsigbare.
• Dobbeltbrytning og slaglengde:trekkforhold, glasssammensetning, geometri og gjenværende spenning kan endre polarisasjonsoppførselen-.
• Aksekonsistens:Orienteringen og symmetrien til den indre strukturen må forbli stabil langs den produserte lengden.
• Tegn-prosessstabilitet:dimensjonal eller termisk variasjon under tegning kan påvirke både vanlige optiske egenskaper og spenningsfeltet som er ansvarlig for polarisasjonsvedlikehold.
• Ytterligere kvalitetskontroll:geometriske mål alene er ikke nok; polarisasjonsrelaterte-egenskaper må også karakteriseres under definerte forhold.

Disse ekstra kontrollene hjelper til med å forklare hvorfor PM-fiber krever strammere prosessdisiplin enn standardfiber. Generell bakgrunn om fiberproduksjon finner du i Hengtong'sOversikt over produksjon av fiberoptiske kabeler, mens PM-fiber legger til den separate utfordringen med å kontrollere selve den dobbeltbrytende strukturen.

Hvorfor er PM-fiberskjøting vanskeligere?

Når du skjøter vanlige enkelt-modusfibre, er den essensielle justeringsoppgaven å bringe de to kjernene til nøyaktig side- og vinkeljustering før fusjon. Med PM-fiber er kjernejustering bare en del av jobben. De raske og langsomme aksene til de to fibrene må også være rotasjonsjustert.

Hvis kjernene er sentrert, men hovedaksene roteres i forhold til hverandre, kobles noe optisk kraft inn i en akse av den første fiberen inn i den ortogonale aksen til den andre fiberen. Skjøten kan vise lavt innsettingstap mens den fortsatt produserer uakseptabel polarisasjonskrysstale. Det er derfor et konvensjonelt skjøte-tapsestimat ikke i seg selv kan bekrefte en god PM-spleis.

Spesielle fusjonsskjøtere kan bruke side-visningsbilder eller andre profil-analysemetoder for å identifisere den interne PM-strukturen, og deretter rotere en eller begge fibrene før fusjon. Den nøyaktige avbildnings- og justeringsmetoden avhenger av fiberdesignet og skjøtemaskinen. For eksempel FujikurasFSM-100P dokumentasjonbeskriver rotasjonstrinn og profil-basert justering for PM-fiber, og illustrerer hvorfor PM-arbeid ofte trenger utstyr utover en grunnleggende-innrettingsskjøtemaskin.

For en bredere introduksjon til fusjons-spleiseforberedelse og prosesskontroll, se Hengtongsguide til fiberoptisk skjøting. PM-applikasjoner legger til kravet om rotasjons-akse på toppen av disse standard forberedelsestrinnene.

Hvordan påvirker vinkelforskyvning polarisasjonsutryddelsesforholdet?

I en idealisert skjøt hvor rotasjonsaksefeil er den eneste kilden til krysstale, deler en feiljusteringsvinkel θ den optiske kraften omtrent i henhold til cos²θ på den tiltenkte aksen og sin²θ på den ortogonale aksen. Under den forenklede antagelsen er PER-grensen forårsaket av aksefeiljustering alene:

PER ≈ 20 log10(seng θ)

Forholdet er ikke-lineært, og det er grunnen til at noen få grader kan ha stor betydning når målet PER er høyt.

Disse verdiene er teoretiske illustrasjoner, ikke garanterte skjøteresultater. Faktisk PER kan også begrenses av kildepolarisasjonen, ufullkommen fiberdobbelbrytning, lokal belastning, bøying, skjøteoppvarming, koblingsnøkling, komponentsammenkobling og måleoppsettet. Eksperimentelt arbeid publisert av Optica har identifisertgeometrisk vinkelfeiljustering av den dobbeltbrytende aksensom en årsak til utryddelse-forholdsnedbrytning etter fusjon.

Hvorfor krever PM-fiberkontakter nøkkeljustering?

En PM-kontakt trenger mer enn god kjernesentrering og en ren endeflate. Dens mekaniske nøkkel må ha et kontrollert vinkelforhold til en spesifisert hovedakse til fiberen. Ellers kan to koblinger pares mekanisk mens deres polarisasjonsakser forblir rotasjonsforskyvning.

Nøkkelkonvensjonen bør derfor defineres i monteringsspesifikasjonen. Avhengig av produkt og produsent kan nøkkelen refereres til den langsomme aksen eller hurtigaksen; det er usikkert å anta at hver PM-forsamling følger den samme konvensjonen. Det relevante kravet er at den spesifiserte konvensjonen er kjent, produsert konsekvent og verifisert.

Dette er formalisert iIEC 61300-3-55, som dekker polarisasjonsekstinksjonsforhold, hoved-akseorientering og koblingsnøkkeløyaktighet for polarisering-vedlikehold av passive optiske komponenter.

Det samme prinsippet gjelder for fullføringfiberoptiske kabelenheter: koblingsgeometri, akseorientering, strekkavlastning, ruting og testing blir alle en del av den ferdige polarisasjons-ytelseskjeden.

Hvorfor lavt spleisetap ikke nødvendigvis betyr god PM-ytelse

En skjøt kan se utmerket ut på en konvensjonell fusjonsspleiser og fortsatt ha dårlig polarisasjonsytelse. Dette er fordi innsettingstap og PER måler forskjellige feilmoduser.

• Innsettingstapangir hovedsakelig hvor mye total optisk kraft som går tapt gjennom leddet.
• PERindikerer hvor sterkt kraften forblir konsentrert i den tiltenkte polarisasjonsaksen i forhold til den ortogonale aksen.

En liten rotasjonsfeil kan overføre kraft mellom de to PM-aksene uten å forårsake et stort totalt-effekttap. Av denne grunn bør PM-sammenstillinger aksepteres mot både konvensjonelle optiske kriterier og polarisasjonsspesifikke-kriterier der applikasjonen krever dem.

Hva bør verifiseres etter skjøting og kobling?

En praktisk PM-fiberkvalitetsplan bør definere måleforholdene før produksjonen starter. Spesifikasjonen bør som et minimum angi driftsbølgelengde, lanseringstilstand, påkrevd PER, konvensjon for kontakt-akse, og om kravet gjelder for en individuell komponent eller hele sammenstillingen.

Nyttige verifiseringselementer kan omfatte:

• innsettingstap ved spesifisert bølgelengde;
• polarisasjonsutryddelsesforholdet til den ferdige monteringen;
• nøkkel-til-akseorientering for koblingsprodukter;
• spleise-aksejustering eller validerte spleise-programinnstillinger;
• ende-ansiktsinspeksjon og renslighet av koblinger;
• repeterbarhet etter håndtering, ruting eller miljøeksponering når det er relevant for applikasjonen.

Hengtong sintestressurs for fiberoptisk kabelgir en nyttig intern referanse for verifiseringens bredere rolle i produksjon av optisk-kabel. For PM-produkter bør testplanen i tillegg inkludere polarisasjonsberegningene som kreves av applikasjonen.

Standard Single-Mode Fiber vs. PM Fiber: Hvilke endringer i produksjonen?

En praktisk arbeidsflyt for PM-fibermontasjer

1. Definer det optiske kravet.Spesifiser bølgelengde, fibertype, mål PER, akseptabelt innsettingstap, driftsmiljø og monteringslengde.
2. Definer aksekonvensjonen.Angi om kontaktnøkkelen eller en annen mekanisk referanse tilsvarer hurtigaksen eller sakteaksen.
3. Bruk en passende justeringsmetode.Velg skjøteutstyr og programmer som passer for den spesielle PM-strukturen i stedet for å anta at én avbildningsmetode fungerer for hvert design.
4. Kontroller håndtering og ruting.Unngå unødvendig stress, stram bøying eller vridning som kan komplisere polarisasjonsatferd.
5. Bekreft den fullførte monteringen.Mål egenskapene som betyr noe på systemnivå, spesielt PER når polarisasjonsrenhet er et funksjonskrav.
6. Registrer forholdene.Et PER-tall er mye mer nyttig når bølgelengde, utskytningstilstand, utstyr og testkonfigurasjon er dokumentert.

Hvordan kjøpe en PM-fiber eller tilpasset fiberenhet mer effektivt

For polarisasjonssensitive-prosjekter bør innkjøp drives av en teknisk spesifikasjon i stedet for en generisk forespørsel om "PM-fiber av høy-kvalitet." Før du legger inn en bestilling, be leverandøren om å bekrefte fiberdesign, driftsbølgelengde, slag-lengde eller dobbeltbrytningskrav der det er aktuelt, kontakttype, akse-til-nøkkelkonvensjon, mål-PER, innsettings-tapgrense, skjøtekrav og testrapporten som vil følge sammenstillingen.

Hvis prosjektet krever en ikke-standard konstruksjon, Hengtong'stilpasset fiberoptisk kabelressurs er et relevant utgangspunkt for å diskutere dimensjoner, materialer, sammenstillingskonfigurasjon og testkrav. For en PM-spesifikk applikasjon er det viktige neste trinnet å gi ingeniørteamet kravene til polarisering og akse-tilpasning slik at kapasitet og akseptkriterier kan bekreftes før produksjon.

For å diskutere en prosjektspesifikasjon, tegninger, mengde, koblingskonfigurasjon eller testkrav, bruk Hengtongskontaktside.

Ofte stilte spørsmål om PM-fiberproduksjon og -spleising

Kan PM-fiber skjøtes med en standard fusjonsspleiser?

En grunnleggende fusjonsspleiser kan være i stand til å smelte sammen glasset fysisk, men det betyr ikke at den kan produsere en høy-PER PM skjøt. Hvis maskinen ikke kan identifisere og rotasjonsjustere hovedaksene med tilstrekkelig nøyaktighet, kan skjøten ha akseptabelt innsettingstap, men dårlig polarisasjonsekstinksjonsforhold. Det nødvendige utstyret avhenger derfor av PM-fiberdesignet og PER-målet.

Hva skjer hvis kjernene er justert, men PM-aksene ikke?

Noen kraft kobler fra den tiltenkte polarisasjonsaksen til den ortogonale aksen. Den totale overførte effekten kan forbli høy, så vanlige spleise-tapsmålinger kan gå glipp av problemet, mens PER degraderes.

Hvor mye akseavvik er akseptabelt?

Det er ingen universell vinkel for hvert prosjekt. Den tillatte feilen avhenger av det nødvendige systemet PER og andre kilder til polarisasjonskrysstale. I den idealiserte akse--feil-modellen, tilsvarer omtrent 2 grader av misforhold allerede en PER-grense nær 29 dB. En ekte sammenstilling kan fungere dårligere fordi flere feilkilder kombineres.

Hva indikerer nøkkelen på en PM-kontakt?

Den gir en mekanisk vinkelreferanse relatert til en av fiberens hovedakser. Den nøyaktige konvensjonen for rask-akse eller sakte-akse må defineres av produktspesifikasjonen; det bør ikke antas uten dokumentasjon.

Garanterer bruk av PM-fiber automatisk polarisasjonsvedlikehold?

Nei. PM-fiber gir den dobbeltbrytende bølgelederen som trengs for å bevare polarisering langs en hovedakse, men systemytelsen avhenger også av utskytingsjustering, skjøter, koblinger, bøyning og spenning, komponentgrensesnitt og måleforhold. Polarisasjonsvedlikehold er derfor et -monteringsnivå og et system-resultat, ikke bare en materialetikett.

Konklusjon

Polarisering-vedlikehold av fiber er mer krevende fordi det legger til et ekstra justeringsproblem til vanlig fiberoptikk: polarisasjonsaksene må forbli kontrollert så vel som den optiske kjernen. Produksjonen må skape en stabil dobbeltbrytende struktur, skjøting må bevare akseorientering, koblinger må opprettholde et definert nøkkel-til-akseforhold, og ferdige sammenstillinger bør testes for PER under spesifiserte forhold.

For ingeniørteam er den praktiske leksjonen enkel: ikke evaluer en PM-løsning kun ved hjelp av fiberdataarket eller spleisetap. Definer aksekonvensjonen, kontroller monteringsprosessen og verifiser polarisasjonsytelsen på nivået der komponenten faktisk skal brukes.