Optičko vlakno je kratica od optičko vlakno, vlakno od stakla ili plastike, koje se može koristiti kao alat za prijenos svjetlosti. Princip prijenosa je' totalna refleksija svjetlosti'. Bivši predsjednici kineskog sveučilišta Hong Kong Gao Kun i George A. Hockham prvi su predložili ideju da se optičko vlakno može koristiti za prijenos komunikacije. Iz tog razloga, Gao Kun je 2009. dobio Nobelovu nagradu za fiziku.
predstaviti
Sićušno optičko vlakno zatvoreno je u plastični omotač tako da se može saviti bez loma. Općenito, uređaj za odašiljanje na jednom kraju optičkog vlakna koristi diodu koja emitira svjetlo (LED) ili lasersku zraku za prijenos svjetlosnih impulsa na optičko vlakno, a uređaj za prijem na drugom kraju optičkog vlakna koristi fotoosjetljivi element za detektirati impulse.
U svakodnevnom životu, budući da je prijenos svjetlosti u optičkim vlaknima mnogo manji od gubitka struje u žicama, optička vlakna se koriste za prijenos informacija na velike udaljenosti.
Obično se brkaju dva pojma optičko vlakno i optički kabel. Većina optičkih vlakana prije uporabe mora biti prekrivena s nekoliko slojeva zaštitnih struktura, a pokriveni kabeli nazivaju se optičkim kabelima. Zaštitni sloj i izolacijski sloj na vanjskom sloju optičkog vlakna mogu spriječiti oštećenje optičkog vlakna iz okolnog okoliša, poput vode, požara i strujnog udara. Optički kabel se dijeli na: optičko vlakno, tampon sloj i premaz. Optičko vlakno je slično koaksijalnom kabelu, osim što nema mrežastog štita. U središtu je staklena jezgra kroz koju se širi svjetlost.
U multimodnom vlaknu, promjer jezgre je 50 μm i 62,5 μm, što je otprilike ekvivalentno debljini ljudske kose. Jezgra jednomodnog vlakna ima promjer od 8 μm do 10 μm. Jezgra je okružena staklenom ovojnicom s nižim indeksom loma od jezgre kako bi svjetlost zadržala unutar jezgre. S vanjske strane je tanka plastična jakna za zaštitu omotnice. Optička vlakna su obično povezana i zaštićena kućištem. Jezgra vlakna je obično dvoslojni koncentrični cilindar s malom površinom poprečnog presjeka od kvarcnog stakla. Krt je i lako se lomi pa je potreban vanjski zaštitni sloj.
načelo
Svjetlo i njegove karakteristike
1. Svjetlost je elektromagnetski val
Raspon valnih duljina vidljive svjetlosti je 390 ~ 760 nm (nanometar). Dio veći od 760nm je infracrveno svjetlo, a dio manji od 390nm je ultraljubičasto svjetlo. Optičko vlakno se koristi u tri vrste: 850nm, 1310nm i 1550nm.
2. Refrakcija, refleksija i ukupna refleksija svjetlosti.
Budući da je brzina širenja svjetlosti u različitim tvarima različita, kada se svjetlost emitira iz jedne tvari u drugu, dolazi do loma i refleksije na granici dviju tvari. Štoviše, kut lomljene svjetlosti mijenja se s kutom upadne svjetlosti. Kada kut upadne svjetlosti dosegne ili prijeđe određeni kut, lomljena svjetlost će nestati, a sva upadna svjetlost će se reflektirati natrag, što je ukupna refleksija svjetlosti. Različiti materijali imaju različite kutove loma svjetlosti iste valne duljine (to jest, različiti materijali imaju različite indekse loma), a isti materijal ima različite kutove loma svjetlosti različitih valnih duljina. Komunikacija optičkim vlaknima formirana je na temelju gore navedenih načela.
1. Struktura optičkih vlakana:
Golo vlakno optičkog vlakna općenito je podijeljeno u tri sloja: središnja staklena jezgra s visokim indeksom loma (promjer jezgre je općenito 50 ili 62,5 μm), srednji je omotač od silicijevog stakla s niskim indeksom loma (promjer je općenito 125 μm), a najudaljeniji je smolni premaz za pojačanje. Kat.
2. Numerički otvor optičkog vlakna:
Svjetlost koja pada na krajnju stranu optičkog vlakna ne može se prenijeti u cijelosti optičkim vlaknom, već samo upadnu svjetlost unutar određenog raspona kutova. Taj se kut naziva numerički otvor vlakna. Veći numerički otvor optičkog vlakna je koristan za čeonu vezu optičkog vlakna. Optička vlakna različitih proizvođača imaju različite numeričke otvore (AT&T CORNING).
3. Vrste optičkih vlakana:
Postoji mnogo vrsta optičkih vlakana, a potrebne funkcije i performanse razlikuju se ovisno o namjeni. Međutim, principi projektiranja i proizvodnje optičkih vlakana za kabelsku TV i komunikaciju su u osnovi isti, kao što su: ① mali gubitak; ② određena propusnost i mala disperzija; ③ jednostavno ožičenje; ④ jednostavna integracija; ⑤ visoka pouzdanost; ⑥ usporedba proizvodnje Jednostavna; ⑦Jeftino i tako dalje. Klasifikacija optičkih vlakana uglavnom je sažeta na temelju radne valne duljine, raspodjele indeksa loma, načina prijenosa, sirovine i metode proizvodnje. Evo primjera različitih klasifikacija kako slijedi.
(1) Radna valna duljina: ultraljubičasto vlakno, vidljivo vlakno, blisko infracrveno vlakno, infracrveno vlakno (0,85 μm, 1,3 μm, 1,55 μm).
(2) Raspodjela indeksa loma: vlakno tipa korak (SI), vlakno tipa blizu koraka, vlakno tipa stupnjevanog (GI), drugo (kao što je tip trokuta, tip W, udubljeni tip itd.).
(3) Način prijenosa: jednomodno vlakno (uključujući vlakno koje održava polarizaciju i vlakno koje ne održava polarizaciju), višemodno vlakno.
(4) Sirovine: kvarcna optička vlakna, višekomponentna staklena optička vlakna, plastična optička vlakna, kompozitna optička vlakna (kao što su plastična obloga, tekuća jezgra, itd.), infracrveni materijali, itd. Prema materijalu za premazivanje, može podijeliti na anorganske materijale (ugljik itd.), metalne materijale (bakar, nikal itd.) i plastiku.
(5) Metode proizvodnje: Prethodno plastificiranje uključuje aksijalno taloženje u parnoj fazi (VAD), kemijsko taloženje parom (CVD) itd., a metode izvlačenja žice uključuju metode cijevi u obliku šipke i dvostrukog lončića.
Silicijumsko optičko vlakno
Silikatno vlakno je optičko vlakno u kojem je silicij dioksid (SiO2) glavna sirovina, a raspodjela indeksa loma jezgre i omotača kontrolira se prema različitim količinama dopinga. Optička vlakna serije kvarc (staklena) imaju karakteristike niske potrošnje energije i širokopojasnog pristupa, a danas se široko koriste u kabelskoj televiziji i komunikacijskim sustavima.
Prednost optičkog vlakna od kvarcnog stakla je mali gubitak. Kada je valna duljina svjetlosti 1,0～1,7μm (oko 1,4μm), gubitak je samo 1dB/km, a najmanji na 1,55μm je samo 0,2dB/km.
Vlakna dopirana fluorom
Vlakna dopirana fluorom jedan su od tipičnih proizvoda silicijevih vlakana. Općenito, u komunikacijskom optičkom vlaknu valnog pojasa od 1,3 μm, dopant koji kontrolira jezgru je germanijev dioksid (GeO2), a obloga je izrađena od SiO2. Međutim, većina jezgri vlakana povezanih s fluorom koristi SiO2, ali je fluor dopiran u ovojnici. Budući da je Rayleighov gubitak raspršenja fenomen raspršenja svjetlosti uzrokovan promjenama indeksa loma. Stoga je poželjno formirati dopante faktora fluktuacije indeksa loma, a manje je bolje. Glavni učinak fluora je smanjenje indeksa loma SIO2. Stoga se često koristi za dopiranje obloga.
U usporedbi s optičkim vlaknima od drugih sirovina, kvarcna optička vlakna također imaju širok spektar prijenosa svjetlosti od ultraljubičastog do bliskog infracrvenog svjetla. Osim u komunikacijske svrhe, može se koristiti i u područjima kao što su svjetlosni vodič i prijenos slike.
Infracrveno vlakno
Kako se radna valna duljina optičkog vlakna serije kvarc razvila u području optičke komunikacije, iako se koristi na kraćoj udaljenosti prijenosa, može se koristiti samo u 2μm. Iz tog razloga može raditi u području dužih infracrvenih valnih duljina, a razvijeno optičko vlakno naziva se infracrveno optičko vlakno. Infracrveno optičko vlakno se uglavnom koristi za prijenos svjetlosne energije. Na primjer: mjerenje temperature, prijenos toplinske slike, medicinski tretman laserskim skalpelom, obrada toplinske energije itd. Stopa penetracije je još uvijek niska.
Kompozitna vlakna
Složena vlakna izrađuju se od SiO2 sirovine, a zatim se odgovarajuće miješaju oksidi poput natrijevog oksida (Na2O), bora oksida (B2O3), kalijevog oksida (K2O) i drugih oksida kako bi se dobilo višekomponentno stakleno vlakno koje karakterizira višestruko -komponentno staklo Ima nižu točku omekšavanja od kvarcnog stakla i veliku razliku u indeksu loma između jezgre i obloge. Endoskopi s optičkim vlaknima uglavnom se koriste u medicinskim uslugama.
CFC vlakna
Fluoridna vlakna Kloridna vlakna (fluoridna vlakna) je optičko vlakno napravljeno od fluoridnog stakla. Ovaj materijal optičkih vlakana također se naziva ZBLAN (tj. fluorid stakleni materijali kao što je ZrF2), barijev fluorid (BaF2), lantan fluorid (LaF3), aluminij fluorid (AlF3) i natrijev fluorid (NaF) pojednostavljeni su u skraćenica od, uglavnom radi u službi optičkog prijenosa valne duljine 2～10μm. Budući da ZBLAN ima mogućnost vlakana s ultra niskim gubicima, u tijeku je razvoj izvedivosti za vlakna za komunikaciju na daljinu, na primjer: njegov teoretski najmanji gubitak, u Može doseći 10-2～10-3dB/km na valnoj duljini 3μm, dok kvarcno vlakno je između 0,15-0,16dB/Km na 1,55μm. Trenutačno se ZBLAN vlakno može koristiti samo na 2,4～2,7 zbog poteškoća u smanjenju gubitka raspršenja. μm temperaturni senzori i prijenos toplinske slike još nisu bili široko korišteni. Nedavno, kako bi se ZBLAN koristio za prijenos na velike udaljenosti, razvija se 1,3 μm vlaknasto pojačalo dopirano prazeodimom (PDFA).
Optičko vlakno presvučeno plastikom
Plastic Clad Fiber (Plastic Clad Fiber) je vlakno postupnog tipa u kojem se kao jezgra koristi silikatno staklo visoke čistoće, a kao obloga se koristi plastika s indeksom loma nešto nižim od silicij-dioksida, kao što je silikagel . U usporedbi sa silicij vlaknima, ima karakteristike rent-a jezgre i visokog numeričkog otvora (NA). Stoga ga je lako kombinirati sa LED izvorom svjetla koje emituje diode, a gubitak je mali. Stoga je vrlo prikladan za lokalnu mrežu (LAN) i komunikaciju na kratkim udaljenostima.
Plastično optičko vlakno
Ovo je optičko vlakno u kojem su i jezgra i omotač izrađeni od plastike (polimera). Rani proizvodi uglavnom su se koristili u optičkim komunikacijama za ukrašavanje i svjetlo vođenu rasvjetu i optičke spojeve na kratkim udaljenostima. Sirovine su uglavnom organsko staklo (PMMA), polistiren (PS) i polikarbonat (PC). Gubitak je ograničen inherentnom CH kombiniranom strukturom plastike, općenito do nekoliko desetaka dB po km. Kako bi se smanjio gubitak, razvija se i primjenjuje plastika serije fluora. Budući da je promjer jezgre plastičnog optičkog vlakna 1000 μm, što je 100 puta veće od jednomodnog kvarcnog vlakna, veza je jednostavna i lako se savijati i konstruirati. Posljednjih godina, s napretkom širokopojasne mreže, razvoj multimodnih plastičnih optičkih vlakana s stupnjevanim (GI) indeksom loma dobio je društvenu pozornost. Nedavno je aplikacija relativno brza u internom LAN-u automobila', a u budućnosti se može koristiti i u kućnom LAN-u.
Jednomodno vlakno
Jednomodno vlakno Ovo se odnosi na vlakno koje može odašiljati samo jedan način širenja u radnoj valnoj duljini, obično se naziva jednomodno vlakno (SMF: Single Mode Fiber). Trenutno je to optičko vlakno koje se najviše koristi u kabelskoj televiziji i optičkim komunikacijama. Budući da je jezgra vlakna vrlo tanka (oko 10 μm) i indeks loma je u stepenastoj raspodjeli, kada je normalizirani parametar frekvencije V manji od 2,4, teoretski se može formirati samo jednomodni prijenos. Osim toga, SMF nema višenačinsku disperziju. Ne samo da je frekvencijski pojas prijenosa širi od vlakna s više načina, već se dodaju i pomiču disperzija materijala i strukturna disperzija SMF-a, a njegova karakteristika sinteze čini karakteristiku nulte disperzije, što frekvencijski pojas prijenosa čini širim . U SMF-u postoji mnogo vrsta zbog razlika u dodacima i metodama proizvodnje. DePr-essed Plad Fiber (DePr-essed Clad Fiber), njegova obloga tvori dvostruku strukturu, a obloga koja se nalazi uz jezgru ima niži indeks loma od vanjske invertirane obloge.
Višemodno vlakno
Višemodno vlakno odnosi se na vlakno u kojem je mogući način širenja vlakna višestruki modovi prema radnoj valnoj duljini, nazvano višemodno vlakno (MMF: MULTi ModeFiber). Promjer jezgre je 50 μm, a budući da način prijenosa može doseći nekoliko stotina, u usporedbi sa SMF-om, širinom pojasa prijenosa uglavnom dominira modalna disperzija. Povijesno gledano, koristio se za prijenos na kratke udaljenosti u kabelskoj televiziji i komunikacijskim sustavima. Od pojave SMF vlakana, čini se da je formirao povijesni proizvod. Ali zapravo, budući da MMF ima veći promjer jezgre od SMF-a i lakše ga je kombinirati s izvorima svjetlosti kao što su LED, ima više prednosti u mnogim LAN-ovima. Stoga se MMF-u još uvijek opet posvećuje pozornost u području komunikacija na kratkim udaljenostima. Kada je MMF klasificiran prema raspodjeli indeksa loma, postoje dvije vrste: tip gradijenta (GI) i tip stupnja (SI). Indeks loma tipa GI najveći je u središtu jezgre, a postupno se smanjuje duž obloge. Kako se svjetlosni val tipa SI reflektira u optičko vlakno, generira se vremenska razlika svake svjetlosne putanje, što uzrokuje izobličenje emitiranog svjetlosnog vala i velik šok u boji. Kao rezultat toga, širina pojasa prijenosa je sužena, a trenutno ima manje MMF aplikacija tipa SI.
Disperzijsko pomaknuto vlakno
Kada je radna valna duljina jednomodnog vlakna 1,3 Pm, promjer polja moda je oko 9 Pm, a gubitak prijenosa je oko 0,3 dB/km. U ovom trenutku valna duljina nulte disperzije je točno u 13.3 sati. Među kvarcnim optičkim vlaknima, gubitak prijenosa u dijelu od 1,55 pm najmanji je (oko 0,2 dB/km) od sirovog materijala. Budući da praktično pojačalo vlakana dopiranog erbijem (EDFA) radi u pojasu od 13.55 sati, ako se u ovom pojasu može postići nulta disperzija, to će biti pogodnije za primjenu prijenosa na velike udaljenosti u pojasu od 13.55 sati. Stoga, pametnim korištenjem kompozitnih karakteristika pomaka disperzije kvarcnog materijala u materijalu vlakana i disperzije strukture jezgre, izvorna nulta disperzija sekcije od 1,3 Pm može se pomaknuti na dio od 1,55 pm kako bi se stvorila nulta disperzija. Stoga se zove vlakna s pomakom disperzije (DSF: DispersionShifted Fiber). Metoda povećanja strukturne disperzije uglavnom je poboljšanje performansi raspodjele indeksa loma jezgre. U prijenosu optičke komunikacije na velike udaljenosti nulta disperzija vlakana je važna, ali ne i jedina. Ostala svojstva uključuju male gubitke, jednostavno spajanje, formiranje kabela ili male promjene karakteristika tijekom rada (uključujući učinke savijanja, rastezanja i promjene okoliša). DSF je osmišljen tako da sveobuhvatno razmotri ove čimbenike.
Disperzija ravnog vlakna
Disperzijsko pomaknuto vlakno (DSF) je jednomodno vlakno dizajnirano s nultom disperzijom u pojasu od 1,55 pm. Disperzijsko spljošteno vlakno (DFF: Dispersion Flattened Fiber) ima širok raspon valnih duljina od 1,3 popodne do 1,55 popodne. Disperzija se može napraviti vrlo niskom, a vlakno koje postiže gotovo nultu disperziju naziva se DFF. Jer DFF mora smanjiti disperziju u rasponu od 13,3 do 13,55 sati. Za raspodjelu indeksa loma optičkog vlakna potrebno je izvesti kompliciran dizajn. Međutim, ova vrsta vlakana je vrlo pogodna za linije multipleksiranja s valnim duljinama (WDM). Budući da je proces DFF vlakana složeniji, trošak je skuplji. U budućnosti, kako proizvodnja raste, cijene će se također smanjiti.
Vlakna za kompenzaciju disperzije
Za trunk sustave koji koriste jednomodna vlakna, većina njih je konstruirana pomoću vlakana s nultom disperzijom u pojasu od 1,3 popodne. Međutim, sada je najmanji gubitak 13.55 sati. Zbog praktične upotrebe EDFA, bilo bi vrlo korisno da se valna duljina od 1,55 pm može raditi na vlaknu nulte disperzije od 1,3 pm. Jer, u vlaknu nulte disperzije 1,3 Pm, disperzija u pojasu 1,55 Pm iznosi oko 16 ps/km/nm. Ako se dio vlakna s suprotnim predznakom disperzije umetne u ovu liniju optičkih vlakana, disperzija cijele optičke linije može se učiniti nultom. Vlakno koje se koristi u tu svrhu naziva se vlakno za kompenzaciju disperzije (DCF: DisPersion Compe-nsation Fiber). U usporedbi sa standardnim vlaknom nulte disperzije 1,3 pm, DCF ima tanji promjer jezgre i veću razliku indeksa loma. DCF je također važan dio WDM optičkih linija.
Vlakna koja održavaju polarizaciju
Svjetlosni valovi koji se šire u optičkom vlaknu imaju svojstva elektromagnetskih valova, pa osim osnovnog jednostrukog svjetlosnog vala, u osnovi postoje dva ortogonalna načina raspodjele elektromagnetskog polja (TE, TM). Općenito, budući da je struktura dijela vlakana kružno simetrična, konstante širenja dvaju polarizacijskih modova su jednake, a dva polarizirana svjetla ne interferiraju jedno s drugim. Međutim, zapravo, vlakno nije potpuno kružno simetrično. Kombinacijski faktori između polarizacijskih modova su nepravilno raspoređeni na optičkoj osi. Disperzija uzrokovana ovom promjenom polarizirane svjetlosti naziva se disperzija polarizacijskog načina (PMD). Za kabelsku TV, koja uglavnom distribuira slike, utjecaj nije prevelik, ali za neke usluge koje imaju posebne zahtjeve za ultraširokopojasnim u budućnosti, kao što su:
① Kada se detekcija heterodina koristi u koherentnoj komunikaciji, kada je potrebno da polarizacija svjetlosnih valova bude stabilnija;
②Kada su ulazne i izlazne karakteristike optičke opreme povezane s polarizacijom;
③ Prilikom izrade optičkih spojnica i polarizatora ili depolarizatora koji održavaju polarizaciju, itd.;
④ Napravite senzore optičkih vlakana koji koriste svjetlosne smetnje itd.,
Gdje se zahtijeva da polarizacija bude konstantna, vlakno koje je modificirano kako bi se stanje polarizacije učinilo nepromijenjenim naziva se vlakno koje održava polarizaciju (PMF: vlakno koje održava polarizaciju) ili vlakno s fiksnom polarizacijom.
Dvolomno vlakno
Dvolomno vlakno odnosi se na jednomodno vlakno koje može odašiljati dva inherentna polarizacijska načina koji su ortogonalni jedan prema drugom. Fenomen da indeks loma varira sa smjerom otklona naziva se dvolom. Također se naziva PANDA vlakno, odnosno vlakno koje održava polarizaciju I Vlakno za smanjenje apsorpcije. Raspoređen je u dva poprečna smjera jezgre, sa staklenim dijelom s velikim koeficijentom toplinske ekspanzije i kružnim poprečnim presjekom. U procesu izvlačenja vlakana pri visokim temperaturama ti se dijelovi skupljaju, što rezultira rastezanjem u y-smjeru jezgre, a istodobno i tlačnim naprezanjem u x-smjeru. To rezultira fotoelastičnim efektom vlaknastog materijala i razlikom indeksa loma u smjeru X i y smjeru. Prema ovom principu postiže se učinak održavanja konstantne polarizacije.
Vlakna protiv lošeg okoliša
Normalna temperatura radnog okruženja optičkog vlakna za komunikaciju može biti između -40℃ i +60℃, a dizajn se također temelji na pretpostavci da nije izloženo velikoj količini zračenja. Nasuprot tome, za nižu temperaturu ili višu temperaturu i surovo okruženje koje može biti podvrgnuto visokom pritisku ili vanjskoj sili i izloženo zračenju, vlakno koje također može funkcionirati naziva se vlakno otporno na tvrdo stanje (Hard Condition Resistant Fiber). Općenito, kako bi se mehanički zaštitila površina optičkog vlakna, premazan je dodatni sloj plastike. Međutim, kako temperatura raste, zaštitna funkcija plastike se smanjuje, što ograničava temperaturu upotrebe. Ako prijeđete na plastiku otpornu na toplinu, kao što je teflon (teflon) i druge smole, možete raditi na 300°C. Postoje i metali kao što su nikal (Ni) i aluminij (Al) presvučeni na površini kvarcnog stakla. Ova vrsta vlakana naziva se vlakno otporno na toplinu (Heat Resistant Fiber). Osim toga, kada je optičko vlakno ozračeno zračenjem, optički gubitak će se povećati. To je zato što kada je kvarcno staklo izloženo zračenju, u staklu će se pojaviti strukturni defekti (koji se također nazivaju središte boje: centar boja), a gubitak će se povećati posebno na valnoj duljini od 0,4～0,7 pm. Metoda prevencije je prelazak na kvarcno staklo dopirano OH ili F elementom, koje može suzbiti defekte gubitka uzrokovane zračenjem. Ova vrsta vlakana naziva se vlakno otporno na zračenje i uglavnom se koristi u zrcalima optičkih vlakana za nadzor nuklearnih elektrana.
Hermetički obložena vlakna
Kako bi se održala dugoročna stabilnost mehaničke čvrstoće i gubitak optičkog vlakna, staklena površina je obložena anorganskim materijalima kao što su silicij karbid (SiC), titanijev karbid (TiC) i ugljik (C) kako bi se spriječila voda a vodik dolazi izvana. Difuzija proizvedenog optičkog vlakna (HCF Hermetically Coated Fiber). Trenutno se uobičajeno koristi u proizvodnom procesu kemijskog taloženja parom (CVD) za korištenje sloja ugljika za akumulaciju velikom brzinom kako bi se postigao dovoljan učinak brtvljenja. Ovo optičko vlakno obloženo ugljikom (CCF) može učinkovito odsjeći prodor vanjskih molekula vodika u optičko vlakno. Izvještava se da se može održavati 20 godina bez povećanja gubitka u vodikovom okruženju na sobnoj temperaturi. Naravno, njegov koeficijent zamora (Fatigue Parameter) može doseći više od 200 u sprječavanju prodora vlage i odgađanju procesa zamora mehaničke čvrstoće. Stoga se HCF koristi u sustavima koji zahtijevaju visoku pouzdanost u teškim okruženjima, kao što su podmorski optički kabeli.
Vlakna obložena ugljikom
Optičko vlakno presvučeno ugljičnim filmom na površini kvarcnog optičkog vlakna naziva se Carbon Coated Fiber (CCF: Carbon Coated Fiber). Mehanizam je korištenje gustog ugljičnog filma za izolaciju površine optičkog vlakna od vanjskog svijeta kako bi se poboljšao gubitak optičkog vlakna od mehaničkog zamora i povećao gubitak molekula vodika. CCF je vrsta hermetički obloženih optičkih vlakana (HCF).
Optičko vlakno presvučeno metalom
Metalno obloženo vlakno (Metal Coated Fiber) je optičko vlakno presvučeno metalnim slojem kao što su Ni, Cu, Al, itd. na površini optičkog vlakna. Također postoje plastični premazi na vanjskoj strani metalnog sloja u svrhu poboljšanja otpornosti na toplinu i dostupni za napajanje i zavarivanje. To je jedno od optičkih vlakana protiv lošeg okoliša, a može se koristiti i kao komponenta elektroničkih sklopova. Rani proizvodi izrađeni su premazivanjem rastaljenog metala tijekom procesa izvlačenja. Budući da ova metoda ima preveliku razliku u koeficijentu ekspanzije između stakla i metala, povećat će mali gubitak savijanja, a praktična stopa nije visoka. Nedavno je, zbog uspjeha metode neelektrolitičkog premaza s malim gubicima na površini staklenog optičkog vlakna, performanse znatno poboljšane.
Vlakna dopirana rijetkim zemljama
U jezgri vlakna, vlakno je dopirano elementima rijetkih zemalja kao što su Er, Nd i Pr. Godine 1985. Payne sa Sveučilišta Southampton u Ujedinjenom Kraljevstvu prvi je otkrio da Rare Earth DoPed Fiber (Rare Earth DoPed Fiber) ima fenomen laserske oscilacije i pojačanja svjetlosti. Stoga se od tada razotkriva veo pojačanja svjetlosti kao što je mamac. EDFA od 13.55 sati koji je sada praktičan je korištenje jednomodnog vlakna dopiranog mamcem i korištenje lasera od 1.47 poslijepodne za ekscitaciju kako bi se dobilo optičko pojačanje signala od 13.55 sati. Osim toga, u razvoju su pojačala s fluoridnim vlaknima dopirana greškom (PDFA).
Ramanovo vlakno
Ramanov efekt znači da kada se monokromatsko svjetlo frekvencije f projicira u tvar, raspršena svjetlost frekvencije f±fR i f±2fR koja nije frekvencija f će se pojaviti u raspršenoj svjetlosti. Taj se fenomen naziva Ramanov efekt. . Budući da nastaje izmjenom energije između molekularnog gibanja tvari i gibanja rešetke. Kada tvar apsorbira energiju, broj vibracija svjetlosti postaje manji, a raspršena svjetlost naziva se Stokesova linija. Suprotno tome, raspršena svjetlost koja dobiva energiju iz materije i povećava broj vibracija naziva se anti-Stokesova linija. Stoga, devijacija FR broja vibracija odražava razinu energije i može pokazati vrijednost svojstvenu tvari. Vlakno napravljeno korištenjem ovog nelinearnog medija naziva se Raman Fiber (RF: Raman Fiber). Kako bi se svjetlo ograničilo u jezgru malenog vlakna za širenje na velike udaljenosti, pojavit će se interakcijski efekt između svjetlosti i materije, koji može učiniti valni oblik signala neiskrivljenim i ostvariti prijenos na velike udaljenosti. Kada se pojača ulazno svjetlo, dobit će se koherentno inducirano raspršeno svjetlo. Laseri s Ramanovim vlaknima koriste se za otkrivanje Ramanove raspršene svjetlosti, koja se može koristiti kao izvor energije za spektroskopsko mjerenje i ispitivanje disperzije vlakana. Osim toga, inducirano Ramanovo raspršenje, u komunikaciji optičkih vlakana na velike udaljenosti, proučava se kao optičko pojačalo.
Ekscentrično vlakno
Jezgra standardnog optičkog vlakna postavljena je u središte obloge, a oblik poprečnog presjeka jezgre i obloge je koncentričan. Međutim, zbog različitih namjena, postoje i slučajevi u kojima se položaj jezgre, oblik jezgre i oblik obloge dovode u različita stanja ili se obloga perforira kako bi se formirala struktura posebnog oblika. U usporedbi sa standardnim optičkim vlaknima, ova optička vlakna nazivaju se optičkim vlaknima posebnog oblika. Excentric Core Fiber (Excentric Core Fiber), to je vrsta vlakna posebnog oblika. Jezgra je postavljena izvan središta i blizu ekscentričnog položaja vanjske linije obloge. Budući da je jezgra blizu površine, dio svjetlosnog polja proširit će se preko obloge (nazvano Evanescent Wave). Pomoću ovog fenomena može se otkriti prisutnost ili odsutnost vezanih tvari i promjene indeksa loma. Ekscentrično vlakno (ECF) uglavnom se koristi kao senzor optičkih vlakana za detekciju tvari. U kombinaciji s metodom ispitivanja optičkog vremenskog reflektometra (OTDR), može se koristiti i kao distribucijski senzor.
Svjetleća vlakna
Koristite optičko vlakno od fluorescentnog materijala. To je dio fluorescencije koja nastaje kada je ozračena svjetlosnim valovima kao što su zračenje, ultraljubičaste zrake itd., koji se mogu prenijeti kroz optičko vlakno zatvaranjem optičkog vlakna. Luminescentno vlakno (Luminescent Fiber) može se koristiti za detekciju zračenja i ultraljubičastih zraka, kao i pretvorbu valnih duljina, ili kao senzor temperature, kemijski senzor. Također se naziva scintilacijsko vlakno u detekciji zračenja. Iz perspektive fluorescentnih materijala i dopinga, razvijaju se plastična optička vlakna.
Višejezgreno vlakno
Normalno optičko vlakno sastoji se od područja jezgre i područja omotača koji ga okružuje. Međutim, Multi Core Fiber ima više jezgri u zajedničkom području obloge. Zbog bliskosti jezgri jedna drugoj, postoje dvije funkcije. Jedna je da je razmak jezgre velik, odnosno da nema strukture optičkog spoja. Ova vrsta optičkog vlakna može povećati gustoću integracije po jedinici površine prijenosnog voda. U optičkim komunikacijama mogu se izraditi vrpcani kabeli s više jezgri, dok se u nekomunikacijskim poljima, kao snopovi slike optičkih vlakana, izrađuju tisuće jezgri. Drugi je da se razmak između jezgri približi, što može proizvesti spajanje svjetlosnih valova. Koristeći ovaj princip, razvija se dvojezgreni senzor ili uređaj optičkog kruga.
Šuplja vlakna
Optičko vlakno je napravljeno u šuplju jezgru koja formira cilindrični prostor. Optičko vlakno koje se koristi za prijenos svjetlosti naziva se šuplje vlakno (Hollow Fiber). Šuplje optičko vlakno uglavnom se koristi za prijenos energije, a može se koristiti za prijenos energije rendgenskim, ultraljubičastim i daleko infracrvenim svjetlom. Postoje dvije vrste struktura šupljih vlakana: jedna je izrada stakla u cilindrični oblik, a principi jezgre i obloge isti su kao i kod stupa. Koristite ukupnu refleksiju svjetlosti između zraka i stakla za širenje. Budući da se većina svjetlosti može prenositi u zraku bez gubitaka, ona ima funkciju širenja na određenu udaljenost. Drugi je napraviti refleksiju unutarnje površine cilindra blizu 1, kako bi se smanjio gubitak refleksije. Kako bi se poboljšala reflektivnost, u svjetiljku je postavljen dielektrik kako bi se smanjio gubitak u radnom rasponu valnih duljina. Na primjer, gubitak valne duljine 10,6 pm može doseći nekoliko dB/m.
Polimer
Prema materijalu, razlikuju se anorganska optička vlakna i polimerna optička vlakna. Prvi se široko koristi u industriji. Materijali od anorganskih optičkih vlakana dijele se na dvije vrste: jednokomponentne i višekomponentne. Jednokomponentni je kvarc, a glavne sirovine su silicij tetraklorid, fosforov oksiklorid i bor tribromid. Njegova čistoća zahtijeva da sadržaj nečistoća iona prijelaznih metala kao što su bakar, željezo, kobalt, nikal, mangan, krom i vanadij bude manji od 10ppb. Osim toga, zahtjevi za OH-ionima manji su od 10ppb. Kvarcna vlakna se široko koriste. Postoje mnoge višekomponentne sirovine, uglavnom silicij dioksid, bor trioksid, natrijev nitrat, talijev oksid i tako dalje. Ovaj materijal još nije popularan. Polimerno optičko vlakno je optičko vlakno izrađeno od prozirnog polimera, koje se sastoji od materijala jezgre vlakna i materijala omotača. Materijal jezgre je vlakno izrađeno od polimetil metakrilata ili polistirena visoke čistoće i visokog prijenosa, a vanjski sloj je polimer koji sadrži fluor ili organski silicij polimer.
Optički gubitak polimernih optičkih vlakana je relativno visok. Godine 1982. Japan Telegraph and Telegraph Company koristio je deuterirani metil metakrilatni polimerni filament kao materijal jezgre, a stopa optičkih gubitaka smanjena je na 20 dB/km. Međutim, karakteristika polimernog optičkog vlakna je da može napraviti optičko vlakno velike veličine, velikog numeričkog otvora, visoku učinkovitost spajanja izvora svjetlosti, dobru fleksibilnost, lagano savijanje ne utječe na sposobnost vođenja svjetlosti, jednostavan raspored i lijepljenje, jednostavan za korištenje , i niske cijene. Međutim, optički gubitak je velik i može se koristiti samo na kratkim udaljenostima. Optičko vlakno s optičkim gubitkom od 10～100dB/km može prenositi stotine metara
Vlakna za održavanje polarizacije
Vlakna koja održavaju polarizaciju: Vlakno koje održava polarizaciju prenosi linearno polarizirano svjetlo, koje se široko koristi u različitim područjima nacionalnog gospodarstva kao što su zrakoplovstvo, zrakoplovstvo, navigacija, industrijska proizvodna tehnologija i komunikacije. U interferometrijskom vlaknastom senzoru koji se temelji na optičkoj koherentnoj detekciji, korištenje vlakana koje održava polarizaciju može osigurati da smjer linearne polarizacije ostane nepromijenjen, poboljšati koherentni omjer signala i šuma i postići visoko precizno mjerenje fizičkih veličina. Kao posebna vrsta optičkih vlakana, vlakno koje održava polarizaciju uglavnom se koristi u senzorima kao što su žiroskopi s optičkim vlaknima, hidrofoni s optičkim vlaknima i optički komunikacijski sustavi kao što su DWDM i EDFA. Budući da se optički žiroskopi i hidrofoni s optičkim vlaknima mogu koristiti u vojnoj inercijskoj navigaciji i sonaru, oni su proizvodi visoke tehnologije, a vlakno koje održava polarizaciju njegova je osnovna komponenta, pa je vlakna koja održavaju polarizaciju uključena u popis embarga protiv Kine od strane zapadnih razvijenih zemalja. U procesu crtanja vlakna koje održava polarizaciju, zbog strukturnih defekata nastalih unutar vlakna, učinak održavanja polarizacije će se smanjiti. To jest, kada se linearno polarizirano svjetlo prenosi duž karakteristične osi vlakna, dio optičkog signala će biti spojen u drugi. Karakteristična os u konačnici rezultira smanjenjem omjera gašenja polarizacije izlaznog polariziranog svjetlosnog signala. Ovaj nedostatak utječe na učinak dvolomnosti u vlaknu. U vlaknima koje održavaju polarizaciju, što je jači učinak dvostrukog prelamanja i što je valna duljina kraća, to je bolje održavati stanje polarizacije propuštenog svjetla.
Primjena i budući smjer razvoja vlakana za održavanje polarizacije
Optička vlakna koja održavaju polarizaciju imat će veću potražnju na tržištu u sljedećih nekoliko godina. Brzim razvojem novih tehnologija u svijetu i kontinuiranim razvojem novih proizvoda, optička vlakna koja održavaju polarizaciju razvijat će se u sljedećim smjerovima:
(1) Koristite novu tehnologiju fotonskih kristalnih vlakana za proizvodnju nove vrste vlakana visokih performansi koja održavaju polarizaciju;
(2) Razviti temperaturno prilagodljivo optičko vlakno koje održava polarizaciju kako bi se zadovoljili zahtjevi zrakoplovstva i drugih područja;
(3) Razviti razna vlakna koja održavaju polarizaciju dopirana rijetkim zemljom kako bi se zadovoljile potrebe optičkih pojačala i drugih aplikacija uređaja;
(4) Razviti vlakna koja održavaju polarizaciju fluora kako bi se promicao razvoj tehnologije optičkih smetnji u području infracrvene astronomske tehnologije;
(5) Vlakno s niskim prigušenjem koje održava polarizaciju: Uz kontinuirano poboljšanje tehnologije jednomodnih vlakana, gubitak, disperzija materijala i disperzija valovoda više nisu glavni čimbenici koji utječu na komunikaciju vlakana, a disperzija načina polarizacije (PMD) jednostrukog Modus vlakana postupno je postao ograničenje Najozbiljnije usko grlo kvalitete komunikacije optičkim vlaknima posebno je istaknuto u komunikacijskim sustavima s optičkim vlaknima velike brzine od 10 Gbit/s i više.
(6) Koristite Kerrov efekt i Faradayev efekt rotacije za proizvodnju uređaja za polarizirano svjetlo.
Osim toga, prema različitim glavama vlakana, postoje: C-Lens. G-objektiv. Zelena leća
Preklapanje uobičajenih specifikacija optičkih vlakana
Jednostruki način rada: 8/125 μm, 9/125 μm, 10/125 μm
Multimode: 50/125μm, europski standard
62,5/125μm, američki standard
Industrijske, medicinske i mreže male brzine: 100/140μm, 200/230μm
Plastika: 98/1000μm, koristi se za kontrolu automobila
