Magneto-optical sensitivity of the spun fiber in the presence of axial mechanical twisting

Morshnev, S. K.; Starostin, N. I.; Przhiyalkovskiy, Y. V.; Sazonov, A. I.

doi:10.30898/1684-1719.2024.10.11

Abstract

The polarization state of light radiation in a spun fiber is one of the factors determining its magneto-optical sensitivity and application in current sensors. In the article, the effect of elastic twisting around the spun fiber axis on the evolution of radiation polarization and the sensitivity of the fiber is studied by modeling. It has been found that twisting effects or other effects that change the spiral pitch lead to degradation of the sensitivity of the spun fiber, and the amount of degradation is determined by the state of polarization at the input of the disturbed fiber section. It is shown that when returning to the non-stressed state with the initial parameters, the sensitivity of the fiber does not recover, but continues to decrease. The importance of minimizing twisted sections in the practical application of spun fiber in a current sensor is noted.

spun fiber
polarization state
magneto-optical sensitivity
poincare sphere
spiral pitch

Аннотация (на русском)

Магнито-оптическая чувствительность spun-волокна при наличии осевого механического скручивания

Состояние поляризации светового излучения в spun-волокне является одним из факторов, определяющих его магнитооптическую чувствительность и применение в датчиках тока. В статье методом моделирования исследовано влияние упругого скручивания вокруг оси spun-волокна на эволюцию поляризации излучения и чувствительность световода. Установлено, что скручивающие воздействия или иные воздействия, меняющие шаг кручения, приводят к деградации чувствительности spun-волокна, причем величина деградации определяется состоянием поляризации на входе возмущенного участка волокна. Показано, что при возвращении к ненапряженному состоянию с исходными параметрами чувствительность волокна не восстанавливается, а продолжает уменьшаться. Отмечается важность минимизации скрученных участков при практическом применении spun-волокна в датчике тока.

For citation

Morshnev S.K., Starostin N.I., Przhiyalkovskiy Y.V., Sazonov A.I. Magneto-optical sensitivity of the spun fiber in the presence of axial mechanical twisting // Journal of Radio Electronics. – 2024. – No. 10. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.10.11

References

Laming R.I., Payne D.N. Electric current sensors employing spun highly birefringent optical fibers //j. Lightwave Technology. -1989. - V.7. -№12. - P. 2084-2089.
Morshnev S.K., Gubin V.P., Isaev V.A., Starostin N.I., Sazonov A.I., Chamorovsky Yu.K., Korotkov N.M. Сoncerning the Question about Physycal Model of Birefringent Spun Fiber // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). -2008. - V.17. - №4. - P. 258-262.
Morshnev S.K., Gubin V.P., Vorob'ev I.L., Starostin N.I., Sazonov A.I., Chamorovsky Yu.K., Korotkov N.M. Spun optical fibres: A helical structure of linear birefringence or circular birefringence? // Kvantovaya Elektronika. - 2009. -V.39. -№3. - P.287-292. https://doi.org/10.1070/QE2009v039n03ABEH013945
Azzam R.M.A., Bashara N.M. Ellipsometry and polarized light. - North-Holland Publishing Company. - 1977. -400 p.
Сивухин Д.В. Общий курс физики. Механика. - М.: Наука, 1983. -500 с.
Przhiyalkovsky Ya. V., Morshnev S. K., Starostin N. I., Gubin V. P., Propagation of polarized light in bent hi-bi spun fibres // Kvantovaya Elektronika. - 2015. V.45. №11. P.1075-1082. https://doi.org/10.1070/QE2015v045n11ABEH015813
Przhiyalkovskiy Ya.V., Morshnev S.K., Starostin N.I., Gubin V.P. Propagation of broadband optical radiation in a spun high-birefringent fibre // Kvantovaya Elektronika. - 2013. - V.43. - №2. - P.167-173. https://doi.org/10.1070/QE2013v043n02ABEH014952
Rashleigh S.C. Origins and control of polarization effects in single-mode fibers //j. Lightwave Technology. - 1983. - V.1 - №2. - P.312-331.