فیبرنوری نگهدارنده قطبش
فیبرنوری نگهدارنده قطبش (Polarization Maintaining Fiber) که به اختصار آن را فیبر نوری PM می‌نامند یکی از زیر مجموعه‌های فیبرنوری تک مد است که همانطور که از نامش پیداست قابلیت ثابت نگه‌داشتن قطبش نورهای موجود در داخل فیبر را دارند. در ادامه در مورد اینکه قطبش چیست و چگونه آن را در فیبر ثابت نگه می‌دارند صحبت خواهیم کرد.
فیبرنوری نگهدارنده قطبش
قطبش یا polarization یکی از مولفه‌های امواج الکترومغناطیسی است که راستای نوسان موج را در صفحهٔ عمود بر جهت انتشار آن نشان می‌دهد. برای درک فیزیکی بهتر می‌توان گفت انتهای بردار میدان الکتریکی یک موج الکترومغناطیسی بیانگر قطبش آن است. با توجه به نوع موج و جابجایی میدان الکتریکی آن انواع مختلف موج با قطبش خطی، بیضوی و دایروی وجود دارند.
حالت قطبش در فیبرهای نوری
موج TEM که در فیبرنوری انتقال می‌یابد دارای قطبش خطی در دو راستای x و y است. در فیبر نوری تک مد معمولی ثابت انتشار در هر دو راستا برابر است، بنابراین هر دو میدان الکتریکی با یک سرعت مشخص در فیبر انتقال می‌یابند. در این حالت امکان کوپلینگ توان نوری بین دو قطبش مختلف وجود دارد، که این کار باعث بهم ریختن و تغییر قطبش می شود. البته زمانی که فیبر تحت فشار فیزیکی مانند کشش و خمش و … قرار می‌گیرد سرعت حرکت نور در دو محور تغییر می کند، اما همچنان امکان کوپل توان بین این دو محور و حتی امکان اینکه تاثیرات مخرب‌تری داشته باشد نیز بیشتر است، برای مثال دو موج ممکن است همدیگر را حذف کنند (اگر اختلاف فاز ۱۸۰ درجه داشته باشند). بنابراین ایده‌ی ساخت فیبرهایی که توانایی ثابت نگه داشتن فیبرنوری نگهدارنده قطبش داشته باشند مطرح گردید.
نگهدارنده قطبش
فیبرنوری نگهدارنده قطبش، یا polarization maintaining fibers که آنها را اختصارا به نام فیبرهای PM می‌شناسند نوعی از فیبرهای نوری هستند که برای مقابله با مشکل تغییر قطبش طراحی و ساخته شده‌اند. فیبرهای نگهدارنده‌ی قطبش با استفاده از تغییراتی که در روکش فیبر (clad) ایجاد می‌کنند ثابت انتشار در دو محور عمودی و افقی را به طور قابل توجهی تغییر می‌دهند اصطلاحا یک ضریب دو شکستی birefringence بالایی در فیبر ایجاد می‌کنند. بطوریکه به هیچ عنوان امکان کوپل توان بین امواج در دو راستای مختلف موج پیش نیاید. در واقع موج در یکی از محورها بسیار آهسته‌تر و در یکی بسیار سریع‌تر حرکت می‌کند که این محور ها را به ترتیب محور آهسته (Slow axis) و محور سریع (Fast axis) می‌نامند. روش‌های مختلفی برای دستیابی به قطبش ثابت در فیبرنوری وجود دارد که در ادامه در مورد انواع مختلف آنها صحبت می‌کنیم.
روش‌های طراحی فیبر PM
یکی از متداول‌ترین روش‌های دستیابی به ضریب دوشکستی و به طبع آن قطبش ثابت در فیبرهای نوری استفاده از دو میله‌ی تنش‌زا (stress rods) در دو طرف روکش است. این میله‌ها در شکل‌های مختلفی (نه صرفا استوانه‌ای) با استفاده از ترکیبات مختلف SiO2 قابل ایجادند، البته اغلب از فیبرهای دوپد شده با برون (boron-doped glass) برای این منظور استفاده می‌کنند.
با توجه به هندسه‌ی میله‌ها دو نوع فیبر نوری مختلف تشکیل می‌شود: فیبرهای پروانه‌ای (Bow-tie) و فیبرهای پاندا (PANDA).
نوع دیگر فیبرنوری نگهدارنده قطبش مطابق شکل زیر دارای یک لایه ی بیضوی شکل در داخل روکش هستند، این فیبرها را Elliptical-jacketing می‌نامند.
فیبرهای بحث شده در بالا همگی جزو دسته‌ی فبرهای نوری نگهدارنده‌ی قطبش یا PM Fibers هستند. این نوع فیبرها با تغییر سرعت انتشار محور ها، امکان کوپل انرژی مغناطیسی بین دو پلاریزاسیون مختلف موج را از بین برده و از این رو امکان تغییر در قطبش را از بین می برد. بنابراین نور وارد شده در فیبر با همان قطبش ورودی از فیبر خارج می‌شود.
این مقاله توسط متخصصین فیبرنوری گردآوری و تدوین شده است.
