El nucli de fibra és un cilindre concèntric de doble capa amb una petita àrea transversal feta de vidre de quars. És fràgil, fàcil de trencar, i necessita una capa protectora. Es pot dividir en microestructura de fibra òptica i polarització mantenint la fibra òptica, que principalment impliquen militars, defensa nacional, aeroespacial, protecció energètica i ambiental, control industrial, medicina i salut, mesura i proves, seguretat alimentària, electrodomèstics i molts altres camps.
El 1966, el Sr Gao Kun va proposar per primera vegada l'ús de fibra òptica dielèctrica per transmetre informació amb portador òptic en un article, establint així la base teòrica de la fibra òptica com a mitjà per transmetre llum. Després de diversos anys d'investigació, Corning als Estats Units va produir la primera fibra òptica amb una pèrdua de 20dB / Km el 1970, que va reduir considerablement la pèrdua de transmissió de la fibra òptica i va fer possible el desenvolupament de la tecnologia de comunicació de fibra òptica. En els últims anys, els investigadors han descobert que la tecnologia de detecció de fibra òptica s'ha convertit en una de les branques actives en el camp de la tecnologia optoelectrònica a causa de la seva alta sensibilitat, forta capacitat d'interferència anti electromagnètica, mida petita i fàcil integració.
La tecnologia de detecció de fibra òptica cobreix una àmplia gamma de camps, incloent militars, defensa nacional, aeroespacial, energia i protecció del medi ambient, control industrial, medicina i salut, mesura i proves, seguretat alimentària, electrodomèstics i molts altres camps. Els principals sensors implicats inclouen principalment: giroscopis de fibra òptica, hidròfons de fibra òptica, sensors de temperatura de reixeta de fibra, transformadors de corrent de fibra òptica i altres tecnologies de detecció de fibra òptica. Les fibres microestructurades i les fibres de manteniment de polarització s'han convertit en la columna vertebral del camp de detecció de fibra òptica a causa de la seva estructura flexible i característiques úniques.
La fibra de microestructura (Microestructura dfiber, MOF) es pot dividir en les dues categories següents segons la seva estructura i mecanisme de transmissió: una és l'índex refractiu de fibra de microestructura guiada; l'altre és el foton tipus gap de banda amb arranjament periòdic forat d'aire fibra de vidre. La fibra de microestructura guiada per índex inclou principalment fibra capil·lar, fibra de nucli de matriu paral·lela i fibra multi-nucli segons la seva estructura. La fibra capil·lar va ser proposada per primera vegada per Hidaka et al. el 1981. Com el seu nom indica, la fibra capil·lar és una estructura buida dins del seu nucli, el que condueix a moltes propietats especials. En el camp de la detecció, la fibra capil·lar té els seus avantatges únics en el mesurament de líquids i gasos. El 1997, l'ITO. El grup de recerca H va utilitzar fibres òptiques de nucli buit per controlar el moviment dels àtoms de rubidi calent per aconseguir una comprensió més profunda del camp atòmic. El Laboratori de Ciència i Tecnologia Aeroespacial de Materials Intel·ligents i Estructura de la Universitat d'Aeronàutica i Astronàutica de Nanjing realitza el diagnòstic i reparació de materials compostos mitjançant la injecció de cola sobre la fibra buida, adonant-se així de l'aplicació de l'estructura especial de la fibra capil·lar. La fibra de nucli de matriu paral·lela es refereix a una fibra en la qual s'organitzen múltiples nuclis d'acord amb una determinada regla i comparteixen el mateix revestiment. Això produirà acoblament mutu entre els nuclis, i per tant produirà moltes característiques estranyes. Harbin Engineering University Optical Fiber Sensing Laboratory ha produït una sèrie de fibres òptiques de microestructura multi-core guiades per índexs. La fibra òptica multi-nucli va ser proposada a finals de la dècada de 1970. El seu propòsit principal és integrar el nucli de fibra en una sola fibra òptica, de manera que el cost de fabricació de fibra òptica i cable es pugui reduir considerablement, i es pot millorar la integració de la fibra òptica. El 1994, France Telecom va produir per primera vegada una fibra d'un sol mode de quatre nuclis. El 2010, l'empresa nord-americana B. Zhu i altres van dissenyar i produir una fibra òptica multi-nucli de set nuclis, i els set nuclis van ser disposats en un hexàgon regular. El 2012, R.Ryf i S.Randel et al. van utilitzar fibres de pocs modes per produir fibres de microestructura de tres nuclis, el que va reduir el crosstalk bàsic de fibres multi-nucli. Tot i que aquestes fibres òptiques de microestructura de tipus waveguide tenen problemes com l'acoblament òptic entre nuclis i el crosstalk en la comunicació de fibra òptica de llarga distància, això sens dubte proporciona una nova idea per al camp de la detecció de fibra òptica.
Hi ha dos estats de polarització > ortogonals en una fibra d'un sol mode. En el cas ideal on l'estructura de fibra és estrictament simètrica, la propagació d'aquests dos modes és igual. No obstant això, en la producció i aplicació real, perquè la fibra d'un sol mode es veu afectada per l'entorn extern, com ara la temperatura i l'estrès, i l'estrès generat durant la fabricació, sempre hi ha un cert grau d'el·lipticitat, distribució d'índexs refractius i asimetria de l'estrès. Hi ha una diferència en la constant de propagació, de manera que es produeix una diferència de fase addicional durant la propagació, que s'anomena birefringència en l'òptica. Aquest tipus de birefringence conduirà inevitablement a la dispersió del mode de polarització. En els camps de la detecció de fibra òptica i la metrologia de fibra òptica, es requereix que la llum que es propaga en la fibra òptica ha de tenir un estat de polarització estable. En molts dispositius òptics integrats, l'estat de polarització de la llum d'entrada també és selectiu. A causa d'aquest fenomen de dispersió en mode de polarització, les fibres òptiques ordinàries d'un sol mode limiten el desenvolupament de la detecció de fibra òptica i altres camps, i es produeixen fibres òptiques de manteniment de polarització.
En l'actualitat, hi ha dos mètodes principals per resoldre el problema de la inestabilitat de l'estat de polarització en una fibra d'un sol mode. La primera és: tractar de reduir les característiques asimètriques de la fibra d'un sol mode, tractar de resoldre la influència de l'el·lipticitat i l'estrès residual intern de la fibra, de manera que l'efecte birefringència d'aquesta fibra d'un sol mode es minimitza a dos Els dos modes poden ser mútuament. Quan la constant de propagació de birefringència normalitzada B és inferior a 10^-6, aquest tipus de fibra s'anomena generalment Fibra Birefringent Baixa (LBF). El segon mètode és augmentar l'asimetria de la fibra d'un sol mode, augmentar les seves característiques de birefringència, i fer que la llum entre els dos modes sigui difícil d'acoblar entre si. Anomenem aquest tipus de fibra d'alta polarització que manté la fibra de polarització d'alta birefringència (High Birefringence Fiber, anomenada HBF), i la seva constant de propagació de birefringència normalitzada B és superior a 10^-5. Les fibres de polarització d'alta birefringència es poden dividir en fibres de doble polarització i fibres d'una sola polarització segons les seves característiques de propagació. La fibra de polarització dual separa els dos modes de polarització de manera que el mode de polarització es manté bàsicament sense canvis durant el procés de transmissió; mentre que la fibra de polarització única només pot transmetre un mode dels dos modes de polarització ortogonal, i l'altre mode se suprimeix i no es pot propagar. Anomenem aquesta fibra una fibra d'una sola polarització o una fibra absoluta d'un sol mode.
D'acord amb les diferents formes de birefringència en fibres òptiques, la polarització mantenint fibres es pot dividir en fibres d'efecte de forma geomètrica i fibres induïdes per l'estrès. Com es mostra a la figura, hi ha diverses estructures de fibra de polarització comunes. Entre ells, corbata d'arc, panda, revestiment el·líptic interior, i fibres rectangulars de manteniment de polarització revestides d'estrès són fibres sensibles a l'estrès; nucli el·líptic, ranura lateral, polarització mantenint fibres com el tipus de túnel lateral són fibres de tipus d'efecte de forma geomètrica. En l'actualitat, la majoria de les fibres de manteniment de polarització es fabriquen mitjançant mètodes que generen estrès residual en la fibra.
