Författare: Heming
Optisk fiber är ett primärt medium för överföring av information. En viktig del av optisk kommunikation, eftersom efterfrågan på kommunikation ökar, utvecklas fibertekniken parallellt, vilket leder till nya märken av optisk fiber. Idag ska vi ta en titt på en sådan teknik-Ihålig kärnfiber.
Så vad är detIhålig kärnfiber?
Vad är ihålig kärnfiber?
Precis som det låter,Ihålig kärnfiber (HCF)är ett märke av optisk fiber vars tvärsnitt-har ett ihåligt område i mitten. Med luft i mitten och de vanliga materialen som lindas runt det-vanligtvis någon typ av glas-för att bilda beklädnaden, i huvudsak färdas ljus genom ett område mellan beklädnaden och den ihåliga (omgivna) regionen snarare än genom ett helt medium av massivt glas (kärnan i den fasta-standardfibern).
Ur ett tillverkningsperspektiv, samtidigt som man arbetar medIhålig kärnfiber, måste industrin ha mer kontroll över brytningsindexfördelningen- av materialen och storleken på det ihåliga området. Den är gjord av specialiserade glas eller polymerer. Kritisk för tillverkning-koncentrisitetochjämnhet-styrs hårt för att komma fram till specifikationerna för optisk överföring.
Om den förklaringen verkar lite abstrakt är den mycket mer meningsfull i jämförelse med den mer välbekanta traditionellafast-kärnfiber.
Hur skiljer sig ihålig kärnfiber från dess ursprungliga fasta-kärnfiber?
1. Strukturella skillnader
Fast-kärnfiber:
Strukturen är ganska okomplicerad med endast tre grundläggande lager:
Kärna– Det huvudsakliga ljus-bärande mediet, vanligtvis mycket ren kiseldioxid med högre brytningsindex.
Beklädnad– Lägre brytningsindex för att tillåta total intern reflektion vid kärnan – beklädnadsgränssnitt.
Beläggning– Ett skyddande lager som omger beklädnaden för att skydda fibern från miljömässiga och mekaniska skador.
Ihålig kärnfiber:
Kärnan är ett tomrum snarare än den vanliga solida glaskärnan. De omgivande materialen utgör beklädnaden och ljuset styrs i kraft av ett speciellt område mellan beklädnaden och den ihåliga mitten.BeklädnadavIhåliga fibrer (HCF)måste ha ett lämpligt brytningsindex på vilket den totala inre reflektionen kan baseras vid detta styrområde.
2. Skillnader i ljusstyrningsmekanismer
Fast-kärnfiber:
Förökning sker genomtotal intern reflektion (TIR). När ljus färdas i den optiskt tätare glaskärnan och träffar den nedre indexbeklädnaden med något större än den kritiska vinkeln, reflekteras det totalt internt. Sålunda förlitar sig transmissionsprincipen på skillnaden i brytningsindex för kärnan och kapslingen.
Ihålig kärnfiber:
DeHCFutvidgar principen om total intern reflektion. Här sker reflektionen i gränssnittet mellan beklädnaden och det ihåliga centrumet.
I motsats tillFast-kärnfiber, med enIhålig kärnfiber, överföringen av ljus är inte beroende avTIRi en solid glaskärna, utan utnyttjar istället skillnaden i index mellan luft och beklädnadsmaterialet.
3. Skillnad i prestandaegenskaper
(1) Dämpningsegenskaper
Fiber med fast kärna:
Transmission över långa avstånd är föremål för Rayleigh och andra spridningsförluster, plus absorptionsförluster och icke-linjära förluster.
Ihålig kärnfiber:
Normalt lägre dämpning än konventionellfast-kärnfiber. Eftersom mitten faktiskt är "ihåligt" finns det väldigt få spridningscentra närvarande → Rayleighs spridningsförluster minskar avsevärt. Vid vissa våglängder är absorptionsförlusten mycket låg eftersom det inte finns några fasta material tillgängliga för att absorbera ljus. Interaktionen mellan ljus och material är begränsad → olinjära effekter reduceras kraftigt plus mycket bättre prestanda för hög-kraftöverföring.
(2) Bandbreddsegenskaper
Fiber med fast kärna:
Dispersion påverkar främst bandbredden. Både modal spridning och materialspridning är relativt hög, speciellt förhög-hastighet, långa avstånd; spridningskompensation krävs.
Ihålig kärnfiber:
HCFhar mycket bättre bandbredd, eftersom den modala spridningen är låg och materialspridningen också förbättras. Eftersom ljuset färdas genom en ihålig kärna sänks båda → mycket högre datahastigheter.
(3) Termisk prestanda
Solid kärna:
På grund av att värme som genereras under transmissionen är placerad i glaskärnan är det svårt att avlägsna denna värme; glasets värmeledningsförmåga är låg. Kraftig-gigawattöverföring – för vissa system är den stigande temperaturen i kärnan tillräcklig för att påverka driften, eller ännu värre, skada fibern.
Ihålig kärnfiber:
Betydligt bättre värmeavledning.Fiberär luft-fylld inom det ihåliga området i mitten, vilket gör att värmen kan avledas längre och snabbare. Detta stöder bättre operativ prestanda förhög-kraftöverföring.
(4) Motstånd mot störningar
Fast-kärnfiber:
Ljus interagerar med glaskärnan och är, förutom problemen med överhettning och dålig värmeavledning, något mer känsligt för störningar av elektromagnetiska effekter utanför fibern. Föroreningar eller defekter i materialet kan också sprida eller absorbera det transmitterade ljuset, vilket påverkar kvaliteten på signalen.
Ihålig kärnfiber:
Eftersom centrum är ihåligt, reduceras interaktionen mellan de lätta och fasta materialen avsevärt i omfattning, vilket leder till:
Större immunitet motelektromagnetiska störningar
Minskad påverkan från föroreningar eller defekter
Bättre bevarande av en kvalitetssignal
Vad ligger bakom den växande användningen av hålkärnfiber?
Tydligt,HCFvisar sig vara mer attraktiv änfast-kärnfibergenom ovanstående jämförelser.
Praktiska tillämpningar av hålkärnfiber
På grund av denna unika natur,HCFär lämplig för mer specialiserade applikationer, såsom:
1. Hög-laseröverföring
Med lägre dämpning, låg olinjäritet och utmärkt värmeavledning,HCFär idealisk för transporthög-lasrarför applikationer som:
Laserbearbetning
Lasermedicinska system
Detta möjliggör säker och effektiv leverans avhög-effektstrålar.
2. Optisk-höghastighetskommunikation
Med krav på att öka kapaciteten och hastighetenhög-bandbreddsegenskaperavHCFföreslår att det kan vara en bra kandidat inom områden som:
Datacenter
Stamnätverk
3. Använd i speciella eller extrema miljöer
Med en tuff och flamsäker-natur,HCFkan anställas inom:
Heta industriella applikationer
Utrymme
Miljöer med hög-strålning
