Fibra optică este o abreviere a fibrei optice, o fibră din sticlă sau plastic, care poate fi folosită ca instrument de transmisie a luminii. Principiul transmisiei este'reflexia totală a luminii'. Foștii președinți ai Universității Chineze din Hong Kong Gao Kun și George A. Hockham au propus pentru prima dată ideea că fibra optică poate fi folosită pentru transmisia comunicațiilor. Din acest motiv, Gao Kun a câștigat Premiul Nobel pentru Fizică în 2009.
introduce
Fibră optică minusculă este încapsulată într-o manta de plastic, astfel încât să poată fi îndoită fără a se rupe. În general, dispozitivul de transmitere de la un capăt al fibrei optice utilizează o diodă emițătoare de lumină (LED) sau un fascicul laser pentru a transmite impulsuri de lumină către fibra optică, iar dispozitivul de recepție de la celălalt capăt al fibrei optice folosește un element fotosensibil pentru detectează pulsurile.
În viața de zi cu zi, deoarece pierderea de transmisie a luminii în fibrele optice este mult mai mică decât cea a energiei electrice în fire, fibrele optice sunt folosite pentru transmiterea informațiilor pe distanțe lungi.
De obicei, cei doi termeni fibră optică și cablu optic sunt confuzi. Majoritatea fibrelor optice trebuie acoperite de mai multe straturi de structuri de protecție înainte de utilizare, iar cablurile acoperite se numesc cabluri optice. Stratul de protecție și stratul izolator de pe stratul exterior al fibrei optice pot preveni deteriorarea fibrei optice din mediul înconjurător, cum ar fi apa, focul și șocul electric. Cablul optic este împărțit în: fibră optică, strat tampon și acoperire. Fibra optică este similară cu cablul coaxial, cu excepția faptului că nu există un ecran de plasă. În centru se află miezul de sticlă prin care se propagă lumina.
Într-o fibră multimodală, diametrul miezului este de 50 μm și 62,5 μm, care sunt aproximativ echivalente cu grosimea unui păr uman. Miezul de fibră monomod are un diametru de 8 μm până la 10 μm. Miezul este înconjurat de un plic de sticlă cu un indice de refracție mai mic decât miezul pentru a menține lumina în interiorul miezului. La exterior este o jachetă subțire de plastic pentru a proteja plicul. Fibrele optice sunt de obicei grupate și protejate de o carcasă. Miezul de fibre este de obicei un cilindru concentric cu două straturi, cu o mică zonă de secțiune transversală din sticlă de cuarț. Este fragil și ușor de spart, așa că este necesar un strat protector extern.
principiu
Lumina și caracteristicile sale
1. Lumina este o undă electromagnetică
Gama de lungimi de undă a luminii vizibile este de 390 ~ 760 nm (nanometru). Partea mai mare de 760 nm este lumină infraroșie, iar partea mai mică de 390 nm este lumină ultravioletă. Fibra optică este utilizată în trei tipuri: 850nm, 1310nm și 1550nm.
2. Refracția, reflexia și reflectarea totală a luminii.
Deoarece viteza de propagare a luminii în diferite substanțe este diferită, atunci când lumina este emisă de la o substanță la alta, refracția și reflexia au loc la interfața celor două substanțe. Mai mult, unghiul luminii refractate se modifică odată cu unghiul luminii incidente. Când unghiul luminii incidente atinge sau depășește un anumit unghi, lumina refractată va dispărea și toată lumina incidentă va fi reflectată înapoi, care este reflectarea totală a luminii. Materiale diferite au unghiuri de refracție diferite pentru lumina de aceeași lungime de undă (adică materiale diferite au indici de refracție diferiți), iar același material are unghiuri de refracție diferite pentru lumina de lungimi de undă diferite. Comunicarea prin fibră optică se formează pe baza principiilor de mai sus.
1. Structura fibrei optice:
Fibra goală a fibrei optice este în general împărțită în trei straturi: miezul central din sticlă cu indice de refracție ridicat (diametrul miezului este în general 50 sau 62,5 μm), mijlocul este placarea din sticlă cu indice de refracție scăzut (diametrul este în general 125 μm), iar cel mai exterior este stratul de rășină pentru armare. Podea.
2. Deschiderea numerică a fibrei optice:
Lumina incidentă pe partea de capăt a fibrei optice nu poate fi transmisă toată de fibra optică, ci doar lumina incidentă într-un anumit interval de unghi. Acest unghi se numește deschiderea numerică a fibrei. Deschiderea numerică mai mare a fibrei optice este benefică pentru conexiunea cap la cap a fibrei optice. Fibrele optice produse de diferiți producători au deschideri numerice diferite (AT&T CORNING).
3. Tipuri de fibră optică:
Exista multe tipuri de fibre optice, iar functiile si performantele cerute variaza in functie de diferitele utilizari. Cu toate acestea, principiile de proiectare și fabricare a fibrei optice pentru televiziune prin cablu și comunicații sunt practic aceleași, cum ar fi: ① pierdere mică; ② anumită lățime de bandă și dispersie mică; ③ cablare ușoară; ④ integrare ușoară; ⑤ fiabilitate ridicată; ⑥ comparație de fabricație Simplu; ⑦Ieftin și așa mai departe. Clasificarea fibrei optice este rezumată în principal din lungimea de undă de lucru, distribuția indicelui de refracție, modul de transmisie, materia primă și metoda de fabricație. Iată exemple de diferite clasificări, după cum urmează.
(1) Lungime de undă de lucru: fibră ultravioletă, fibră observabilă, fibră în infraroșu apropiat, fibră infraroșu (0,85 μm, 1,3 μm, 1,55 μm).
(2) Distribuția indicelui de refracție: fibră de tip treaptă (SI), fibră de tip near-step, fibre de tip gradat (GI), altele (cum ar fi tipul triunghiular, tipul W, tipul încastrat etc.).
(3) Mod de transmisie: fibră monomod (inclusiv fibra de menținere a polarizării și fibre de menținere a polarizării), fibră multimodală.
(4) Materii prime: fibră optică de cuarț, fibră optică de sticlă multicomponentă, fibră optică plastică, fibră optică compozită (cum ar fi placarea din plastic, miez lichid etc.), materiale infraroșu etc. În funcție de materialul de acoperire, poate fi împărțit în materiale anorganice (carbon, etc.), materiale metalice (cupru, nichel, etc.) și materiale plastice.
(5) Metode de fabricație: Preplastificarea include depunerea axială în fază de vapori (VAD), depunerea chimică de vapori (CVD) etc., iar metodele de trefilare includ metodele cu tuburi cu tije și cu creuzetul dublu.
Fibră optică de siliciu
Fibra de siliciu este o fibră optică în care dioxidul de siliciu (SiO2) este principala materie primă, iar distribuția indicelui de refracție a miezului și a învelișului este controlată în funcție de diferite cantități de dopaj. Fibrele optice din seria de cuarț (sticlă) au caracteristicile unui consum redus de energie și de bandă largă și sunt acum utilizate pe scară largă în televiziunea prin cablu și sistemele de comunicații.
Avantajul fibrei optice de sticlă de cuarț este pierderea redusă. Când lungimea de undă a luminii este de 1,0~1,7μm (aproximativ 1,4μm), pierderea este de numai 1dB/km, iar cea mai mică la 1,55μm este de numai 0,2dB/km.
Fibră dopată cu fluor
Fibra dopată cu fluor este unul dintre produsele tipice ale fibrei de silice. În general, în fibra optică de comunicare în bandă de undă de 1,3 μm, dopantul care controlează miezul este dioxid de germaniu (GeO2), iar placarea este realizată din SiO2. Cu toate acestea, majoritatea nucleelor fibrelor conectate cu fluor folosesc SiO2, dar fluorul este dopat în placare. Deoarece pierderea de împrăștiere Rayleigh este un fenomen de împrăștiere a luminii cauzat de modificările indicelui de refracție. Prin urmare, este de dorit să se formeze dopanți ai factorilor de fluctuație a indicelui de refracție și mai puțin este mai bine. Efectul principal al fluorului este reducerea indicelui de refracție al SIO2. Prin urmare, este adesea folosit pentru dopajul placajului.
În comparație cu fibrele optice ale altor materii prime, fibra optică de cuarț are, de asemenea, un spectru larg de transmisie a luminii de la lumina ultravioletă la lumina infraroșie apropiată. Pe lângă scopuri de comunicare, poate fi folosit și în domenii precum ghidul de lumină și transmisia de imagini.
Fibră infraroșie
Deoarece lungimea de undă de lucru a fibrei optice din seria de cuarț s-a dezvoltat în domeniul comunicațiilor optice, deși este utilizată la o distanță de transmisie mai scurtă, poate fi utilizată doar în 2μm. Din acest motiv, poate funcționa în domeniul lungimilor de undă infraroșii mai lungi, iar fibra optică dezvoltată se numește fibră optică infraroșu. Fibra optică infraroșu este utilizată în principal pentru transmiterea energiei luminoase. De exemplu: măsurarea temperaturii, transmiterea imaginii termice, tratamentul medical cu bisturii cu laser, procesarea energiei termice etc. Rata de penetrare este încă scăzută.
Fibră compozită
Fibra compusă este făcută din materie primă SiO2 și apoi oxizi amestecați corespunzător, cum ar fi oxidul de sodiu (Na2O), oxidul de bor (B2O3), oxidul de potasiu (K2O) și alți oxizi pentru a face o fibră de sticlă multicomponentă, care se caracterizează prin mai multe componente. -sticlă componentă Are un punct de înmuiere mai mic decât sticla de cuarț și o diferență mare de indice de refracție între miez și placare. Endoscoape cu fibră optică utilizate în principal în serviciile medicale.
Fibră CFC
Fibră de fluorură Fibra de clorură (fibră de fluorură) este o fibră optică realizată din sticlă cu fluor. Acest material din fibră optică este denumit și ZBLAN (adică materialele din sticlă fluorură, cum ar fi ZrF2), fluorura de bariu (BaF2), fluorura de lantan (LaF3), fluorura de aluminiu (AlF3) și fluorura de sodiu (NaF) sunt simplificate în abrevierea lui, funcționează în principal în serviciul de transmisie optică cu lungime de undă de 2~10μm. Deoarece ZBLAN are posibilitatea unei fibre cu pierderi ultra-scăzute, dezvoltarea fezabilității pentru fibra de comunicații la distanță lungă este în curs de desfășurare, de exemplu: pierderea sa cea mai mică teoretică, în Poate atinge 10-2~10-3dB/km la lungimea de undă de 3μm, în timp ce fibra de cuarț este între 0,15-0,16dB/Km la 1,55μm. În prezent, fibra ZBLAN poate fi utilizată doar la 2,4 ~ 2,7 din cauza dificultății de a reduce pierderea prin împrăștiere. Senzorii de temperatură μm și transmisia de imagini termice nu au fost încă utilizate pe scară largă. Recent, pentru a utiliza ZBLAN pentru transmisia pe distanțe lungi, este dezvoltat un amplificator cu fibră dopată cu praseodim (PDFA) de 1,3 μm.
Fibră optică acoperită cu plastic
Plastic Clad Fiber (Plastic Clad Fiber) este o fibră în trepte în care ca miez se folosește sticlă de siliciu de înaltă puritate, iar plasticul cu un indice de refracție ușor mai mic decât cel al silicei, cum ar fi silicagel, este utilizat ca înveliș. . În comparație cu fibra de siliciu, are caracteristicile închirierii miezului și deschiderii numerice mari (NA). Prin urmare, este ușor de combinat cu sursa de lumină LED cu diodă emițătoare de lumină, iar pierderea este mică. Prin urmare, este foarte potrivit pentru rețelele locale (LAN) și comunicațiile pe distanțe scurte.
Fibră optică plastică
Aceasta este o fibră optică în care atât miezul, cât și placarea sunt realizate din plastic (polimer). Primele produse au fost utilizate în principal în comunicațiile optice pentru decorare și iluminare ghidată de lumină și circuite de legătură optică pe distanțe scurte. Materiile prime sunt în principal sticlă organică (PMMA), polistiren (PS) și policarbonat (PC). Pierderea este limitată de structura inerentă CH combinată a materialelor plastice, în general până la zeci de dB pe km. Pentru a reduce pierderile, sunt dezvoltate și aplicate materiale plastice din seria fluor. Deoarece diametrul miezului fibrei optice plastice este de 1000 μm, care este de 100 de ori mai mare decât fibra de cuarț monomod, conexiunea este simplă și este ușor de îndoit și construit. În ultimii ani, odată cu progresul în bandă largă, dezvoltarea fibrei optice plastice multimodale cu indice de refracție gradat (GI) a primit atenție socială. Recent, aplicația este relativ rapidă în LAN-ul intern al mașinii'și poate fi folosită și în LAN-ul de acasă în viitor.
Fibră cu un singur mod
Fibră monomodală Aceasta se referă la fibra care poate transmite un singur mod de propagare pe lungimea de undă de lucru, denumită de obicei fibră monomod (SMF: Single Mode Fiber). În prezent, este cea mai utilizată fibră optică în televiziunea prin cablu și comunicațiile optice. Deoarece miezul fibrei este foarte subțire (aproximativ 10 μm) și indicele de refracție este într-o distribuție în trepte, atunci când parametrul de frecvență normalizat V este mai mic de 2,4, teoretic, se poate forma doar transmisia monomod. În plus, SMF nu are dispersie multi-mode. Nu numai că banda de frecvență de transmisie este mai largă decât fibra cu mai mult mod, dar și dispersia materialului și dispersia structurală a SMF sunt adăugate și compensate, iar caracteristica sa de sinteză se întâmplă să formeze caracteristica dispersiei zero, ceea ce face banda de frecvență de transmisie mai largă. . În SMF, există multe tipuri din cauza diferențelor de dopanți și metode de fabricație. DePr-essed Clad Fiber (DePr-essed Clad Fiber), placarea sa formează o structură dublă, iar placarea adiacentă miezului are un indice de refracție mai mic decât placarea exterioară inversată.
Fibră multimodală
Fibra multimodală se referă la fibra în care modul posibil de propagare al fibrei este mai multe moduri în funcție de lungimea de undă de lucru, numită fibră multimodală (MMF: MULti ModeFiber). Diametrul miezului este de 50μm și, deoarece modul de transmisie poate ajunge la câteva sute, în comparație cu SMF, lățimea de bandă de transmisie este dominată în principal de dispersia modală. Din punct de vedere istoric, a fost folosit pentru transmisia pe distanțe scurte în televiziunea prin cablu și sistemele de comunicații. De la apariția fibrei SMF, aceasta pare să fi format un produs istoric. Dar, de fapt, deoarece MMF are un diametru de miez mai mare decât SMF și este mai ușor de combinat cu surse de lumină precum LED-urile, are mai multe avantaje în multe rețele LAN. Prin urmare, MMF primește din nou atenție în domeniul comunicării la distanță scurtă. Când MMF este clasificată în funcție de distribuția indicelui de refracție, există două tipuri: tip gradient (GI) și tip treaptă (SI). Indicele de refracție de tip GI este cel mai mare în centrul miezului și scade treptat de-a lungul învelișului. Pe măsură ce unda luminoasă de tip SI este reflectată în fibra optică, se generează diferența de timp a fiecărei căi de lumină, ceea ce face ca unda luminoasă emisă să fie distorsionată și șocul de culoare este mare. Ca rezultat, lățimea de bandă de transmisie este restrânsă și în prezent există mai puține aplicații MMF de tip SI.
Fibră deplasată prin dispersie
Când lungimea de undă de operare a unei fibre monomode este de 1,3 Pm, diametrul câmpului de mod este de aproximativ 9 Pm, iar pierderea de transmisie este de aproximativ 0,3 dB/km. În acest moment, lungimea de undă cu dispersie zero este exact la 1.3pm. Dintre fibrele optice de cuarț, pierderea de transmisie în secțiunea 1.55pm este cea mai mică (aproximativ 0.2dB/km) de la materia primă. Deoarece amplificatorul practic de fibră dopată cu erbiu (EDFA) funcționează în banda de 1.55pm, dacă se poate obține dispersie zero în această bandă, va fi mai propice pentru aplicarea transmisiei la distanță lungă în banda de 1.55pm. Prin urmare, prin utilizarea inteligentă a caracteristicilor de compensare compozite ale dispersiei materialului de cuarț în materialul fibros și a dispersiei structurii miezului, dispersia inițială zero a secțiunii de 1,3 Pm poate fi mutată la secțiunea de 1,55 pm pentru a constitui dispersie zero. Prin urmare, se numește Dispersion Shifted Fiber (DSF: DispersionShifted Fiber). Metoda de creștere a dispersiei structurale este în principal de a îmbunătăți performanța distribuției indicelui de refracție a miezului. În transmisia la distanță lungă a comunicațiilor optice, dispersia zero a fibrelor este importantă, dar nu singura. Alte proprietăți includ pierderi reduse, conectare ușoară, formarea cablurilor sau mici modificări ale caracteristicilor în timpul lucrului (inclusiv efectele îndoirii, întinderii și schimbărilor de mediu). DSF este conceput pentru a lua în considerare acești factori în mod cuprinzător.
Fibră plată de dispersie
Fibra cu dispersie decalată (DSF) este o fibră monomod proiectată cu dispersie zero în banda de 1.55pm. Fibra aplatizată cu dispersie (DFF: Fibră aplatizată cu dispersie) are o gamă largă de lungimi de undă de la 1,3 p.m. la 1,55 p.m. Dispersia poate fi făcută foarte scăzută, iar fibra care atinge o dispersie aproape nulă se numește DFF. Deoarece DFF trebuie să reducă dispersia în intervalul 1.3pm până la 1.55pm. Este necesar să se realizeze un design complicat pentru distribuția indicelui de refracție al fibrei optice. Cu toate acestea, acest tip de fibră este foarte potrivit pentru liniile de multiplexare prin diviziune în lungime de undă (WDM). Deoarece procesul fibrei DFF este mai complicat, costul este mai scump. În viitor, pe măsură ce producția crește, prețurile vor scădea și ele.
Fibră de compensare a dispersiei
Pentru sistemele trunchi care utilizează fibre monomodale, cele mai multe dintre ele sunt construite folosind fibre cu dispersie zero în banda de 1.3pm. Cu toate acestea, acum cea mai mică pierdere este 1.55pm. Datorită utilizării practice a EDFA, ar fi foarte benefic dacă lungimea de undă de 1.55pm poate fi operată pe o fibră cu dispersie zero de 1.3pm. Pentru că, în fibra cu dispersie zero de 1,3 Pm, dispersia în banda de 1,55 Pm este de aproximativ 16ps/km/nm. Dacă în această linie de fibră optică este introdusă o secțiune de fibră cu semnul opus dispersiei, dispersia întregii linii optice poate fi zero. Fibra folosită în acest scop se numește DisPersion Compensation Fiber (DCF: DisPersion Compe-nsation Fiber). În comparație cu fibra standard cu dispersie zero de 1,3 pm, DCF are un diametru de miez mai subțire și o diferență mai mare de indice de refracție. DCF este, de asemenea, o parte importantă a liniilor optice WDM.
Fibră de menținere a polarizării
Undele luminoase care se propagă în fibra optică au proprietățile undelor electromagnetice, așa că, pe lângă modul unic de unde luminoase de bază, există în esență două moduri ortogonale de distribuție a câmpului electromagnetic (TE, TM). În general, deoarece structura secțiunii de fibre este simetrică circular, constantele de propagare ale celor două moduri de polarizare sunt egale, iar cele două lumini polarizate nu interferează una cu cealaltă. Cu toate acestea, de fapt, fibra nu este complet simetrică circular. Factorii de combinare dintre modurile de polarizare sunt distribuiți neregulat pe axa optică. Dispersia cauzată de această modificare a luminii polarizate se numește Polarization Mode Dispersion (PMD). Pentru televiziunea prin cablu, care distribuie în principal imagini, impactul nu este prea mare, dar pentru unele servicii care au cerințe speciale pentru bandă ultra-largă în viitor, precum:
① Când detectarea heterodină este utilizată în comunicare coerentă, atunci când polarizarea undelor luminoase este necesară pentru a fi mai stabilă;
② Când caracteristicile de intrare și de ieșire ale echipamentelor optice sunt legate de polarizare;
③La fabricarea cuplelor optice și polarizatoarelor sau depolarizatoarelor care mențin polarizarea etc.;
④ Realizați senzori cu fibră optică care utilizează interferența luminii etc.,
Acolo unde polarizarea trebuie menținută constantă, fibra care a fost modificată pentru a face starea de polarizare neschimbată se numește fibră de menținere a polarizării (PMF: Polarization Maintaining fiber) sau fibră de polarizare fixă.
Fibră birefringentă
Fibra birefringentă se referă la o fibră cu un singur mod care poate transmite două moduri de polarizare inerente care sunt ortogonale unul față de celălalt. Fenomenul conform căruia indicele de refracție variază în funcție de direcția deflexiei se numește birefringență. Se mai numește și fibră PANDA, adică fibră de menținere a polarizării și de reducere a absorbției. Este dispus în două direcții transversale ale miezului, cu o parte din sticlă cu un coeficient de dilatare termică mare și o secțiune transversală circulară. În procesul de extragere a fibrei la temperatură înaltă, aceste piese se contractă, ceea ce are ca rezultat întinderea în direcția y a miezului și, în același timp, stresul de compresiune în direcția x. Acest lucru are ca rezultat un efect fotoelastic al materialului fibros și o diferență a indicelui de refracție în direcția X și în direcția y. Conform acestui principiu se realizează efectul de menținere a polarizării constante.
Fibră anti-mediu rău
Temperatura normală a mediului de lucru a fibrei optice pentru comunicare poate fi între -40℃ și +60℃, iar designul se bazează, de asemenea, pe premisa că nu este expusă la o cantitate mare de radiații. În schimb, pentru temperatura mai scăzută sau temperatură mai mare și mediul dur care poate fi supus la presiuni mari sau forțe externe și expus la radiații, fibra care poate funcționa și se numește Fibră rezistentă la condiții dure (Hard Condition Resistant Fiber). În general, pentru a proteja mecanic suprafața fibrei optice, este acoperit un strat suplimentar de plastic. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura crește, funcția de protecție a plasticului scade, ceea ce limitează temperatura de utilizare. Dacă treceți la materiale plastice rezistente la căldură, cum ar fi teflon (Teflon) și alte rășini, puteți lucra la 300°C. Există, de asemenea, metale precum nichelul (Ni) și aluminiul (Al) acoperite pe suprafața sticlei de cuarț. Acest tip de fibră se numește Heat Resistant Fiber (Heat Resistant Fiber). În plus, atunci când fibra optică este iradiată prin radiație, pierderea optică va crește. Acest lucru se datorează faptului că atunci când sticla de cuarț este expusă la radiații, în sticlă vor apărea defecte structurale (numite și centru de culoare: Centru de culoare), iar pierderea va crește în special la lungimea de undă de 0,4~0,7pm. Metoda de prevenire este trecerea la sticlă de cuarț dopată cu element OH sau F, care poate suprima defectele de pierdere cauzate de radiații. Acest tip de fibră se numește Fibră rezistentă la radiații și este folosită în principal în oglinzile cu fibră optică pentru monitorizarea centralelor nucleare.
Fibră acoperită ermetică
Pentru a menține stabilitatea pe termen lung a rezistenței mecanice și a pierderii fibrei optice, suprafața de sticlă este acoperită cu materiale anorganice, cum ar fi carbură de siliciu (SiC), carbură de titan (TiC) și carbon (C) pentru a preveni apa. iar hidrogenul din exterior. Difuzia fibrei optice fabricate (HCF Hermetical Coated Fiber). În prezent, în procesul de producție al depunerii chimice de vapori (CVD) se utilizează în mod obișnuit utilizarea unui strat de carbon pentru a se acumula la o viteză mare pentru a obține un efect de etanșare suficient. Această fibră optică acoperită cu carbon (CCF) poate opri în mod eficient pătrunderea fibrei optice de la moleculele externe de hidrogen. Se raportează că poate fi menținut timp de 20 de ani fără creșterea pierderii într-un mediu cu hidrogen la temperatura camerei. Desigur, coeficientul său de oboseală (parametrul de oboseală) poate ajunge la mai mult de 200 în prevenirea pătrunderii umidității și întârzierea procesului de oboseală de rezistență mecanică. Prin urmare, HCF este utilizat în sisteme care necesită o fiabilitate ridicată în medii dure, cum ar fi cablurile optice submarine.
Fibră acoperită cu carbon
O fibră optică acoperită cu o peliculă de carbon pe suprafața unei fibre optice de cuarț se numește Carbon Coated Fiber (CCF: Carbon Coated Fiber). Mecanismul este utilizarea unui film dens de carbon pentru a izola suprafața fibrei optice de lumea exterioară pentru a îmbunătăți pierderea prin oboseală mecanică a fibrei optice și pentru a crește pierderea de molecule de hidrogen. CCF este un tip de fibră optică acoperită ermetic (HCF).
Fibră optică acoperită cu metal
Fibra acoperită cu metal (Fibră acoperită cu metal) este o fibră optică acoperită cu un strat de metal, cum ar fi Ni, Cu, Al etc., pe suprafața fibrei optice. Există, de asemenea, acoperiri de plastic pe exteriorul stratului metalic, cu scopul de a îmbunătăți rezistența la căldură și de a fi disponibile pentru energizare și sudare. Este una dintre fibrele optice anti-mediu rău și poate fi folosită și ca componentă a circuitelor electronice. Primele produse au fost realizate prin acoperirea metalului topit în timpul procesului de trefilare. Deoarece această metodă are o diferență prea mare în coeficientul de dilatare între sticlă și metal, va crește pierderea mică la îndoire, iar rata practică nu este mare. Recent, datorită succesului metodei de acoperire neelectrolitică cu pierderi reduse pe suprafața fibrei optice de sticlă, performanța a fost mult îmbunătățită.
Fibră dopată cu pământuri rare
În miezul fibrei, fibra este dopată cu elemente de pământuri rare, cum ar fi Er, Nd și Pr. În 1985, Payne de la Universitatea Southampton din Regatul Unit a descoperit pentru prima dată că Rare Earth DoPed Fiber (Rare Earth DoPed Fiber) are fenomenul de oscilație laser și amplificare a luminii. Prin urmare, de atunci, vălul de amplificare a luminii precum momeala a fost dezvăluit. EDFA de la 1.55 pm, care este acum practic, este să folosești fibră monomod dopată cu momeală și să folosești laser de 1,47 pm pentru excitare pentru a obține o amplificare a semnalului optic de 1,55 pm. În plus, amplificatoarele cu fibre de fluorură dopate cu erori (PDFA) sunt în curs de dezvoltare.
Fibra Raman
Efectul Raman înseamnă că atunci când lumina monocromatică cu frecvența f este proiectată într-o substanță, lumina împrăștiată de frecvența f±fR și f±2fR, alta decât frecvența f, va apărea în lumina împrăștiată. Acest fenomen se numește efect Raman. . Deoarece este produs prin schimbul de energie dintre mișcarea moleculară a substanței și mișcarea rețelei. Când o substanță absoarbe energie, numărul de vibrații ale luminii devine mai mic, iar lumina împrăștiată se numește linia stokes. Dimpotrivă, lumina împrăștiată care obține energie din materie și crește numărul de vibrații se numește linie anti-Stokes. Prin urmare, abaterea FR a numărului de vibrații reflectă nivelul de energie și poate arăta valoarea inerentă substanței. Fibra realizată prin utilizarea acestui mediu neliniar se numește Fibră Raman (RF: Fibră Raman). Pentru a limita lumina în miezul mic de fibre pentru propagarea pe distanțe lungi, va apărea efectul de interacțiune dintre lumină și materie, ceea ce poate face ca forma de undă a semnalului să nu fie distorsionată și să realizeze o transmisie la distanță lungă. Când lumina de intrare este îmbunătățită, se va obține lumină împrăștiată indusă coerentă. Laserele cu fibră Raman sunt utilizate pentru detectarea luminii împrăștiate Raman, care poate fi folosită ca surse de energie pentru măsurarea spectroscopică și testarea dispersiei fibrelor. În plus, împrăștierea Raman indusă, în comunicarea la distanță lungă a fibrei optice, este în studiu ca amplificator optic.
Fibră excentrică
Miezul fibrei optice standard este fixat în centrul placajului, iar forma secțiunii transversale a miezului și a placajului este concentrică. Cu toate acestea, din cauza diferitelor utilizări, există și cazuri în care poziția miezului, forma miezului și forma placajului sunt realizate în stări diferite sau placarea este perforată pentru a forma o structură cu formă specială. În comparație cu fibrele optice standard, aceste fibre optice sunt numite fibre optice cu formă specială. Excentric Core Fiber (Excentric Core Fiber), este un fel de fibră cu formă specială. Miezul este decentrat și aproape de poziția excentrică a liniei exterioare a placajului. Deoarece miezul este aproape de suprafață, o parte a câmpului luminos se va răspândi peste placare (numită astfel Valul Evanescent). Folosind acest fenomen, pot fi detectate prezența sau absența substanțelor atașate și modificările indicelui de refracție. Fibra excentrică (ECF) este utilizată în principal ca senzor de fibră optică pentru detectarea substanțelor. În combinație cu metoda de testare a reflectometrului în domeniul timpului optic (OTDR), poate fi folosit și ca senzor de distribuție.
Fibră luminoasă
Utilizați fibră optică din material fluorescent. Este o parte a fluorescenței generate atunci când este iradiată de unde luminoase precum radiații, razele ultraviolete etc., care pot fi transmise prin fibra optică prin închiderea fibrei optice. Fibra luminescentă (Fibră luminescentă) poate fi utilizată pentru a detecta radiațiile și razele ultraviolete, precum și conversia lungimii de undă sau ca senzor de temperatură, senzor chimic. Se mai numește și Fibră de scintilație în detectarea radiațiilor. Din perspectiva materialelor fluorescente și a dopajului, fibrele optice plastice sunt în curs de dezvoltare.
Fibră multi-core
O fibră optică normală este compusă dintr-o regiune de miez și o regiune de placare care o înconjoară. Cu toate acestea, Multi Core Fiber are mai multe miezuri într-o zonă comună de placare. Datorită apropierii nucleelor unul de celălalt, există două funcții. Una este că distanța dintre nuclee este mare, adică nu există nicio structură de cuplare optică. Acest tip de fibră optică poate crește densitatea de integrare pe unitate de suprafață a liniei de transmisie. În comunicațiile optice, pot fi realizate cabluri panglică cu mai multe nuclee, în timp ce în domeniile non-comunicații, ca pachete de imagini cu fibră optică, sunt realizate mii de nuclee. Al doilea este de a face distanța dintre miezuri aproape, ceea ce poate produce cuplarea undelor luminoase. Utilizând acest principiu, se dezvoltă un senzor dual-core sau un dispozitiv cu circuit optic.
Fibră goală
Fibra optică este transformată într-un miez gol pentru a forma un spațiu cilindric. Fibra optică folosită pentru transmiterea luminii se numește fibră goală (Hollow Fiber). Fibra optică goală este utilizată în principal pentru transmiterea energiei și poate fi folosită pentru transmiterea energiei cu raze X, ultraviolete și infraroșu îndepărtat. Există două tipuri de structuri cu fibre goale: unul este de a face sticla într-o formă cilindrică, iar principiile de miez și de placare sunt aceleași cu cele de tip treaptă. Utilizați reflexia totală a luminii dintre aer și sticlă pentru a se răspândi. Deoarece cea mai mare parte a luminii poate fi transmisă în aer fără pierderi, aceasta are funcția de a răspândi o anumită distanță. Al doilea este de a face reflectanța suprafeței interioare a cilindrului aproape de 1, pentru a reduce pierderea de reflexie. Pentru a îmbunătăți reflectivitatea, un dielectric este setat în lampă pentru a reduce pierderea în domeniul lungimii de undă de lucru. De exemplu, pierderea lungimii de undă 10,6 pm poate atinge câțiva dB/m.
Polimer
În funcție de material, există fibre optice anorganice și fibre optice polimerice. Primul este utilizat pe scară largă în industrie. Materialele din fibră optică anorganică sunt împărțite în două tipuri: monocomponent și multicomponent. Singura componentă este cuarțul, iar principalele materii prime sunt tetraclorură de siliciu, oxiclorură de fosfor și tribromură de bor. Puritatea sa necesită ca conținutul de impurități al ionilor de metal tranzițional, cum ar fi cupru, fier, cobalt, nichel, mangan, crom și vanadiu să fie mai mic de 10 ppb. În plus, necesarul de ioni OH este mai mic de 10ppb. Fibra de cuarț a fost utilizată pe scară largă. Există multe materii prime cu mai multe componente, în principal dioxid de siliciu, trioxid de bor, azotat de sodiu, oxid de taliu și așa mai departe. Acest material nu este încă popular. Fibra optică polimerică este o fibră optică realizată din polimer transparent, care este compusă dintr-un material de miez de fibre și un material de înveliș. Materialul miezului este o fibră realizată din polimetil metacrilat sau polistiren de înaltă puritate și transmisie ridicată, iar stratul exterior este un polimer care conține fluor sau un polimer organic de siliciu.
Pierderea optică a fibrei optice polimerice este relativ mare. În 1982, Japan Telegraph and Telegraph Company a folosit filament de polimer de metacrilat de metil deuterat ca material de bază, iar rata de pierdere optică a fost redusă la 20 dB/km. Cu toate acestea, caracteristica fibrei optice polimerice este că poate face fibră optică de dimensiuni mari, cu deschidere numerică mare, eficiență mare de cuplare a sursei de lumină, flexibilitate bună, îndoire ușoară nu afectează capacitatea de ghidare a luminii, aranjare și lipire ușoară, ușor de utilizat , și costuri reduse. Cu toate acestea, pierderea optică este mare și poate fi folosită doar pe distanțe scurte. Fibra optică cu pierderi optice de 10~100 dB/km poate transmite sute de metri
Fibră de menținere a polarizării
Fibră de menținere a polarizării: fibra de menținere a polarizării transmite lumină polarizată liniar, care este utilizată pe scară largă în diverse domenii ale economiei naționale, cum ar fi aerospațiale, aviația, navigația, tehnologia de producție industrială și comunicațiile. În senzorul de fibră interferometrică bazat pe detectarea coerentă optică, utilizarea fibrei de menținere a polarizării poate asigura că direcția de polarizare liniară rămâne neschimbată, poate îmbunătăți raportul coerent semnal-zgomot și poate obține măsurarea de înaltă precizie a cantităților fizice. Ca tip special de fibră optică, fibra de menținere a polarizării este utilizată în principal în senzori, cum ar fi giroscoape cu fibră optică, hidrofoane cu fibră optică și sisteme de comunicații cu fibră optică, cum ar fi DWDM și EDFA. Deoarece giroscoapele cu fibră optică și hidrofoanele cu fibră optică pot fi utilizate în navigația inerțială militară și sonar, acestea sunt produse de înaltă tehnologie, iar fibra de menținere a polarizării este componenta sa de bază, astfel încât fibra de menținere a polarizării a fost inclusă în lista embargourilor împotriva Chinei. de către ţările dezvoltate occidentale. În procesul de tragere al fibrei de menținere a polarizării, din cauza defectelor structurale generate în interiorul fibrei, performanța de menținere a polarizării va scădea. Adică, atunci când lumina polarizată liniar este transmisă de-a lungul unei axe caracteristice a fibrei, o parte a semnalului optic va fi cuplată într-o altă axa caracteristică are ca rezultat o scădere a raportului de stingere a polarizării a semnalului de lumină polarizată de ieșire. Acest defect afectează efectul de birefringență în fibră. Într-o fibră de menținere a polarizării, cu cât efectul de birefringență este mai puternic și cu cât lungimea de undă este mai scurtă, cu atât se menține mai bine starea de polarizare a luminii transmise.
Aplicarea și direcția de dezvoltare viitoare a fibrei de menținere a polarizării
Fibra optică care menține polarizarea va avea o cerere mai mare pe piață în următorii câțiva ani. Odată cu dezvoltarea rapidă a noilor tehnologii în lume și dezvoltarea continuă de noi produse, fibrele optice care mențin polarizarea se vor dezvolta în următoarele direcții:
(1) Utilizați noua tehnologie a fibrei de cristal fotonic pentru a fabrica un nou tip de fibră de înaltă performanță care menține polarizarea;
(2) Dezvoltarea fibrei optice de menținere a polarizării adaptabile la temperatură pentru a îndeplini cerințele din domeniul aerospațial și din alte domenii;
(3) Dezvoltați diferite fibre de menținere a polarizării dopate cu pământuri rare pentru a satisface nevoile amplificatoarelor optice și ale altor aplicații ale dispozitivelor;
(4) Dezvoltarea fibrei de menținere a polarizării fluorurii pentru a promova dezvoltarea tehnologiei de interferență a fibrei optice în domeniul tehnologiei astronomiei în infraroșu;
(5) Fibră de menținere a polarizării cu atenuare scăzută: Odată cu îmbunătățirea continuă a tehnologiei fibrelor monomode, pierderea, dispersia materialului și dispersia ghidului de undă nu mai sunt principalii factori care afectează comunicarea prin fibră, iar dispersia modului de polarizare (PMD) modul de fibră a devenit treptat o limitare. Cel mai grav blocaj al calității comunicațiilor prin fibră optică este deosebit de proeminent în sistemele de comunicații cu fibră optică de mare viteză de 10 Gbit/s și mai mult.
(6) Utilizați efectul Kerr și efectul de rotație Faraday pentru a fabrica dispozitive de lumină polarizată.
În plus, în funcție de diferitele capete de fibre, există: C-Lens. Lentila G. Lentila verde
Specificații comune de pliere a fibrei optice
Mod unic: 8/125μm, 9/125μm, 10/125μm
Multimod: 50/125μm, standard european
62,5/125μm, standard american
Rețele industriale, medicale și de viteză redusă: 100/140μm, 200/230μm
Plastic: 98/1000μm, folosit pentru controlul auto
