توری فیبری با تناوب بلند

LPFGnew-oliv.png

توری فیبری با تناوب بلند (Long-period fiber grating)، نور را از یک مد هدایت شده در هسته، به چندین مد رو به جلو انتشار یافته غلاف، (در جایی که بر اثر جذب و پراکندگی نور از هسته وارد غلاف می‌شود. و در داخل غلاف از بین می‌رود)، کوپل می‌کند. در این کوپل شدگی از مد هدایت شده در هسته به چندین مد غلاف وابستگی طول موجی مشاهده می‌شود. بنابراین اتلافی به شکل طیفی در طول موجهای مشخص بدست آورد. در حقیقت یک توری براگ ساختار یک فیبر نوری را دارد که با خواص تناوبی که در طول فیبر تغییر می‌کند. به گونه‌ای که شرایط برای برهم کنش چندین مد منتشر شده فراهم شود.

تناوب چنین ساختاری از مرتبه کسری از میلی‌متر است. بر خلاف فیبرهای توری براگ تناوب کوتاه (FBG). این نوع توریها مدهای منتشر شده را باثابتهای انتشار کوچکتری کوپل می‌کنند، بنابراین دوره تناوب این توریها از طول موج تابش منتشر شده در داخل فیبر بزرگتر خواهد بود. از آنجا که دوره تناوب توری با تناوب بلند بزرگتر از طول موج نور است ساخت این توریها نسبتاً آسانتر است. به دلیل آنکه کوپل بین مدها در این نوع توری براگ، در یک جهت انتشار میابد، رزونانس‌های آنهاکه به ازای آن کوپل شدگی رخ میدهد تنها در طیف عبوری مشاهده می‌شود.

طیف عبوری شامل فرورفتگی‌هایی به شکل دره است که در طول موجهای مربوط به رزونانس مد منتشر شد در هسته با هر یک از مدهای غلاف مشاهده می‌شود. بر حسب تقارن اختلال ایجاد شده در فیبر نوری که باعث ایجاد توری‌بندی تناوب بلند (LPG) می‌شود. ممکن است مدهای با تقارن متفاوتی باهم کوپل شوند. برای مثال توری براگ با تقارن استوانه‌ای مدهایLP0m متقارن فیبر را کوپل می‌کند. توری فیبر نوری خمیده که نسبت به محور فیبر نامتقارن هستند یک رزونانس بین مد هستند و مدهایی نامتقارنLP1m غلاف ایجاد می‌کند. توری براگ فیبرنوری با تناوب بلند کاربردهای گسترده‌ای ازجمله فیلترهای طول موجی، حسگرها و... دارند. توریهای متفاوت با ساختارهای پیچیده‌ای طراحی شده‌اند. توری با ترکیب چندLPG توری با تناوب بلند با ابرساختارها و توری‌های با تناوب متغیر و.... ابزارهای متفاوتی که بر پایهٔ توریهای با تناوب بلند ساخته شده‌اند. تا کنون رشد و توسعه چشمگیری داشته‌اند. فیلترها، حسگرها و فیبرهای جبران کننده پاشندگی و.....

توری با تناوب بلند دست‌سانویرایش

توری‌های فیبر دست‌سان (chiral) تغییر یافتهٔ توریهای براگ فیبر نوری معمولی هستند. در واقع بجای آنکه توری روی سطح شیشه ایجاد شود. توریهای دست‌سان توریهای مکانیکی هستند که با ایجاد ریزساختارها روی شیشه بدست می‌آیند. و با چرخش یکنواخت فیبر نوری معمولی گرم شده این توری با تناوب بلند غیر هم مرکزتولید می‌شود.

فیبر دوشکستی پیچیده، با مغزی غیر دایروی هم مرکز با چرخش متقارن ۱۸۰۰یک ساختار دوگانه مارپیچی ایجا می‌کند. تناوب برابر نصف چرخش است پس گام دو برابر دوره تناوب است(P=2a). فرورفتگیهای باریک در طیف عبوری به هنگام کوپل شدن نور بین مغزی و غلاف در توری‌بندی تناوب بلند دست‌سان با یک گام بزرگتر از طول موج اتفاق می‌افتد. اگر گام‌ها کمی کوچکتر از گام توری‌بندی تناوب بلند دست‌سان باشد، ور به فضای خارج از فیبر کوپل می‌شود. این پراکندگی در باند مرزی اتفاق می‌افتد، و جداکننده قطبش است. این توری‌بندی‌های تناوب بلند دست‌سان متوسط اساس قطبندههای خطی و دایروی با پهنای باند بیشتر از 100nm می‌باشد. فیبر پیچشی با یک مغزی غیرهم مرکز، یک ضریب شکست متناوب و یکسان برای گامهایی با اندازه P=a ایجاد می‌کند که یک ساختار مارپیچی ایجاد می‌کند. این ساختار مارپیچی مغزی شبیه توری‌بندی تناوب بلند معمولی که با ریزخمش ایجاد می‌شود عمل می‌کند.

منابعویرایش

  • S.W. James, R.P. Tatam, "Optical fibre long-period grating sensors: characteristics and application," Meas. Sci. Technol. 14, R49–R61 (2003).
  • O.V. Ivanov, S.A. Nikitov, Yu.V. Gulyaev, "Cladding modes of optical fibers: properties and applications," Physics-Uspekhi 49, 175-202 (2006).
  • T. Erdogan, "Cladding-mode resonances in short- and long-period fiber grating filters", J. Opt. Soc. Am. A, 14, pp. 1760–1773, 1997.