Сердечник волокна являє собою двошаровий концентричний циліндр з невеликою площею перерізу з кварцового скла. Він крихкий, легко ламається і потребує захисного шару. Його можна розділити на мікроструктуру оптичного волокна та поляризацію, що підтримує оптичне волокно, до яких в основному відносяться військова, національна оборона, аерокосмічна промисловість, енергетика та охорона навколишнього середовища, промисловий контроль, медичне та медичне обслуговування, вимірювання та випробування, безпека харчових продуктів, побутова техніка та багато інших галузей.
У 1966 р. Пан Гао Кун вперше запропонував використовувати діелектричне оптичне волокно для передачі інформації з оптичним носієм у статті, таким чином заклавши теоретичну основу для оптичного волокна як середовища для пропускання світла. Після кількох років досліджень Корнінг у США випустив перше оптичне волокно із втратою 20 дБ / км у 1970 році, що значно зменшило втрати оптичного волокна на передачу та зробило можливим розвиток технології зв'язку з оптичним волокном. В останні роки дослідники виявили, що технологія зондування оптичних волокон стала однією з активних галузей в області оптоелектронних технологій завдяки своїй високій чутливості, потужній антиелектромагнітній перешкоді, малим розмірам та простоті інтеграції.
Технологія оптичного волоконного зондування охоплює широкий спектр галузей, включаючи військову, національну оборону, аерокосмічну промисловість, енергетику та охорону навколишнього середовища, промисловий контроль, охорону здоров’я, вимірювання та тестування, безпеку харчових продуктів, побутову техніку та багато інших галузей. Основні задіяні датчики включають: волоконно-оптичні гіроскопи, волоконно-оптичні гідрофони, датчики температури волоконної решітки, волоконно-оптичні трансформатори струму та інші технології зондування оптичних волокон. Мікроструктуровані волокна та волокна, що підтримують поляризацію, стали основою поля зондування оптичних волокон завдяки своїй гнучкій структурі та унікальним характеристикам.
Мікроструктурне волокно (Microstructure dfiber, MOF) можна розділити на наступні дві категорії за своєю структурою та механізмом передачі: одна - це показник заломлення керованого мікроструктурного волокна; інший - це фотон із забороненою зоною з періодичним розташуванням повітряних отворів кристалічне волокно. Мікроструктурне волокно, що керується індексом, в основному включає капілярне волокно, волокно з паралельним масивом і багатоядерне волокно відповідно до своєї структури. Капілярна клітковина була вперше запропонована Hidaka et al. у 1981 р. Як випливає з назви, капілярне волокно - це порожниста структура всередині свого ядра, що призводить до багатьох особливих властивостей. У галузі зондування капілярне волокно має свої унікальні переваги у вимірюванні рідин та газів. У 1997 р. Дослідницька група ITO.H використовувала порожнисті оптичні волокна для контролю руху гарячих атомів рубідію для досягнення більш глибокого розуміння атомного поля. Лабораторія інтелектуальних матеріалів та структури аерокосмічної науки та техніки Нанкінського університету аеронавтики та космонавтики реалізує діагностику та ремонт композиційних матеріалів, вводячи клей на порожнисте волокно, реалізуючи тим самим застосування спеціальної структури капілярного волокна. Ядро волокна з паралельним масивом відноситься до волокна, в якому кілька сердечників розташовані відповідно до певного правила і мають однакову обшивку. Це призведе до взаємного зв’язку між ядрами і, отже, дасть багато дивних характеристик. Лабораторія оптичного волоконного зондування Харбінського інженерного університету випустила серію багатоядерних мікроструктурних оптичних волокон з керованим індексом. Багатоядерне оптичне волокно було запропоновано наприкінці 1970-х. Його основною метою є інтеграція волоконного сердечника в єдине оптичне волокно, завдяки чому вартість виробництва оптичного волокна та кабелю може бути значно зменшена, а інтеграція оптичного волокна може бути покращена. У 1994 році компанія France Telecom вперше випустила чотириядерне одномодове волокно. У 2010 році американська компанія OFS B. Zhu та інші сконструювали та випустили семиядерне багатоядерне оптичне волокно, а сім ядер були розташовані у звичайному шестикутнику. У 2012 р. R.Ryf та S.Randel et al. використовував маломодові волокна для отримання триядерних мікроструктурних волокон, що зменшувало перехресні ядра багатоядерних волокон. Незважаючи на те, що ці волоконно-оптичні мікроструктурні оптичні волокна мають такі проблеми, як оптичне зчеплення між ядрами та перехресними зв’язками при зв'язку на великі відстані, це, безсумнівно, дає нову ідею в області зондування оптичного волокна.
Є два ортогональні> поляризаційні стани в одномодовому волокні. В ідеальному випадку, коли структура волокна строго симетрична, поширення цих двох режимів рівне. Однак у реальному виробництві та застосуванні, оскільки на одномодовий волокно впливає зовнішнє середовище, таке як температура та напруга, та напруга, що утворюється під час виготовлення, завжди існує певна ступінь еліптичності, розподілу показника заломлення та асиметрії напруги. Існує різниця в константі поширення, тому під час розповсюдження виникає додаткова різниця фаз, яка в оптиці називається двозаломленням. Цей вид лучепреломления неминуче призведе до дисперсії поляризаційного режиму. У галузях зондування оптичного волокна та метрології волоконно-оптичних волокон потрібно, щоб світло, що поширюється в оптичному волокні, мало стабільний стан поляризації. У багатьох інтегрованих оптичних пристроях стан поляризації вхідного світла також є селективним. Завдяки цьому явищу дисперсії в режимі поляризації звичайні одномодові оптичні волокна обмежують розвиток зондування оптичних волокон та інших полів, і виробляються оптичні волокна, що підтримують поляризацію.
В даний час існує два основних методи вирішення проблеми нестабільності поляризаційного стану в одномодовому волокні. Перший: спробуйте зменшити асиметричні характеристики одномодового волокна, спробуйте вирішити вплив еліптичності та внутрішнього залишкового напруження волокна, щоб ефект подвійного заломлення цього одномодового волокна був зведений до двох. можуть бути взаємно виродженими. Коли нормалізована константа поширення подвійного променезаломлення менше 10 ^ -6, такий тип волокна зазвичай називають волокном із низьким проміжним лученням (LBF). Другий метод полягає у збільшенні асиметрії одномодового волокна, збільшенні його характеристик дволучезаломлення та утрудненні зв’язку між двома режимами між собою. Ми називаємо цей тип волокна, що підтримує поляризацію, високим подвійним променезаломленням, волокном, що підтримує поляризацію (волокно із високим подвійним заломленням, що називається HBF), і його нормалізована константа поширення подвійного променезаломлення B перевищує 10 ^ -5. Волокна, що підтримують поляризацію з високим подвійним заломленням, можна розділити на двополяризаційні волокна та однополяризаційні волокна відповідно до їх характеристик поширення. Подвійне поляризаційне волокно розділяє два режими поляризації так, що режим поляризації залишається в основному незмінним під час процесу передачі; в той час як одиночне поляризаційне волокно може передавати лише один режим з двох ортогональних режимів поляризації, а інший режим пригнічується і не може поширюватися. Ми називаємо це волокно однополяризаційним або абсолютним одномодовим волокном.
Згідно з різними способами подвійного заломлення в оптичних волокнах, волокна, що підтримують поляризацію, можна розділити на волокна з ефектом геометричної форми та волокна, спричинені напругою. Як показано на малюнку, є кілька загальних структур, що підтримують поляризацію, торцевих волокон. Серед них волокна-метелики, панди, внутрішня еліптична облицювання та прямокутні волокна, що підтримують поляризацію, є волокнами, чутливими до напруги; еліптичне ядро, бічна щілина, волокна, що підтримують поляризацію, такі як бічний тунельний тип, - це волокна типу ефекту геометричної форми. В даний час більшість волокон, що підтримують поляризацію, виготовляються методами, що генерують залишкове напруження у волокні.
