Autor: Heming
La fibra òptica és el mitjà principal per transferir informació. Una part vital de les comunicacions òptiques, a mesura que augmenta la demanda de comunicació, les tecnologies de fibra avancen en paral·lel, donant lloc a noves marques de fibra òptica. Avui farem una ullada a una d'aquestes tecnologies-Fibra de nucli buit.
Aleshores, què ésFibra de nucli buit?
Què és la fibra de nucli buit?
Tal com sona,Fibra de nucli buit (HCF)és una marca de fibra òptica la secció{0}}de la qual té una regió buida al mig. Amb l'aire al centre i els materials habituals que l'envolten-normalment algun tipus de vidre-per formar el revestiment, bàsicament, la llum viatja a través d'una regió entre el revestiment i la regió buida (envoltada) en lloc de tot un mitjà de vidre sòlid (el nucli de la fibra de nucli sòlid-estàndard).
Des d'una perspectiva de fabricació, mentre es treballa ambFibra de nucli buit, la indústria ha de tenir més control sobre la distribució de l'índex-de refracció dels materials i la mida de la regió buida. Està fet de vidres o polímers especialitzats. crític per a la fabricació-concentricitatisuavitat-està molt controlat per arribar a les especificacions per a la transmissió òptica.
Si aquesta explicació sembla una mica abstracta, té molt més sentit en comparació amb la tradicional més familiarfibra de nucli-sòlid.
En què és diferent la fibra de nucli buit de la seva fibra de nucli-sòlida originària?
1. Diferències estructurals
Fibra de nucli-sòlid:
L'estructura és bastant senzilla amb només tres capes bàsiques:
Nucli– El principal mitjà de llum-, normalment sílice altament pura d'índex de refracció més alt.
Revestiment– Índex de refracció més baix per permetre una reflexió interna total a la interfície nucli-revestiment.
Revestiment– Una capa protectora que envolta el revestiment per protegir la fibra dels danys ambientals i mecànics.
Fibra de nucli buit:
El nucli és un buit més que el nucli de vidre sòlid habitual. Els materials circumdants constitueixen el revestiment i la llum és guiada en virtut d'una regió especial entre el revestiment i el centre buit.RevestimentdeFibres de nucli buit (HCF)ha de tenir un índex de refracció adequat sobre el qual basar la reflexió interna total en aquesta regió guia.
2. Diferències en els mecanismes de guia de la llum
Fibra de nucli-sòlid:
La propagació és perReflexió interna total (TIR). Quan la llum viatja pel nucli de vidre òpticament més dens i colpeja el revestiment de l'índex inferior amb una mica més gran que l'angle crític, es reflecteix totalment internament. Així, el principi de transmissió es basa en la diferència d'índex de refracció del nucli i el revestiment.
Fibra de nucli buit:
ElHCFamplia el principi de reflexió interna total. Aquí, la reflexió té lloc a la interfície del revestiment i el centre buit.
En contrast ambFibra de nucli-sòlid, amb aFibra de nucli buit, la transmissió de la llum no depèn deTIRen un nucli de vidre sòlid, però en canvi aprofita la diferència d'índex entre l'aire i el material de revestiment.
3. Diferència en les característiques de rendiment
(1) Característiques d'atenuació
Fibra de nucli sòlid:
La transmissió a llargues distàncies està subjecta a pèrdues de Rayleigh i altres pèrdues de dispersió, a més de pèrdues d'absorció i pèrdues no lineals.
Fibra de nucli buit:
Normalment una atenuació més baixa que la convencionalfibra de nucli-sòlid. Com que el centre és realment "buit", hi ha molt pocs centres de dispersió presents → La pèrdua de dispersió de Rayleigh es redueix molt. A algunes longituds d'ona, la pèrdua d'absorció és molt baixa, ja que no hi ha materials sòlids disponibles per absorbir la llum. La interacció entre la llum i el material és limitada → els efectes no lineals es redueixen molt i un rendiment molt millor per a la transmissió d'alta-potència.
(2) Característiques de l'ample de banda
Fibra de nucli sòlid:
La dispersió afecta principalment l'ample de banda. Tant la dispersió modal com la dispersió del material són relativament altes, especialment per aalta{0}}velocitat, llargues distàncies; cal una compensació de dispersió.
Fibra de nucli buit:
HCFté una amplada de banda molt millor, ja que la dispersió modal és baixa i també es millora la dispersió del material. Com que la llum viatja a través d'un nucli buit, tots dos es redueixen → taxes de dades molt més altes.
(3) Rendiment tèrmic
Nucli sòlid:
A causa del fet que la calor generada durant la transmissió està situada al nucli de vidre, l'eliminació d'aquesta calor és difícil; la conductivitat tèrmica del vidre és baixa. Transmissió de-gigawatts de gran resistència: per a alguns sistemes, l'augment de la temperatura al nucli és suficient per afectar les operacions o, pitjor encara, per danyar la fibra.
Fibra de nucli buit:
Dissipació de calor significativament millor.Fibraés aire-omple de la regió buida del centre, cosa que permet que la calor es dissipi més lluny i més ràpid. Això admet un millor rendiment operatiu pertransmissió d'alta{0}potència.
(4) Resistència a la interferència
Fibra de nucli-sòlid:
La llum interacciona amb el nucli de vidre i, a més dels problemes de sobreescalfament i mala dissipació de calor, és una mica més vulnerable a les interferències per efectes electromagnètics fora de la fibra. Les impureses o defectes del material també poden dispersar o absorbir la llum transmesa, afectant la qualitat del senyal.
Fibra de nucli buit:
Com que el centre és buit, la interacció entre els materials lleugers i sòlids es redueix enormement en l'abast, donant lloc a:
Major immunitat ainterferència electromagnètica
Reducció de l'impacte d'impureses o defectes
Millor preservació d'un senyal de qualitat
Què hi ha darrere de l'ús creixent de la fibra de nucli buit?
Clarament,HCFestà resultant més atractiu quefibra de nucli-sòlidmitjançant les comparacions anteriors.
Aplicacions pràctiques de la fibra de nucli buit
A causa d'aquesta naturalesa única,HCFés adequat per a aplicacions més especialitzades, com ara:
1. Transmissió làser-d'alta potència
Amb una menor atenuació, baixa no linealitat i una excel·lent dissipació de calor,HCFés ideal per al transportlàsers{0}}d'alta potènciaper a aplicacions com ara:
Processament làser
Sistemes mèdics làser
Això permet un lliurament segur i eficaç deraigs{0}}d'alta potència.
2. Comunicacions òptiques d'alta-velocitat
Amb les demandes per augmentar la capacitat i la velocitat, elpropietats{0}}d'amplada de banda altadeHCFsuggereix que pot ser un bon candidat en àrees com ara:
Centres de dades
Xarxes troncals
3. Ús en entorns especials o extrems
Amb una naturalesa dura i resistent{0}}a les flamas,HCFpot ser emprat en:
Aplicacions industrials calentes
Espai
Entorns d'alta-radiació
