Qual é o comprimento da batida da fibra óptica?

Para fibra óptica de manutenção de polarização (PM), assumindo que a direção da polarização da luz polarizada linearmente de entrada esteja no meio do eixo rápido e do eixo lento, ela pode ser decomposta em dois componentes de polarização ortogonais. Como mostrado na figura abaixo, as duas ondas de luz inicialmente têm a mesma fase, mas como o índice de refração do eixo lento é maior que o do eixo rápido, sua diferença de fase aumentará linearmente com a distância de propagação.

Na figura acima, as fases das duas ondas e sua diferença estão na faixa de 0 a 2π (menos a parte de múltiplos de 2π). O quadrado verde indica a posição em que a diferença de fase é de 2π tempos, e o comprimento da batida é o comprimento da diferença de fase aumentado em 2π, o que é igual à proporção do comprimento de onda do vácuo (λ) e à birrefringência (b):

Nesta situação de acoplamento ortogonal, a polarização na fibra de PM mudará periodicamente com o comprimento da batida: polarização linear, polarização elíptica, polarização circular, polarização elíptica, polarização linear ... e o comprimento da batida pode ser medido através desse processo de evolução da polarização. Isso ocorre porque, para o estado de polarização periodicamente em mudança, a luz dispersa transbordando do lado da fibra é como ser modulada espacialmente, e o comprimento da batida pode ser medido na estrutura periódica das áreas claras e escuras.

Quanto maior a birrefringência da fibra, menor o comprimento da batida e melhor o desempenho que mantém a polarização. Atualmente, as fibras de PM com comprimentos de batida inferiores a 1 mm têm núcleos elípticos e diâmetros de campo de modo muito pequenos (significativamente menores que as fibras de modo único padrão). Muitas aplicações requerem núcleos circulares e diâmetros de campo de modo maior, e as fibras de PM que atendem aos requisitos geralmente têm comprimentos de batida entre um e vários milímetros. A fibra de modo único padrão também possui um comprimento de batida mensurável, mas o valor pode atingir vários metros, o que não é adequado para uso como fibra de PM. Para ilustrar o desempenho da manutenção da polarização das fibras de PM, os fabricantes geralmente fornecem especificações de comprimento de batida em vez da taxa de extinção de saída e especificam comprimento de onda e faixa de temperatura. Isso ocorre porque muitos fatores afetam a taxa de extinção, incluindo o comprimento da fibra, o método da fiação e a direção da polarização de entrada. No entanto, o comprimento da batida não está relacionado aos fatores acima, por isso é mais adequado para quantificar a capacidade de manutenção da polarização da fibra, mas a taxa real de desempenho e extinção de saída depende dos detalhes do uso.