ラウンド PM ファイバー
円複屈折の概念をファイバに導入できるため、2 つの直角偏光モードはファイバ --、いわゆる円形 PM ファイバ内で時計回りと反時計回りに円偏光されます。 円形（軸対称）光ファイバでリング複屈折を実現する最も一般的な方法は、ファイバをねじることです。これにより、時計回りと反時計回りの円偏光の発振主モード間に伝播定数の差が生じます。 したがって、これら 2 つの円偏波のモードは分離されます。 また、外部応力により繊維長方向の方位角が変化し、繊維上に環状複屈折が発生する可能性も考えられます。 光ファイバーをねじるとねじり応力が発生し、光学特性に歪みが生じます。
ファイバのファイバコアをクラッド内の螺旋経路に沿って配置することもでき、これによりリング複屈折も得ることができる。 これにより、光はらせん状の経路に沿って進み、旋光が形成されます。 複屈折は、幾何学的形状の影響によってのみ実現できます。 このようなファイバはシングルモード ファイバとして使用でき、高次モードでは比較的高い損失が発生します。
ヘリカルファイバーコア構造を備えた環状 PM ファイバーは、ファラデー効果による電流検出の分野で使用できます。 光ファイバーは、バイメタルロッドと予備成形チューブを使用して作成できます。ファイバーの線引き中に予備成形チューブを回転させてスパイラルを形成します。
リニアPMファイバー
LINEAR PM ファイバには、主に単偏光タイプと複屈折タイプの 2 つのタイプがあります。 2 つの基本偏波モードと比較して、単一偏波モードの主な特徴は、伝送損失が大きいことです。 複屈折ファイバ タイプの場合、発振の主モードにおける 2 つの偏波モード間の伝播定数は明らかに異なります。 直線偏光を維持するために複数の光ファイバー設計を使用できますが、これについては後で説明します。
エッジ スロットとエッジ トンネル リニア PM ファイバー
エッジスロット ファイバには、クラッドの屈折率よりも低い屈折率を持つ 2 つのスロットが統合されています。 スロットは中央のファイバー コアの両側にあります。 このタイプのファイバは、X 軸に沿って W 字型の屈折率分布を持ち、Y 軸に沿ってステップ状の屈折率分布を持ちます。 エッジ トンネル ファイバは、エッジ スロット構造の特別な例です。 これらの線状 PM ファイバーでは、ファイバーコアに幾何異方性が導入され、複屈折ファイバーが得られます。
応力成分を含むリニア PM ファイバー
ファイバに高い複屈折を導入する効果的な方法は、二重の幾何学的対称性を持つ不均一な応力をファイバ コアに導入することです。 光弾性効果の結果、応力によりファイバー コアの屈折率が変化します。これは、ファイバー スピンドルに沿った偏光パターンや複屈折の結果を通じて観察できます。 必要な応力は、ファイバ コアの反対側のクラッド領域に位置する 2 つの等しく独立して応力がかかったコンポーネント (SAP) を使用することによって取得できます。 したがって、SAP の屈折率がクラッドの屈折率以下である限り、SAP を通る二次振動モードは存在しません。
SAP に使用される最も一般的な形状は、蝶ネクタイの形状と円です。 これらの繊維はそれぞれボウタイ繊維、パンダ繊維と呼ばれます。 これら 2 つのファイバーの断面を次の図に示します。 これらの繊維で使用されるモード複屈折は、幾何学的複屈折と応力誘起複屈折を表します。 幾何学的複屈折は非常に小さいため、円形コア ファイバーの場合は無視できます。 これらのファイバ コアの複屈折は、SAP をファイバ コアの近くに配置すると改善できることが示されていますが、特に材料がファイバ コア上にある場合、ファイバ損失が増加しないように、SAP をファイバ コアの非常に近くに配置する必要があります。 SAP は二酸化ケイ素ではありません。 Panda ファイバーは、高次モードの複屈折、非常に低い損失、および低いクロストークを達成するために改良されました。
ヒント: 現在、最も人気のある PMファイバ業界では丸いパンダ繊維があります。 パンダ ファイバーが他の PM ファイバーに勝る多くの利点の 1 つは、従来のシングルモード ファイバーと比較したファイバー サイズと開口数です。 両方のタイプの光を使用する場合、デバイスの損失は最小限に抑えられます。
楕円構造の線状PMファイバー
楕円コア、楕円クラッド、楕円シースファイバという 3 種類の光学構造について、実用的な低損失単偏波ファイバの最初に提案された実験研究が実施されました。 楕円ファイバーコアケーブルの初期の研究には、偏光複屈折の計算が含まれます。 第 1 段階では、長方形の誘電体導波管を使用して、楕円コア ファイバーの複屈折を推定します。 PMファイバーを初めて使用する実験では、ダンベル形状のファイバーコアを備えた一種のファイバーが製造されました。 偏波ビート長は、ファイバコアクラッドの屈折率差を大きくすることで短縮できます。 ただし、実際の用途には制限があるため、屈折率の差を大きくしすぎることはできません。 屈折率差が大きくなると伝送損失が発生し、コア半径を小さくする必要があるため接続がより困難になります。 楕円ファイバーの一般的な複屈折値は、楕円クラッドファイバーの複屈折値よりも高くなります。 ただし、楕円ファイバーコアの損失は楕円クラッドの損失よりも高くなりますファイバ.
屈折率変調を備えたリニア PM ファイバー
2 つの直角振動のカットオフ波長を分離する単一偏波ファイバの場合、その周波数帯域幅を広げる方法は、1 つの偏光状態のみがカットオフに存在することを可能にする屈折率分布を選択することです。 高い複屈折は、3 層の楕円形断面ファイバーの内部クラッド屈折率に角度変調を導入することによって達成できます。 ３層の楕円形断面光ファイバの研究では、方形ファイバコア導波路を基準構造として仮定する摂動アプローチが採用される。 単一偏波動作では、楕円体ファイバーの 3 層の複屈折テストにより、内部クラッド屈折率の適切な角度変調により複屈折が強化され、波長範囲が拡張できることが示されました。
屈折率分布はバタフライプロファイルと呼ばれます。 これは非対称の W 輪郭であり、一貫したファイバー コアとファイバー コアを囲むクラッドで構成されています。 クラッド内では、等高線は NCL の最大値を持ち、半径と角度が上向きに変化し、X 軸に沿って最大の下降状態になります。 シングルモード単一偏波動作を実現するために、この形状には 2 つの特性があります。 第一に、形状が非対称であるため、直角に発振する 2 つの主なモードの伝播定数が異なります。第二に、キャッスル内での減衰により、各モードが確実にカットオフ波長を持つようになります。 バタフライ ファイバーは導電率が弱いため、スカラー波動方程式の答えを使用してモード フィールドと伝播定数を決定できます。 答えは、三角関数とマチュー関数に関連しています。これらは、クラッドの横座標の相関関係を説明するために使用されます。ファイバーコア。 これらの関数は互いに直交していないため、さまざまな領域のモーダル フィールドを考慮し、境界条件を満たすために無限の関数セットが必要です。 得られた幾何学的複屈折グラフを標準周波数 V と比較すると、X 軸に沿った屈折率の低下の程度により非対称性が増大し、複屈折の最大値と V 値が増加することがわかります。 複屈折のピーク値は、非円形繊維の特徴です。 モード複屈折は、繊維に異方性を導入することによって改善できます。 異方性の場合、モードの 2 つの偏光に異なる屈折率分布を割り当てることで実現できます。 幾何複屈折は異方性複屈折よりも小さいです。 ただし、蝶形クラッドのドロップにより、発振メインモードのカットオフ波長に二重偏波が発生する可能性があり、単一偏波シングルモード動作を実現できる波長窓によって分離されます。
