هسته الیاف یک استوانه متحدالمرکز دو لایه با سطح مقطع کوچک از شیشه کوارتز است. شکننده است ، شکستن آن آسان است و به یک لایه محافظ نیاز دارد. می توان آن را به فیبر نوری ریزساختار و قطبش حفظ فیبر نوری تقسیم کرد که عمدتا شامل ارتش ، دفاع ملی ، هوا فضا ، انرژی و حفاظت از محیط زیست ، کنترل صنعتی ، پزشکی و بهداشت ، اندازه گیری و آزمایش ، ایمنی مواد غذایی ، لوازم خانگی و بسیاری از زمینه های دیگر است.
در سال 1966 ، آقای گائو کان برای اولین بار استفاده از فیبر نوری دی الکتریک را برای انتقال اطلاعات با حامل نوری در مقاله پیشنهاد داد و بدین ترتیب بنیان نظری فیبر نوری به عنوان واسطه ای برای انتقال نور ایجاد شد. پس از چندین سال تحقیق ، کورنینگ در ایالات متحده اولین فیبر نوری را با از دست دادن 20dB / Km در سال 1970 تولید کرد که از دست دادن انتقال فیبر نوری به شدت کاهش یافته و توسعه فن آوری ارتباطات فیبر نوری را امکان پذیر می کند. در سالهای اخیر ، محققان کشف کرده اند که فناوری سنجش فیبر نوری به دلیل حساسیت بالا ، توانایی تداخل ضد الکترومغناطیسی قوی ، اندازه کوچک و یکپارچه سازی آسان ، به یکی از شاخه های فعال در زمینه فناوری نوری الکترونیکی تبدیل شده است.
فناوری سنجش فیبر نوری طیف گسترده ای از زمینه ها را شامل می شود ، از جمله نظامی ، دفاع ملی ، هوا فضا ، انرژی و حفاظت از محیط زیست ، کنترل صنعتی ، پزشکی و بهداشتی ، اندازه گیری و آزمایش ، ایمنی مواد غذایی ، لوازم خانگی و بسیاری از زمینه های دیگر. سنسورهای اصلی درگیر عمدتاً شامل: ژیروسکوپ های فیبر نوری ، هیدروفون های فیبر نوری ، سنسورهای دنده گریتینگ فیبر ، ترانسفورماتورهای جریان فیبر نوری و سایر فن آوری های سنجش فیبر نوری هستند. الیاف ساختاری خرد و الیاف نگهدارنده قطب بندی به دلیل ساختار انعطاف پذیر و ویژگی های منحصر به فرد ، به ستون فقرات در زمینه سنجش فیبر نوری تبدیل شده اند.
الیاف ریزساختار (میکروساختار dfiber ، MOF) را می توان با توجه به ساختار و سازوکار انتقال به دو دسته زیر تقسیم کرد: یکی فیبر ریزساختار با ضریب شکست. دیگری فوتون نوع شکاف باند با آرایش متناوب سوراخ هوا فیبر کریستال است. فیبر ریزساختار با هدایت شاخص با توجه به ساختار آن عمدتاً شامل فیبر مویرگی ، فیبر هسته آرایه موازی و الیاف چند هسته ای است. الیاف مویرگی برای اولین بار توسط هیداکا و همکاران ارائه شد. در سال 1981 همانطور که از نامش پیداست ، الیاف مویرگی ساختاری توخالی در داخل هسته آن است که منجر به بسیاری از خصوصیات خاص می شود. در زمینه سنجش ، فیبر مویرگی از مزایای منحصر به فرد خود در اندازه گیری مایعات و گازها برخوردار است. در سال 1997 ، گروه تحقیقاتی ITO.H از الیاف نوری هسته توخالی برای کنترل حرکت اتم های گرم روبیدیم استفاده کرد تا به درک عمیق تری از میدان اتمی دست یابد. آزمایشگاه علوم و فناوری هوافضا و مواد هوشمند و هوافضا دانشگاه هوانوردی و فضانوردی نانجینگ ، با تزریق چسب بر روی الیاف توخالی به تشخیص و ترمیم مواد کامپوزیتی پی می برد و بدین ترتیب به کاربرد ساختار ویژه الیاف مویرگی پی می برد. الیاف هسته آرایه موازی به الیافی گفته می شود که در آن چندین هسته مطابق با قاعده خاصی مرتب شده و از همان روکش استفاده کنند. این امر باعث ایجاد اتصال متقابل بین هسته ها و در نتیجه ایجاد بسیاری از خصوصیات عجیب می شود. آزمایشگاه سنجش فیبر نوری دانشگاه مهندسی هاربین یک سری الیاف نوری ریزساختار چند هسته ای با هدایت شاخص را تولید کرده است. فیبر نوری چند هسته ای در اواخر دهه 1970 پیشنهاد شد. هدف اصلی آن ادغام هسته فیبر در یک فیبر نوری واحد است ، به طوری که هزینه ساخت فیبر نوری و کابل می تواند تا حد زیادی کاهش یابد و ادغام فیبر نوری بهبود یابد. در سال 1994 ، France Telecom برای اولین بار یک فیبر تک حالته چهار هسته ای تولید کرد. در سال 2010 ، شرکت OFS آمریکایی B. Zhu و دیگران فیبر نوری چند هسته ای هفت هسته ای را طراحی و تولید کردند و هفت هسته در یک شش ضلعی منظم مرتب شدند. در سال 2012 ، R.Ryf و S.Randel و همکاران از الیاف چند حالته برای تولید الیاف ریزساختار سه هسته ای استفاده کرد که باعث کاهش تقاطع هسته الیاف چند هسته ای می شود. اگرچه این فیبرهای نوری ریزساختار از نوع هدایت موج دارای مشکلاتی مانند اتصال نوری بین هسته ها و کراس استالک در ارتباط فیبر نوری از راه دور هستند ، بدون شک این ایده جدیدی را برای زمینه سنجش فیبر نوری ارائه می دهد.
دو> متعامد وجود دارد. حالت های قطبش در یک فیبر تک حالت. در حالت ایده آل که ساختار الیاف کاملاً متقارن باشد ، انتشار این دو حالت برابر است. با این حال ، در تولید و کاربرد واقعی ، از آنجا که فیبر تک حالت تحت تأثیر محیط خارجی مانند دما و تنش و تنش ایجاد شده در هنگام تولید است ، همیشه یک درجه مشخصی از بیضوی ، توزیع ضریب شکست و عدم تقارن تنش وجود دارد. در ثابت انتشار اختلاف وجود دارد ، بنابراین یک اختلاف فاز اضافی در هنگام انتشار رخ می دهد ، که به آن تجزیه مجدد در اپتیک می گویند. این نوع دو ریز تجزیه ناگزیر منجر به پراکندگی حالت قطب بندی خواهد شد. در زمینه های سنجش فیبر نوری و اندازه گیری فیبر نوری ، لازم است که نور منتشر شده در فیبر نوری باید حالت قطبش پایدار داشته باشد. در بسیاری از دستگاه های نوری یکپارچه ، حالت قطبش نور ورودی نیز انتخابی است. به دلیل این پدیده پراکندگی حالت قطبش ، فیبرهای نوری تک حالته معمولی ، توسعه حسگر فیبر نوری و سایر زمینه ها را محدود می کنند و فیبرهای نوری با حفظ قطبش تولید می شوند.
در حال حاضر ، دو روش اصلی برای حل مسئله عدم ثبات حالت قطبش در یک فیبر تک حالت وجود دارد. اولین مورد این است: سعی کنید ویژگی های نامتقارن فیبر تک حالت را کاهش دهید ، سعی کنید تأثیر بیضوی بودن و تنش پسماند داخلی الیاف را برطرف کنید ، به طوری که اثر تجزیه مجدد این فیبر تک حالت به دو حالت کاهش می یابد می تواند متقابل تحلیل رود. هنگامی که ثابت انتشار تجزیه مجدد دوجایی B کمتر از 10 ^ -6 باشد ، این نوع فیبر را معمولاً فیبر کم دوش آور (LBF) می نامند. روش دوم افزایش عدم تقارن فیبر تک حالته ، افزایش خصوصیات تجزیه مجدد آن و ایجاد زوجیت با یکدیگر در نور بین دو حالت است. ما به این نوع الیاف با دو قطبی شدن ، الیاف با دوارشدگی بالا ، الیاف با دو قطبی (High Birefringence Fiber که از آن به عنوان HBF یاد می شود) می گوییم و ثابت انتشار تجزیه مجدد B آن از 10 ^ -5 بیشتر است. الیاف با دو قطبی بالا را می توان با توجه به ویژگی های انتشار به دو الیاف دو قطبی و الیاف تک قطبش تقسیم کرد. الیاف قطبش دوگانه دو حالت قطبش را از هم جدا می کند تا حالت قطبش در طول فرآیند انتقال اساساً بدون تغییر بماند. در حالی که الیاف قطبش منفرد تنها می تواند یک حالت از دو حالت قطبش متعامد را منتقل کند و حالت دیگر سرکوب شده و نمی تواند گسترش یابد. ما این الیاف را الیاف تک قطبی یا فیبر تک حالته مطلق می نامیم.
با توجه به روشهای مختلف تجزیه مجدد در الیاف نوری ، الیاف نگهدارنده قطبش را می توان به الیاف اثر شکل هندسی و الیاف ناشی از تنش تقسیم کرد. همانطور که در شکل نشان داده شده است ، چندین ساختار انتهایی فیبر برای حفظ قطبش وجود دارد. در این میان ، پاپیون ، پاندا ، روکش های بیضوی داخلی و الیاف مستطیلی شکل که استرس را پوشانده و باعث قطبش می شوند ، الیاف حساس به تنش هستند. هسته بیضوی ، شکاف کناری ، الیاف نگهدارنده قطبش مانند نوع تونل کناری ، الیاف نوع اثر شکل هندسی هستند. در حال حاضر ، بیشتر الیاف نگهدارنده قطبش با روشهایی تولید می شوند که تنش باقیمانده را در الیاف ایجاد می کنند.
