A. Eyal, A. Isseroff, A. Oni, E. Raanan, O. Weinstein and M. Tur Fiber club – Polarimetric Implementation of a Low Loss Interferometric Sensor Array A. Eyal, A. Isseroff, A. Oni, E. Raanan, O. Weinstein and M. Tur

תוכן כיצד משתמשים בסיב HiBi כבחיישן לחץ כיצד בונים מערך חיישנים בלי הפסדי הספק כיצד ניתן לחלץ את נתוני החישה במרחב ג'ונס כיצד ניתן לחלץ את נתוני החישה במרחב סטוקס מערך הניסוי תוצאות סיכום (יתרונות חסרונות)

לסיב ישנה סימטרית סיבוב סביב ציר האמצע שלו, ולכן שני הרכיבים האורתוגונליים שפורסים את השדה החשמלי יהיו מנווונים, ולא תלויים ב Single Mode Optical Fiber ? כלומר גם אם ניכנס לסיב עם רכיבי שדה בעלי קיטוב מסוים וזווית מסוימת ביחס למערכת קואורדינטות במרחב, אזי גם לא נוכל לקבוע מה תהיה זווית רכיבי השדה במוצע מן הסיב התקדמות רכיבי האור בסיב תושפע, מפרטורבציות קטנות במקדם השבירה של הסיב E1E1 E2E2

photo-elastic-effect כאשר חפץ שקוף נלחץ המקדם הדיאלקטרי משתנה בהתאם לכיוון הלחיצה, לדוגמא: חומר איזוטרופי לחוץ יהפוך לחומר לא איזוטרופי ולכן נוכל לקבל שהבדל הפאזה הנצבר בין שני הרכיבים של גל א " מ אשר עוברים דרך חומר שקוף שעוביו h, ואשר מקבילים למערכת הצירים שנוצרת ע " י n1 ו n2 יהיה תגובת החומר בכיוון הלחיצה תגובת החומר במישור המאונך לכיוון הלחיצה n1n1 n2n2 P2P2 P1P1

סיב ה-PM (Hi-Bi) בעזרת האפקט האלסטו אופטי- משרים בסיב שבירה כפולה (Birefringence) כך שאם היה ניתן למצוא את מקדם השבירה של ליבת הסיב לפי כל זווית הוא היה נראה כך חתך רוחב של סיב PM

איך פועל סיב הHiBi- נשים לב שנוצרו שתי דרכים אופטיות אקסטרימיאליות עקרון פרמה- האור ינוע בדרך אופטית אקסטרימיאלית, דרך אופטית מוגדרת ע"י : הכי ארוכה הכי קצרה כל יתר הגרף אינו בר הגדרה מפני שרכיבי השדה לא יתקדמו משם

איך פועל סיב הHiBi- כל רכיב של גל א"מ שמתקדם בסיב יראה מקדם דיאלקטרי אחר, ולכן יהיה לו  אחר. כלומר סיב מסוג Polarization Maintaining (PM) לא משמר את הקיטוב היחסי שבין רכיבי השדה החשמלי, אלא שומר ששני הרכיבים הללו לא יתערבבו. חוץ מאשר במקרה בו מכניסים רכיב מקוטב ליניארית כך שיקביל לאחד הצירים. הפאזה היחסית בין הרכיבים משתנה עם ההתקדמות של השדה בסיב

פולריזציה לפי תדירות שינוי הפאזה היחסית בין שני רכיבי גל חשמלי בעל תדירות שמתקדם בתוך סיב אופטי HiBi שאורכו L יהיה L את הפאזה נוכל לפתח בטור טיילור לפי סביב שיוגדר להיות אמצע תחום הסריקה

כיצד ניתן לגלות לחץ בעזרת HiBi השינוי בפאזה כפונקציה של הלחץ הוא:

כיצד בונים שרשרת חיישנים נכניס הלם לסיב בזמן t=0 נפצל את האור לחישנים, כך שכל חיישן יקבל עוצמה שווה אינטרפרומטרים Coupler, שתפקידם לרכז את כל האינפורמציה על סיב אחד מידע שנאסף מכל סיבי החישה, ומגיע בהפרשי זמן לגלאי אופציה א

ריביב של אותות מהחישנים באמצאות coupler ההספק שנקבל עבור כל רכיב שנדגם ואם נניח לדוגמא: x=0.5 כלומר יישנם איבודי עוצמה רבים

Splice High Birefringence (HiBi) Fiber Misaligned principal axes נרצה סכימת ריבוב חדשה ללא אבודי עוצמה

מהיר איטי 1 מכניסים לסיב באחד מן הצירים הראשיים שלו פונקצית הלם בזמן t=0 2 מתבצע צימוד בין שני הרכיבים 3 שני הרכיבים צוברים ביניהם הפרש פאזה וכך ישנם שני רכיבי הלם בזמנים שונים 4 5 שלושה רכיבי הלם בזמן 67 Our sensor multiplexing method t גלאי

מהיר איטי גם הרכיב הכי מהיר בציר המהיר וגם הרכיב הכי מהיר בציר האיטי, מגיעים מחלוקת פ' הלם שנעה עד לסיב הלפני אחרון רק בציר הכי מהיר, לכן הפרש הזמן שביניהן שווה להפרש הפאזה שנצבר בסיב האחרון מהיר איטי נסתכל על יחס האמפליטודות של שני הרכיבים המהירים ביותר בשני הצירים לאחר ההזזה, היחס ביניהם מלמד על תכונות הצימוד של הcoupler תהליך הקילוף

ישנו מיפוי מלא (כמעט) בין מרחב ג'ונס למרחב סטוקס מתייחס לסטוקסים מנורמלים לפי פרמטרי סטוקס ניתן לבצע סיבובים במרחב סטוקס ובסוף אפשר גם לחזור למרחב ג'ונס (למעט הפאזה)

A basic unit

Stokes parameters vs. Frequency

The Layer Peeling Algorithm

Experimental Setup

Results:

יתרונות חסרונות איבודי עוצמה מינימאלייםאיבודי עוצמה מינימאליים פשוט יחסית לבנות את המערכתפשוט יחסית לבנות את המערכת יחס גבוהה של אות לרעש ( לא צריך מיצוע)יחס גבוהה של אות לרעש ( לא צריך מיצוע) מאפשר עקרונית חישה מאד מהירה (הגורם המגביל הוא מהירות הסריקה של הלייזר)מאפשר עקרונית חישה מאד מהירה (הגורם המגביל הוא מהירות הסריקה של הלייזר) ניתוח הנתונים דורש עיבוד נתונים רבניתוח הנתונים דורש עיבוד נתונים רב המערכת רגישה ל crosstalkהמערכת רגישה ל crosstalk ככל שמוסיפים יותר חוליות לשרשרת, כך דרוש לחישן תווך דינמי יותר גדולככל שמוסיפים יותר חוליות לשרשרת, כך דרוש לחישן תווך דינמי יותר גדול