A szálmag kettős rétegű koncentrikus henger, kis keresztmetszetű kvarcüvegből. Törékeny, könnyen feltörhető, és védőrétegre van szüksége. Fel lehet osztani mikrostruktúrájú optikai szálra és polarizációra, amely fenntartja az optikai szálakat, amelyek elsősorban katonai, honvédelmi, repülőgépipari, energia- és környezetvédelmet, ipari ellenőrzést, orvosi és egészségügyi, mérési és tesztelési, élelmiszer-biztonsági, háztartási készülékeket és még sok más területet foglalnak magukban.
Gao Kun úr 1966-ban először egy dielektromos optikai szál használatát javasolta információk továbbítására optikai hordozóval egy cikkben, ezzel megalapozva az optikai szál, mint fényáteresztő közeg elméleti alapját. Több éves kutatás után az egyesült államokbeli Corning 1970-ben gyártotta az első optikai szálat 20dB / Km veszteséggel, ami jelentősen csökkentette az optikai szál átviteli veszteségét és lehetővé tette az optikai szálas kommunikációs technológia fejlődését. Az elmúlt években a kutatók felfedezték, hogy az optikai szál érzékelő technológia az egyik aktív ággá vált az optoelektronikai technológia területén, nagy érzékenységének, erős elektromágneses anti-interferencia képességének, kis méretének és könnyű integrációjának köszönhetően.
Az optikai szál-érzékelő technológia számos területet lefed, beleértve a katonai, a honvédelmi, az űrkutatási, az energia- és a környezetvédelmet, az ipari irányítást, az orvosi és egészségügyi, a mérési és tesztelési, az élelmiszerbiztonsági, a háztartási készülékeket és még sok más területet. A fő szenzorok főleg a következők: száloptikai giroszkópok, száloptikás hidrofonok, szálrács hőmérséklet-érzékelők, száloptikai áramváltók és egyéb optikai szálérzékelési technológiák. A mikroszerkezetű szálak és a polarizációt fenntartó szálak rugalmas szerkezetük és egyedi jellemzőik miatt az optikai szál érzékelésének gerincévé váltak.
A mikrostruktúrás rost (Microstructure dfiber, MOF) felépítése és átviteli mechanizmusa szerint a következő két kategóriába sorolható: az egyik a törésmutatóval vezérelt mikrostruktúrás rost; a másik a sávrés típusú foton, periodikus léglyukak elrendezésével Kristályszál. Az indexvezérelt mikrostruktúrás rost főként kapilláris rostot, párhuzamos tömbmagú rostot és szerkezetének megfelelő többmagos rostot tartalmaz. A kapilláris rostot először Hidaka és munkatársai javasolták. Amint a neve is mutatja, a kapilláris szál üreges szerkezet a magjában, ami számos különleges tulajdonsághoz vezet. Az érzékelés területén a kapilláris szálnak egyedülálló előnyei vannak a folyadékok és gázok mérésében. 1997-ben az ITO.H kutatócsoport üreges magú optikai szálakat használt a forró rubídium atomok mozgásának szabályozására, hogy mélyebben megértsék az atommezőt. A Nanjing Repüléstechnikai és Asztronautikai Egyetem Intelligens Anyag- és Szerkezeti Repüléstudományi és Technológiai Laboratóriuma az összetett anyagok diagnózisát és javítását úgy valósítja meg, hogy ragasztót injektál az üreges rostra, ezáltal megvalósítva a kapilláris rost speciális szerkezetének alkalmazását. A párhuzamos tömbmagú rost olyan szálra utal, amelyben egy bizonyos szabály szerint több mag van elrendezve és ugyanaz a burkolatuk. Ez kölcsönös összekapcsolódást eredményez a magok között, és ezáltal sok furcsa tulajdonságot eredményez. A Harbin Műszaki Egyetem Optikai szálérzékelő laboratóriuma indexes irányítású többmagos mikrostruktúrájú optikai szálak sorozatát állította elő. A többmagos optikai szálat az 1970-es évek végén javasolták. Fő célja a szálmag integrálása egyetlen optikai szálba, így az optikai szál és kábel gyártási költségei jelentősen csökkenthetők, és javítható az optikai szál integrálása. 1994-ben a France Telecom először gyártott egy négymagos egymódusú szálat. 2010-ben az amerikai OFS B. Zhu vállalat és mások egy hétmagos többmagos optikai szálat terveztek és gyártottak, a hét magot pedig szabályos hatszögbe rendezték. 2012-ben R.Ryf és S.Randel és mtsai. kevés üzemmódú szálakat használt hárommagos mikrostruktúrás szálak előállításához, ami csökkentette a többmagos rostok magközi áthallását. Bár ezeknek a hullámvezető típusú mikrostruktúrájú optikai szálaknak olyan problémáik vannak, mint a magok optikai összekapcsolása és az áthallás a távolsági optikai szálakommunikációban, ez kétségtelenül új ötletet kínál az optikai szál érzékelés területén.
Két ortogonális> van; polarizációs állapotok egymódú szálban. Ideális esetben, amikor a rostszerkezet szigorúan szimmetrikus, e két mód terjedése egyenlő. Azonban a tényleges gyártás és alkalmazás során, mivel az egymódú szálat befolyásolja a külső környezet, például a hőmérséklet és a stressz, valamint a gyártás során keletkező feszültség, mindig van bizonyos fokú ellipticitás, törésmutató-eloszlás és feszültség-aszimmetria. Különbség van a terjedési állandóban, ezért a terjedés során további fáziskülönbség lép fel, amelyet optikában birefringence-nek nevezünk. Ez a fajta kettős törés elkerülhetetlenül polarizációs mód diszperzióhoz vezet. Az optikai szál érzékelés és az optikai szál metrológia területén meg kell követelni, hogy az optikai szálban terjedő fény stabil polarizációs állapotú legyen. Sok integrált optikai eszköznél a bemenő fény polarizációs állapota is szelektív. Ennek a polarizációs módú diszperziós jelenségnek köszönhetően a közönséges egymódú optikai szálak korlátozzák az optikai szál érzékelés és más mezők fejlődését, és polarizációt fenntartó optikai szálak keletkeznek.
Jelenleg két fő módszer létezik a polarizációs állapot instabilitásának problémájának megoldására egymódos szálban. Az első: próbálja csökkenteni az egymódusú szál aszimmetrikus jellemzőit, próbálja megoldani a szál ellipticitásának és belső maradványfeszültségének hatását, hogy ennek az egymódos szálnak a kettős töréshatása kétre csökkenjen A két mód kölcsönösen degenerálódhat. Amikor a normalizált kettős törésű B terjedési állandó kisebb, mint 10 ^ -6, akkor ezt a fajta szálat általában alacsony birefringens rostnak (LBF) nevezik. A második módszer az egymódusú szál aszimmetriájának növelése, kettős törési jellemzőinek növelése, valamint a két mód közötti fény megnehezítése egymással. Ezt a fajta polarizációt fenntartó rostot magas kettős törésű polarizációt fenntartó rostnak (High Birefringence Fiber, más néven HBF) nevezzük, és normalizált kettős törésű B terjedési állandója nagyobb, mint 10 ^ -5. A nagy kettős törésű polarizációt fenntartó szálak szétterjedési jellemzőik szerint kettős polarizációjú szálakra és egy polarizációs szálakra oszthatók. A kettős polarizációs szál elválasztja a két polarizációs módot, így az átviteli folyamat során a polarizációs mód alapvetően változatlan marad; míg az egyetlen polarizációs szál csak a két ortogonális polarizációs mód egyik módját képes továbbítani, a másik mód pedig elnyomott és nem terjedhet tovább. Ezt a szálat egypolarizációs szálnak vagy abszolút egymódú szálnak nevezzük.
Az optikai szálak kettős törésének különböző módjai szerint a polarizációt fenntartó szálak feloszthatók geometriai alakhatású szálakra és stressz okozta szálakra. Amint az az ábrán látható, több közös polarizációt fenntartó szál végfelületi szerkezet létezik. Közülük a csokornyakkendő, a panda, a belső elliptikus burkolat és a téglalap alakú feszültséggel borított polarizációt fenntartó szálak stresszérzékeny szálak; az elliptikus mag, az oldalsó rés, a polarizációt fenntartó szálak, például az oldalsó alagút típusa, geometriai alakhatású szálak. Jelenleg a legtöbb polarizációt fenntartó szálat olyan módszerekkel állítják elő, amelyek maradék stresszt generálnak a szálban.
