Das Extinktionsverhältnis beim PM-Faser-Spleißen sinkt von 40 dB auf 25 dB: Die eigentliche Ursache der Polarisationsverschlechterung ist nicht immer das Fusionsspleißgerät.
In polarisationserhaltenden (PM) Fasersystemen ist das Extinktionsverhältnis (ER) einer der wichtigsten Parameter zur Bewertung der Polarisationserhaltung.
Ingenieure stoßen mitunter auf folgendes Problem:
Vor dem Spleißen weist die PM-Faser ein Extinktionsverhältnis von 40 dB auf. Nach dem Fusionsspleißen sinkt das Extinktionsverhältnis des Systems jedoch auf nur noch 25 dB.
In diesem Fall lautet die erste Reaktion oft:
„Ist etwas mit dem Fusionsspleißgerät nicht in Ordnung?“
Die Antwort ist jedoch nicht immer so einfach.
In vielen Anwendungen zum Spleißen und Testen von PM-Fasern ist die eigentliche Ursache für den Abfall des Extinktionsverhältnisses von 40 dB auf 25 dB nicht unbedingt das Fusionsspleißgerät selbst. Die Verschlechterung kann vielmehr durch eine Kombination von Faktoren bedingt sein, darunter eine Fehlausrichtung der Polarisationsachse, interne Spannungen, thermische Effekte im Spleißbereich, die Handhabung der Faser, Spannungen in der Verpackung und sogar der Testaufbau selbst.
1. Warum sinkt das Extinktionsverhältnis von 40 dB auf 25 dB?
Zunächst ist ein wichtiger Punkt zu verstehen:
Das Extinktionsverhältnis einer PM-Faseranordnung wird nicht allein durch die Spleißqualität bestimmt.
Selbst wenn der Spleiß folgende Eigenschaften aufweist:
Geringe Einfügedämpfung, gute mechanische Festigkeit, exzellentes Erscheinungsbild, kann sich die Polarisationsleistung dennoch verschlechtern.
Die Aufgabe von PM-Fasern besteht darin, den Polarisationszustand des Lichts entlang einer bestimmten Polarisationsachse aufrechtzuerhalten.
Sobald die schnellen oder langsamen Achsen zweier PM-Fasern nicht perfekt ausgerichtet sind, kann ein Teil der optischen Leistung von einer Polarisationsachse zur anderen eingekoppelt werden.
Dies führt zu Polarisationsübersprechen.
Die Folge ist:
Ein niedrigeres Extinktionsverhältnis.
Daher gilt:
Geringe Einfügedämpfung bedeutet nicht zwangsläufig ein hohes Extinktionsverhältnis.
Dies ist eines der am häufigsten übersehenen Probleme beim Spleißen von PM-Fasern.
2. Häufigste Ursache: Fehlausrichtung der Polarisationsachse
Einer der häufigsten Gründe für ein reduziertes Extinktionsverhältnis ist eine ungenaue Ausrichtung der Polarisationsachse.
PM-Fasern enthalten typischerweise Strukturen, die Doppelbrechung erzeugen, wie z. B.:
Panda-PM-Faser
Bow-Tie-PM-Faser
Elliptische Kern-PM-Faser
Diese Strukturen definieren die schnelle und die langsame Achse der Faser.
Beim Spleißen müssen die Polarisationsachsen der beiden PM-Fasern exakt ausgerichtet sein.
Schon ein kleiner Fehler im Drehwinkel kann das Übersprechen zwischen den Polarisationsachsen erhöhen.
Beispielsweise:
0,5°
1°
2°
oder sogar größere Winkelabweichungen können das endgültige Extinktionsverhältnis beeinflussen.
Obwohl die Fasern unter dem Mikroskop des Spleißers gut ausgerichtet erscheinen mögen, reagieren Anwendungen mit hohem Extinktionsverhältnis empfindlich auf sehr kleine Ausrichtungsfehler.
Wenn das Extinktionsverhältnis von 40 dB auf 25 dB sinkt, sollte man sich zunächst folgende Frage stellen:
Sind die Polarisationsachsen der beiden PM-Fasern ausreichend genau ausgerichtet?
3. Das Fusionsspleißgerät richtet möglicherweise den Faserkern aus, aber nicht die Polarisationsachse.
Dies ist ein weiterer kritischer Punkt.
Beim Spleißen von Standard-Singlemode-Fasern ist das Hauptziel üblicherweise:
Die Faserkerne präzise auszurichten.
PM-Fasern erfordern jedoch mehr als nur die Kernausrichtung.
Sie erfordern zusätzlich:
Die Ausrichtung der Polarisationsachsen.
Dies sind nicht exakt dieselben Dinge.
Beispielsweise können zwei PM-Faserkerne perfekt ausgerichtet sein, während ihre langsamen Achsen dennoch eine geringe Rotationsabweichung aufweisen.
In diesem Fall:
Die Einfügedämpfung kann sehr gering sein.
Die Spleißverbindung kann hervorragend aussehen.
Die mechanische Festigkeit kann akzeptabel sein.
Allerdings:
Das Extinktionsverhältnis kann dennoch deutlich sinken.
Für Hochleistungs-PM-Faserbaugruppen können geeignete PM-Faserausrichtungstechnologien erforderlich sein, wie z. B.:
PAS (Profilausrichtungssystem)
Ausrichtung mittels Spannungsstäben
Profilausrichtung
Hochpräzise Rotationsausrichtung
Um eine bessere Polarisationsleistung zu erzielen, müssen beide folgenden Parameter kontrolliert werden:
Ausrichtung des Faserkerns + Ausrichtung der Polarisationsachse
https://www.xhphotoelectric.com/en/pm-fiber-splicing-extinction-ratio-drops-from-40-db-to-25-db-the-real-cause-of-polarization-degradation-is-not-always-the-fusion-splicer/
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Das Extinktionsverhältnis beim PM-Faser-Spleißen sinkt von 40 dB auf 25 dB: Die eigentliche Ursache der Polarisationsverschlechterung ist nicht immer das Fusionsspleißgerät.
In polarisationserhaltenden (PM) Fasersystemen ist das Extinktionsverhältnis (ER) einer der wichtigsten Parameter zur Bewertung der Polarisationserhaltung.
Ingenieure stoßen mitunter auf folgendes Problem:
Vor dem Spleißen weist die PM-Faser ein Extinktionsverhältnis von 40 dB auf. Nach dem Fusionsspleißen sinkt das Extinktionsverhältnis des Systems jedoch auf nur noch 25 dB.
In diesem Fall lautet die erste Reaktion oft:
„Ist etwas mit dem Fusionsspleißgerät nicht in Ordnung?“
Die Antwort ist jedoch nicht immer so einfach.
In vielen Anwendungen zum Spleißen und Testen von PM-Fasern ist die eigentliche Ursache für den Abfall des Extinktionsverhältnisses von 40 dB auf 25 dB nicht unbedingt das Fusionsspleißgerät selbst. Die Verschlechterung kann vielmehr durch eine Kombination von Faktoren bedingt sein, darunter eine Fehlausrichtung der Polarisationsachse, interne Spannungen, thermische Effekte im Spleißbereich, die Handhabung der Faser, Spannungen in der Verpackung und sogar der Testaufbau selbst.
1. Warum sinkt das Extinktionsverhältnis von 40 dB auf 25 dB?
Zunächst ist ein wichtiger Punkt zu verstehen:
Das Extinktionsverhältnis einer PM-Faseranordnung wird nicht allein durch die Spleißqualität bestimmt.
Selbst wenn der Spleiß folgende Eigenschaften aufweist:
Geringe Einfügedämpfung, gute mechanische Festigkeit, exzellentes Erscheinungsbild, kann sich die Polarisationsleistung dennoch verschlechtern.
Die Aufgabe von PM-Fasern besteht darin, den Polarisationszustand des Lichts entlang einer bestimmten Polarisationsachse aufrechtzuerhalten.
Sobald die schnellen oder langsamen Achsen zweier PM-Fasern nicht perfekt ausgerichtet sind, kann ein Teil der optischen Leistung von einer Polarisationsachse zur anderen eingekoppelt werden.
Dies führt zu Polarisationsübersprechen.
Die Folge ist:
Ein niedrigeres Extinktionsverhältnis.
Daher gilt:
Geringe Einfügedämpfung bedeutet nicht zwangsläufig ein hohes Extinktionsverhältnis.
Dies ist eines der am häufigsten übersehenen Probleme beim Spleißen von PM-Fasern.
2. Häufigste Ursache: Fehlausrichtung der Polarisationsachse
Einer der häufigsten Gründe für ein reduziertes Extinktionsverhältnis ist eine ungenaue Ausrichtung der Polarisationsachse.
PM-Fasern enthalten typischerweise Strukturen, die Doppelbrechung erzeugen, wie z. B.:
Panda-PM-Faser
Bow-Tie-PM-Faser
Elliptische Kern-PM-Faser
Diese Strukturen definieren die schnelle und die langsame Achse der Faser.
Beim Spleißen müssen die Polarisationsachsen der beiden PM-Fasern exakt ausgerichtet sein.
Schon ein kleiner Fehler im Drehwinkel kann das Übersprechen zwischen den Polarisationsachsen erhöhen.
Beispielsweise:
0,5°
1°
2°
oder sogar größere Winkelabweichungen können das endgültige Extinktionsverhältnis beeinflussen.
Obwohl die Fasern unter dem Mikroskop des Spleißers gut ausgerichtet erscheinen mögen, reagieren Anwendungen mit hohem Extinktionsverhältnis empfindlich auf sehr kleine Ausrichtungsfehler.
Wenn das Extinktionsverhältnis von 40 dB auf 25 dB sinkt, sollte man sich zunächst folgende Frage stellen:
Sind die Polarisationsachsen der beiden PM-Fasern ausreichend genau ausgerichtet?
3. Das Fusionsspleißgerät richtet möglicherweise den Faserkern aus, aber nicht die Polarisationsachse.
Dies ist ein weiterer kritischer Punkt.
Beim Spleißen von Standard-Singlemode-Fasern ist das Hauptziel üblicherweise:
Die Faserkerne präzise auszurichten.
PM-Fasern erfordern jedoch mehr als nur die Kernausrichtung.
Sie erfordern zusätzlich:
Die Ausrichtung der Polarisationsachsen.
Dies sind nicht exakt dieselben Dinge.
Beispielsweise können zwei PM-Faserkerne perfekt ausgerichtet sein, während ihre langsamen Achsen dennoch eine geringe Rotationsabweichung aufweisen.
In diesem Fall:
Die Einfügedämpfung kann sehr gering sein.
Die Spleißverbindung kann hervorragend aussehen.
Die mechanische Festigkeit kann akzeptabel sein.
Allerdings:
Das Extinktionsverhältnis kann dennoch deutlich sinken.
Für Hochleistungs-PM-Faserbaugruppen können geeignete PM-Faserausrichtungstechnologien erforderlich sein, wie z. B.:
PAS (Profilausrichtungssystem)
Ausrichtung mittels Spannungsstäben
Profilausrichtung
Hochpräzise Rotationsausrichtung
Um eine bessere Polarisationsleistung zu erzielen, müssen beide folgenden Parameter kontrolliert werden:
Ausrichtung des Faserkerns + Ausrichtung der Polarisationsachse
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