Polarisationserhaltende Fasern – Schlüsseltechnologie der Zukunft?

In modernen Kommunikationssystemen gibt es eine Reihe von Anwendungen, die darauf angewiesen sind, dass zuverlässig linear polarisiertes Licht verwendet wird. Dieses Licht kann nicht in allen Fällen am Verwendungsort direkt erzeugt werden und muss somit dorthin transportiert werden. Die marktüblichen Singlemode-Glasfasern sind jedoch nicht dafür geeignet, den Erhalt der linearen Polarisation während der Übertragung zu gewährleisten.

Polarisationserhaltende Fasern sichern stabile Lichtausbreitung in der Kommunikationstechnik

Wird linear polarisiertes Licht in eine, in der Kommunikationstechnik typischerweise eingesetzten Glasfaser eingekoppelt, so verändert sich die Polarisation unkontrollierbar und wellenlängenabhängig während der Ausbreitung. Dies geschieht beispielsweise aufgrund von, durch mechanischen Stress induzierter Doppelbrechung. Um am Ende der Übertragung Licht einer definierten und reproduzierbaren Polarisationsrichtung zu erhalten, muss auf eine spezielle Variante der Glasfaser, die polarisationserhaltende Faser zurückgegriffen werden. Diese Fasern zeichnen sich dadurch aus, dass sie aufgrund ihrer speziellen Bauweise die Polarisation von linear polarisiertem Licht über technisch relevante Distanzen erhalten. Das zu übertragende Licht wird hierzu entlang einer von zwei, durch die Faser definierten Richtungen, ihrer sogenannten „fast axis“ bzw. „slow axis“ eingekoppelt,

Was ist eine PANDA-Faser?

Eine Unterart der polarisationserhaltenden Fasern sind die sogenannten PANDA-Fasern. Das sind Singlemode-Fasern, bei denen auf gegenüberliegenden Seiten des Kerns zwei runde Stresselemente aus Boroxid-dotiertem Glas im Mantelmaterial eingearbeitet sind. Diese üben aufgrund eines abweichenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten mechanischen Stress auf die Fasern aus und erzeugen so eine ausgeprägte Doppelbrechung. Die entstehende Doppelbrechung sorgt für die Ausprägung zweier Hauptachsen, der „fast axis“ und der „slow axis“, entlang derer linear polarisiertes Licht unter Erhalt des Polarisationszustands übertragen werden kann. 

Vorteile der PANDA-Faser

• Hohe Polarisationserhaltung: Durch die spezielle Struktur wird die Polarisation des Lichts über längere Distanzen aufrechterhalten.
• Geringe Dämpfung: Die PANDA-Faser weist eine niedrige Dämpfung auf, was zu einer effizienten Signalübertragung führt.
• Hohe Temperaturstabilität: Dank der verwendeten Materialien ist die Faser auch bei hohen Temperaturen stabil.
• Kompakte Bauweise: Die PANDA-Faser ermöglicht eine kompakte Bauweise von optischen Komponenten.

Konfektion der PANDA-Fasern:

Um die positiven Eigenschaften von polarisationserhaltenden Fasern nutzen zu können, muss sichergestellt werden, dass linear polarisiertes Licht entlang einer der beiden Hauptachsen (üblicherweise in die “slow axis“) eingekoppelt wird. Zu diesem Zweck müssen die Konnektoren an den Faserenden so konfektioniert werden, dass die Ausrichtung der Faser rotatorisch innerhalb einer geringen Toleranz sichergestellt wird. Dadurch wird bei der Übertragung innerhalb des Konnektors der größte Teil des linear polarisierten Lichts in eine der beiden Achsen eingekoppelt und nur ein geringer Anteil in die zweite Achse.

Rosenberger OSI hat Prozesse entwickelt, um eine oder mehrere polarisationserhaltende Fasern in PANDA-Bauweise in verschiedene Konnektoren, FC-APC, MTP^® und EBO, mit der benötigten rotatorischen Ausrichtung zu konfektionieren.

Ein wichtiges Qualitätsmerkmal einer LWL-Leitung mit polarisationserhaltenden Fasern ist das Polarisations-Extinktions-Verhältnis (PER), welches das Verhältnis der Intensitäten der gewünschten zur nicht gewünschten Polarisationsrichtung angibt. Für die meisten Anwendungen sollte es größer als 20 dB sein.