Definición: La fibra que mantiene la polarización es una fibra óptica especial con una fuerte birrefringencia incorporada, que preserva la polarización lineal correctamente orientada de un haz de entrada.

Principio de las fibras que mantienen la polarización

Las fibras ópticas siempre presentan algún grado de birrefringencia, incluso si tienen un diseño circularmente simétrico, porque en la práctica siempre hay alguna cantidad de tensión mecánica u otro efecto que rompe la simetría. Como consecuencia, la polarización de la luz que se propaga en la fibra cambia gradualmente de forma descontrolada (y dependiente de la longitud de onda), lo que también depende de la flexión de la fibra y de su temperatura.

El problema mencionado se puede solucionar utilizando una fibra que mantiene la polarización, que no es una fibra sin birrefringencia, sino una fibra especial con una fuerte birrefringencia incorporada (fibra de alta birrefringencia o fibra HIBI, fibra PM). Siempre que la polarización de la luz lanzada en la fibra esté alineada con uno de los ejes birrefringentes, este estado de polarización se conservará incluso si la fibra está doblada. El principio físico detrás de esto se puede entender en términos de acoplamiento de modo coherente. Las constantes de propagación de los dos modos de polarización son diferentes debido a la fuerte birrefringencia, por lo que la fase relativa de dichos modos de copropagación se aleja rápidamente. Por lo tanto, cualquier perturbación a lo largo de la fibra puede acoplar efectivamente ambos modos solo si tiene un componente espacial de Fourier significativo con un número de onda que coincida con la diferencia de las constantes de propagación de los dos modos de polarización. Si esta diferencia es lo suficientemente grande, las perturbaciones habituales en la fibra varían con demasiada lentitud para lograr un acoplamiento de modo eficaz.

Formas de realizar fibras que mantienen la polarización

Un método comúnmente utilizado para introducir una fuerte birrefringencia es incluir dos barras de tensión (no necesariamente cilíndricas) de una composición de vidrio modificada (con un grado diferente de expansión térmica) en la preforma en lados opuestos del núcleo (Figura 1). Cuando se extrae una fibra de una preforma de este tipo, los elementos de tensión provocan cierta tensión mecánica con una orientación bien definida. Otra variante de ese enfoque es tener un revestimiento elíptico de vidrio diferente alrededor del núcleo.

Figura 1: fibra PANDA que mantiene la polarización (izquierda) y fibra de corbatín (derecha). Los elementos de estrés incorporados, hechos de un tipo diferente de vidrio, se muestran con un tono gris más oscuro.

Otra técnica consiste en utilizar un núcleo elíptico que provoca la denominada birrefringencia de forma [1]. Aquí, la forma elíptica en sí misma, incluso sin ningún tipo de tensión mecánica, produce cierto nivel de birrefringencia de forma.

Aplicaciones

Las fibras que mantienen la polarización se aplican en dispositivos en los que no se puede permitir que el estado de polarización se desvíe, por ejemplo, como resultado de cambios de temperatura. Algunos ejemplos son los interferómetros de fibra, los giroscopios de fibra óptica y ciertos láseres de fibra. Una desventaja de usar tales fibras es que normalmente se requiere una alineación exacta de la dirección de polarización, lo que hace que la producción sea más engorrosa. Además, las pérdidas por propagación son mayores que las de la fibra estándar, y no todos los tipos de fibras se obtienen fácilmente en forma de conservación de la polarización.

Máquina para conectar Fibras PM

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