סיבי PM עגול
ניתן להכניס את המושג של שבירה דו-פעמית מעגלית לתוך הסיב, כך ששני מצבי הקיטוב ישר הזווית מקוטבים בצורה מעגלית עם כיוון השעון ונגד כיוון השעון בסיב -- מה שנקרא סיב PM מעגלי. הדרך הנפוצה ביותר להשיג שבירה כפולה של טבעת בסיב אופטי עגול (סימטרי צירית) היא לסובב את הסיב, מה שיוצר הבדל בקבועי התפשטות בין המצב הראשי המתנודד של קיטוב מעגלי בכיוון השעון ונגד כיוון השעון. לפיכך, האופנים של שני הגלים המקוטבים בצורה מעגלית מנותקים. זה יכול גם להיחשב שהלחץ החיצוני יכול לשנות את זווית האזימוט בכיוון אורך הסיב, מה שיכול ליצור שבירה דו-פעמית של הטבעת על הסיב. אם סיב אופטי מעוות, נוצר מתח פיתול, וכתוצאה מכך תכונות אופטיות הקשורות לעיוות.
ניתן להניח את ליבת הסיבים של הסיב גם לאורך השביל הספירלי בחיפוי, כך שניתן לקבל גם את השבירה הדו-טבעית. זה גורם לאור לנוע לאורך נתיב ספירלי, ויוצר סיבוב אופטי. ניתן להשיג שבירה דו-פעמית רק בגלל השפעת הגיאומטריה. סיב כזה יכול לשמש כסיב במצב יחיד, והוא יגרום לאובדן גבוה יחסית במצב מסדר גבוה.
ניתן להשתמש בסיב PM הטבעתי עם מבנה ליבת סיבים סליליים בתחום חישת זרם לפי Faraday Effect. ניתן לייצר סיבים אופטיים באמצעות מוטות דו-מתכתיים וצינורות מעוצבים מראש, המסובבים את הצינורות המעוצבים מראש ליצירת ספירלות במהלך ציור הסיבים.
סיב PM ליניארי
ישנם שני סוגים עיקריים של סיבים LINEAR PM, כלומר סוג קיטוב יחיד וסוג דו-שבירה. בהשוואה לשני מצבי הקיטוב הבסיסיים, המאפיין העיקרי של מצב קיטוב יחיד הוא שיש לו אובדן שידור גדול. עבור סוגי סיבים דו-שבירה, קבועי ההתפשטות בין שני מצבי הקיטוב במצב התנודה הראשי שונים כמובן. ניתן להשתמש במספר עיצובים של סיבים אופטיים כדי לשמור על קיטוב ליניארי, אשר יידונו בהמשך.
חריצי קצה ומנהרות קצה ליניארי PM PM
סיב חריץ הקצה משלב שני חריצים בעלי מקדם שבירה נמוך ממקדם החיפוי. החריצים ממוקמים בשני הצדדים של ליבת הסיבים המרכזית. לסוג זה של סיבים יש התפלגות מקדם השבירה בצורת W לאורך ציר ה-X והתפלגות אינדקס השבירה צעד לאורך ציר ה-Y. סיב מנהרת הקצה הוא דוגמה מיוחדת למבנה חריץ קצה. בסיבי PM ליניאריים אלה, אניזוטרופיה גיאומטרית מוכנסת לליבת הסיבים כדי להשיג סיבי שבירה דו-פעמית.
סיב PM ליניארי עם רכיבים לחוצים
שיטה יעילה להחדרת שבירה כפולה גבוהה לסיב היא הכנסת הלחץ הלא אחיד עם סימטריה גיאומטרית כפולה לתוך ליבת הסיבים. כתוצאה מהאפקט האלסטי הפוטואלי, הלחץ משנה את מקדם השבירה של ליבת הסיבים, אותו ניתן לראות דרך תבנית הקיטוב לאורך ציר הסיבים וכן את תוצאות השבירה הדו-פעמית. ניתן להשיג את המתח הנדרש על ידי שימוש בשני רכיבים מותחים באופן שווה ובלתי תלוי (SAP) הממוקמים באזור החיפוי מול ליבת הסיבים. לכן, כל עוד אינדקס השבירה של SAPs נמוך או שווה לאינדקס השבירה של חיפוי, לא יהיה מצב תנודה משני דרך SAPs.
הצורות הנפוצות ביותר המשמשות עבור SAPs הן צורת עניבת הפרפר והעיגול. סיבים אלו נקראים סיבי פפיון ופנדה בהתאמה. החתכים של שני סיבים אלה מוצגים באיור למטה. השבירה הכפולה המודאלית המשמשת בסיבים אלו מייצגת שבירה דו-פעמית גיאומטרית ומתח. השבירה הדו-גיאומטרית קטנה מאוד וניתן להתעלם ממנה עבור סיב הליבה העגול. הוכח שניתן לשפר את השבירה הכפולה של ליבות סיבים אלו כאשר SAPs ממוקמים קרוב לליבת הסיבים, אך יש למקם אותם קרוב מאוד לליבת הסיבים כך שלא תהיה עלייה באובדן הסיבים, במיוחד אם החומר על הסאפים אינם דו תחמוצת הסיליקון. סיבי פנדה שופרו כדי להשיג שבירה דו-פעמית גבוהה יותר, אובדן נמוך מאוד והצלבה נמוכה.
טיפ: נכון לעכשיו, ראש הממשלה הפופולרי ביותרסִיבבתעשייה הוא סיבי פנדה עגול. סיבי פנדה אחד היתרונות הרבים על פני סיבי PM אחרים הוא גודל הסיבים והצמצם המספרי בהשוואה לסיבים חד-מודים רגילים. הפסד מינימלי במכשיר מובטח בעת שימוש בשני סוגי האור.
סיב PM ליניארי עם מבנה אליפטי
המחקר הניסיוני המוצע הראשון של סיבים מעשיים בקיטוב יחיד עם אובדן נמוך על שלושה סוגים של מבנים אופטיים בוצע: ליבה אליפטית, חיפוי אליפטי וסיבי נדן אליפטי. המחקר המוקדם של כבל ליבת סיבים אליפטיים כרוך בחישוב של שבירה כפולה של קיטוב. בשלב הראשון, מוליך הגל הדיאלקטרי המלבני משמש להערכת השבירה הדו-פעמית של סיב הליבה האליפטית. בניסוי של שימוש בסיבי PM בפעם הראשונה, יוצר מעין סיב עם ליבת סיבים בצורת משקולת. ניתן להפחית את אורך פעימת הקיטוב על ידי הגדלת הפרש מקדם השבירה של חיפוי ליבת סיבים. עם זאת, בשל מגבלות יישום מעשיות, לא ניתן להגדיל את הפרש מקדם השבירה יותר מדי. הגדלת הפרש מקדם השבירה גורמת להפסדי שידור, והחבור הופך לקשה יותר מכיוון שיש להקטין את רדיוס הליבה. ערך השבירה הדו-פעמית הטיפוסי של סיבים אליפטיים גבוה מזה של סיב חיפוי אליפטי. אבל אובדן ליבת סיבים אליפטיים גבוה יותר מזה של חיפוי אליפטיסִיב.
סיב PM ליניארי עם אפנון אינדקס השבירה
עבור סיב מקוטב יחיד המבודד את אורך הגל החיתוך של שתי תנודות זווית ישרה, שיטה להגדלת רוחב פס התדרים שלו היא לבחור בהתפלגות אינדקס השבירה המאפשרת רק מצב קיטוב אחד להיות בנקודת החיתוך. השבירה הדו-הגבוהה יכולה להיות מושגת על ידי החדרת אפנון זוויתי לאינדקס החיפוי הפנימי של סיב החתך האליפטי תלת-שכבתי. במחקר של סיבים אופטיים בחתך אליפטי תלת-שכבתי, מאמצים גישת הפרעות, שבה מניחים שמוליך הגל של ליבת הסיבים המלבני כמבנה הייחוס. בפעולת קיטוב יחיד, בדיקות דו-שבירה על שלוש שכבות של סיבים אליפסואידים מראים כי אפנון זוויתי נכון של מדד החיפוי הפנימי יכול לשפר את השבירה הדו-פעמית ולהרחיב את טווח אורכי הגל.
התפלגות אינדקס השבירה נקראת פרופיל הפרפר. זהו קו מתאר W א-סימטרי, המורכב מליבת סיבים עקבית והחיפוי המקיף את ליבת הסיבים. בחיפוי, לקו המתאר יש את הערך המקסימלי של NCL, ומשתנה כלפי מעלה ברדיוס ובזווית, ובעל מצב ירידה מקסימלי לאורך ציר ה-X. יש שני מאפיינים של צורה זו למימוש פעולת קיטוב יחיד במצב יחיד. ראשית, הצורה היא א-סימטרית, מה שיהפוך את קבועי ההתפשטות של שני מצבי התנודה העיקריים בזוויות ישרות שונות, ושנית, ההנחתה בתוך הטירה מבטיחה שלכל מצב יש אורך גל חתוך. לסיבי פרפר מוליכות חלשה, כך שניתן להשתמש בתשובה למשוואת הגלים הסקלרים כדי לקבוע את שדה המצב וקבוע ההתפשטות. התשובה מתייחסת לפונקציות טריגונומטריות ופונקציות Mathieu, המשמשות כדי להסביר את המתאם של קואורדינטות רוחביות בחיפוי שלליבת סיבים. פונקציות אלו אינן אורתוגונליות זו לזו, אשר דורשות קבוצה אינסופית של פונקציות כדי להסביר את השדות המודאליים באזורים שונים ולעמוד בתנאי הגבול. גרף השבירה הגיאומטרית המתקבלת, בהשוואה לתדר הסטנדרטי V, מראה כי המידה בה יורד מקדם השבירה לאורך ציר ה-X מגבירה את האסימטריה, ובכך מגדילה את ערכי המקסימום וה-V של השבירה הדו-פעמית. ערך השיא של שבירה כפולה אופייני לסיבים לא מעגליים. ניתן לשפר את השבירה הדו-פעמית על ידי החדרת אניזוטרופיה לסיב. עבור אניזוטרופיה, ניתן להשיג זאת על ידי הקצאת התפלגות אינדקס שבירה שונות לשני הקיטובים של מצב. שבירה דו-פעמית גיאומטרית פחותה מהשבירה כפולה אנזוטרופית. עם זאת, הירידה בחיפוי צורת הפרפר יכולה לספק קיטוב כפול לאורך הגל החיתוך של המצב הראשי המתנודד, המופרד על ידי חלון אורך גל בו ניתן להשיג פעולת קיטוב יחיד.
