Technische Optik in der Praxis

220 8 Fasern und Sensorik
P(t)
t
x
z=0
y
x
y
z=L
Abb. 8.11. Polarisationsdispersion in einer Monomodefaser
schnell aus und erreichen das Faserende gleichzeitig. Ist der Faserkern elliptisch
deformiert, so zerlegt die Faser das Feld in seine Komponenten entlang
der großen und kleinen Hauptachse der Ellipse; beide laufen unterschiedlich
schnell durch die Faser und erreichen das Ende zu unterschiedlichen Zeiten
(Zeitdifferenz τ): Es entsteht eine Pulsverzerrung durch sog. Polarisationsmodendispersion
(PMD).
Für die Hochgeschwindigkeits-Nachrichtentechnik stellt die beschriebene
Pulsverbreiterung das Hauptproblem dar. Für Sensoranwendungen ist ein anderes
hiermit verknüpftes Problem dominierend: Die Feldkomponenten am
Faserende überlagern sich aufgrund der aufgetretenen Zeit- bzw. Phasendifferenz
nicht mehr zur gleichen Polarisationsform wie sie am Anfang eingekoppelt
worden war. Manche Anwendungen (z. B. interferometrische) sind
jedoch extrem polarisationsempfindlich und erfordern einen genau definierten
und zeitlich stabilen Polarisationszustand.
Bei der Suche nach einer Lösung auch dieses Problems hat man aus der
konventionellen Monomodefaser die polarisationserhaltende entwickelt. Bei
den konventionellen Monomodefasern ist die erwähnte, technologisch nahezu
unvermeidbare Kernelliptizität äußerst gering (führt aber nichtsdestoweniger
zu obigem Problem). Die Orientierung der Kernellipse ist deshalb kaum zu
erkennen und bei der Ankopplung zu berücksichtigen; entscheidender ist aber,
daß sie sich durch Torsion und sonstige Umwelteinflüsse längs der Faser i.d.R.
zufällig ändert, auch über der Zeit. Deshalb unterliegt bei einer Standardfaser
die Ausgangspolarisation einer ständigen zeitlichen Fluktuation.
Zu einer Lösung gelangt man durch eine absichtliche besonders stark ausgeprägte
Elliptizität des Kerns (Abb. 8.12): Koppelt man hier eine linear
polarisierte Strahlung so ein, daß die Polarisationsrichtung mit einer der beiden
Hauptachsen der Kernellipse zusammenfällt, so breitet sich nur diese
Polarisationsform längs der Faser aus, und am Faserende tritt wieder linear