Optiskā šķiedra ir optiskās šķiedras saīsinājums, šķiedra, kas izgatavota no stikla vai plastmasas, ko var izmantot kā gaismas caurlaidības instrumentu. Transmisijas princips ir'gaismas kopējais atstarojums'. Bijušie Ķīnas Honkongas universitātes prezidenti Gao Kuns un Džordžs A. Hokhems vispirms ierosināja ideju, ka optisko šķiedru var izmantot sakaru pārraidei. Šī iemesla dēļ Gao Kuns ieguva 2009. gada Nobela prēmiju fizikā.
iepazīstināt
Mazā optiskā šķiedra ir iekapsulēta plastmasas apvalkā, lai to varētu saliekt, nesalaužot. Parasti raidierīce vienā optiskās šķiedras galā izmanto gaismas diodes (LED) vai lāzera staru, lai pārraidītu gaismas impulsus uz optisko šķiedru, un uztveršanas ierīce optiskās šķiedras otrā galā izmanto gaismjutīgu elementu, lai. noteikt impulsus.
Ikdienas dzīvē, tā kā gaismas caurlaidības zudumi optiskajās šķiedrās ir daudz mazāki nekā elektrības zudumi vados, optiskās šķiedras tiek izmantotas informācijas pārraidei lielos attālumos.
Parasti tiek sajaukti divi termini optiskā šķiedra un optiskais kabelis. Lielākā daļa optisko šķiedru pirms lietošanas jāpārklāj ar vairākiem aizsargkonstrukciju slāņiem, un pārklātos kabeļus sauc par optiskajiem kabeļiem. Aizsargkārta un izolācijas slānis uz optiskās šķiedras ārējā slāņa var novērst optiskās šķiedras bojājumus no apkārtējās vides, piemēram, ūdens, uguns un elektriskās strāvas trieciena. Optiskais kabelis ir sadalīts: optiskā šķiedra, bufera slānis un pārklājums. Optiskā šķiedra ir līdzīga koaksiālajam kabelim, izņemot to, ka nav tīkla vairoga. Centrā ir stikla kodols, caur kuru izplatās gaisma.
Daudzmodu šķiedrā serdes diametrs ir 50 μm un 62,5 μm, kas ir aptuveni līdzvērtīgi cilvēka matu biezumam. Vienmodas šķiedras serdeņa diametrs ir no 8 μm līdz 10 μm. Kodolu ieskauj stikla apvalks ar zemāku refrakcijas koeficientu nekā serdenim, lai gaisma noturētu kodolā. Ārpusē ir plāna plastmasas jaka, lai aizsargātu aploksni. Optiskās šķiedras parasti ir savienotas un aizsargātas ar apvalku. Šķiedru kodols parasti ir divslāņu koncentrisks cilindrs ar nelielu šķērsgriezuma laukumu, kas izgatavots no kvarca stikla. Tas ir trausls un viegli saplīst, tāpēc ir nepieciešams ārējs aizsargslānis.
principu
Gaisma un tās īpašības
1. Gaisma ir elektromagnētiskais vilnis
Redzamās gaismas viļņu garuma diapazons ir 390–760 nm (nanometrs). Daļa, kas lielāka par 760 nm, ir infrasarkanā gaisma, un daļa, kas ir mazāka par 390 nm, ir ultravioletā gaisma. Optiskā šķiedra tiek izmantota trīs veidos: 850 nm, 1310 nm un 1550 nm.
2. Gaismas laušana, atstarošana un kopējā atstarošana.
Tā kā gaismas izplatīšanās ātrums dažādās vielās ir atšķirīgs, tad, kad gaisma tiek izstarota no vienas vielas uz otru, abu vielu saskarnē notiek refrakcija un atstarošana. Turklāt refrakcijas leņķis mainās līdz ar krītošās gaismas leņķi. Kad krītošās gaismas leņķis sasniedz vai pārsniedz noteiktu leņķi, lauztā gaisma pazudīs, un visa krītošā gaisma tiks atspoguļota atpakaļ, kas ir kopējais gaismas atstarojums. Dažādiem materiāliem ir dažādi laušanas leņķi viena un tā paša viļņa garuma gaismai (tas ir, dažādiem materiāliem ir dažādi laušanas rādītāji), un vienam un tam pašam materiālam ir dažādi laušanas leņķi dažāda viļņa garuma gaismai. Optiskās šķiedras komunikācija tiek veidota, pamatojoties uz iepriekš minētajiem principiem.
1. Optiskās šķiedras struktūra:
Optiskās šķiedras tukšā šķiedra parasti ir sadalīta trīs slāņos: centrā ir augsta refrakcijas indeksa stikla serde (serdes diametrs parasti ir 50 vai 62,5 μm), vidus ir zema refrakcijas indeksa silīcija stikla apšuvums (diametrs parasti ir 125 μm), un ārējais ir sveķu pārklājums pastiprināšanai. Stāvs.
2. Optiskās šķiedras skaitliskā apertūra:
Optiskā šķiedra nevar pārraidīt visu gaismu, kas krīt uz optiskās šķiedras gala virsmu, bet tikai krītošo gaismu noteiktā leņķa diapazonā. Šo leņķi sauc par šķiedras skaitlisko apertūru. Optiskās šķiedras lielāka skaitliskā apertūra ir labvēlīga optiskās šķiedras savienojumam. Dažādu ražotāju ražotajām optiskajām šķiedrām ir atšķirīgas ciparu apertūras (AT&T CORNING).
3. Optisko šķiedru veidi:
Ir daudz optisko šķiedru veidu, un nepieciešamās funkcijas un veiktspēja atšķiras atkarībā no izmantošanas veida. Tomēr kabeļtelevīzijas un sakaru optiskās šķiedras projektēšanas un ražošanas principi būtībā ir vienādi, piemēram: ① nelieli zaudējumi; ② noteiktu joslas platumu un nelielu izkliedi; ③ vienkārša elektroinstalācija; ④ viegla integrācija; ⑤ augsta uzticamība; ⑥ ražošanas salīdzinājums Vienkāršs; ⑦ Lēti un tā tālāk. Optiskās šķiedras klasifikācija galvenokārt ir apkopota no darba viļņa garuma, refrakcijas indeksa sadalījuma, pārraides režīma, izejmateriāla un ražošanas metodes. Tālāk ir sniegti dažādu klasifikāciju piemēri.
(1) Darba viļņa garums: ultravioletā šķiedra, novērojamā šķiedra, tuvu infrasarkanā šķiedra, infrasarkanā šķiedra (0,85 μm, 1,3 μm, 1,55 μm).
(2) Refrakcijas indeksa sadalījums: pakāpiena (SI) tipa šķiedra, gandrīz pakāpiena tipa šķiedra, šķirota (GI) tipa šķiedra, citi (piemēram, trīsstūra tipa, W tipa, padziļināta tipa šķiedras utt.).
(3) Pārraides režīms: vienmoda šķiedra (ieskaitot polarizāciju uzturošo šķiedru un šķiedru, kas nesaglabā polarizāciju), daudzmodu šķiedra.
(4) Izejvielas: kvarca optiskā šķiedra, daudzkomponentu stikla optiskā šķiedra, plastmasas optiskā šķiedra, kompozītmateriāla optiskā šķiedra (piemēram, plastmasas apšuvums, šķidrs kodols utt.), infrasarkanie materiāli utt. Saskaņā ar pārklājuma materiālu, tas var var iedalīt neorganiskos materiālos (ogleklis utt.), metāla materiālos (varš, niķelis utt.) un plastmasā.
(5) Ražošanas metodes. Iepriekšēja plastifikācija ietver aksiālo pārklāšanu ar tvaiku fāzi (VAD), ķīmisko tvaiku pārklāšanu (CVD) utt., un stiepļu vilkšanas metodes ietver stieņa caurulītes un dubulttīģeļa metodes.
Silīcija optiskā šķiedra
Silīcija šķiedra ir optiskā šķiedra, kurā silīcija dioksīds (SiO2) ir galvenā izejviela, un kodola un apšuvuma refrakcijas indeksa sadalījums tiek kontrolēts atbilstoši dažādiem dopinga daudzumiem. Kvarca (stikla) sērijas optiskajām šķiedrām ir zema enerģijas patēriņa un platjoslas īpašības, un tagad tās plaši izmanto kabeļtelevīzijas un sakaru sistēmās.
Kvarca stikla optiskās šķiedras priekšrocība ir zemi zudumi. Ja gaismas viļņa garums ir 1,0–1,7 μm (apmēram 1,4 μm), zudums ir tikai 1 dB/km, bet zemākais pie 1,55 μm ir tikai 0,2 dB/km.
Ar fluoru leģēta šķiedra
Ar fluoru leģēta šķiedra ir viens no tipiskiem silīcija šķiedras produktiem. Parasti 1,3 μm viļņu joslas sakaru optiskajā šķiedrā serdi kontrolējošais piemaisījums ir germānija dioksīds (GeO2), un apšuvums ir izgatavots no SiO2. Tomēr lielākā daļa ar fluoru savienoto šķiedru serdeņu izmanto SiO2, bet apšuvumā ir leģēts fluors. Tā kā Rayleigh izkliedes zudums ir gaismas izkliedes parādība, ko izraisa refrakcijas indeksa izmaiņas. Tāpēc ir vēlams veidot refrakcijas indeksa svārstību faktoru dopantus, un mazāk ir labāk. Fluora galvenā iedarbība ir SIO2 refrakcijas indeksa samazināšana. Tāpēc to bieži izmanto apšuvuma dopingam.
Salīdzinot ar citu izejvielu optiskajām šķiedrām, kvarca optiskajai šķiedrai ir arī plašs gaismas caurlaidības spektrs no ultravioletās gaismas līdz gandrīz infrasarkanajai gaismai. Papildus saziņas nolūkiem to var izmantot arī tādās jomās kā gaismas vads un attēla pārraide.
Infrasarkanā šķiedra
Tā kā kvarca sērijas optiskās šķiedras darba viļņa garums ir izstrādāts optiskās komunikācijas jomā, lai gan to izmanto īsākā pārraides attālumā, to var izmantot tikai 2 μm. Šī iemesla dēļ tā var darboties ilgāku infrasarkano viļņu garumu jomā, un izstrādāto optisko šķiedru sauc par infrasarkano optisko šķiedru. Infrasarkano optisko šķiedru galvenokārt izmanto gaismas enerģijas pārraidei. Piemēram: temperatūras mērīšana, termiskā attēla pārraide, lāzera skalpeļa ārstniecība, siltumenerģijas apstrāde utt. Iespiešanās ātrums joprojām ir zems.
Kompozītmateriāla šķiedra
Salikto šķiedru izgatavo no SiO2 izejmateriāla un pēc tam atbilstoši sajauktiem oksīdiem, piemēram, nātrija oksīda (Na2O), bora oksīda (B2O3), kālija oksīda (K2O) un citiem oksīdiem, lai izveidotu daudzkomponentu stikla šķiedru, ko raksturo daudzkomponentu stikla šķiedra. -komponentu stikls Tam ir zemāks mīkstināšanas punkts nekā kvarca stiklam un liela refrakcijas koeficienta atšķirība starp serdi un apšuvumu. Optisko šķiedru endoskopi, ko galvenokārt izmanto medicīniskajos pakalpojumos.
CFC šķiedra
Fluorīda šķiedra Hlorīda šķiedra (fluorīda šķiedra) ir optiskā šķiedra, kas izgatavota no fluorīda stikla. Šis optiskās šķiedras materiāls tiek saukts arī par ZBLAN (tas ir, fluorīda stikla materiāli, piemēram, ZrF2), bārija fluorīds (BaF2), lantāna fluorīds (LaF3), alumīnija fluorīds (AlF3) un nātrija fluorīds (NaF) ir vienkāršoti. saīsinājums, galvenokārt darbojas optiskās pārraides pakalpojumā ar viļņa garumu 2～10 μm. Tā kā ZBLAN ir īpaši zemu zudumu šķiedras iespēja, notiek tālsatiksmes sakaru šķiedras iespējamības izstrāde, piemēram: tās teorētiskais mazākais zudums var sasniegt 10-2～10-3dB/km pie 3μm viļņa garuma, savukārt kvarca šķiedra ir no 0,15 līdz 0,16 dB/Km pie 1,55 μm. Pašlaik ZBLAN šķiedru var izmantot tikai 2,4–2,7, jo ir grūti samazināt izkliedes zudumus. μm temperatūras sensori un termiskā attēla pārraide vēl nav plaši izmantoti. Nesen, lai izmantotu ZBLAN tālsatiksmes pārraidei, tiek izstrādāts 1,3 μm ar prazeodīmu leģēts šķiedras pastiprinātājs (PDFA).
Optiskā šķiedra ar plastmasas pārklājumu
Plastmasas plaķētā šķiedra (Plastic Clad Fiber) ir pakāpeniska šķiedra, kurā kā kodols tiek izmantots augstas tīrības pakāpes silīcija dioksīda stikls, un kā apšuvums tiek izmantota plastmasa, kuras laušanas koeficients ir nedaudz zemāks nekā silīcija dioksīdam, piemēram, silikagels. . Salīdzinot ar silīcija dioksīda šķiedru, tai piemīt serdes nomas un lielas skaitliskās apertūras (NA) īpašības. Tāpēc to ir viegli kombinēt ar gaismas diožu LED gaismas avotu, un zudumi ir nelieli. Tāpēc tas ir ļoti piemērots lokālajam tīklam (LAN) un neliela attāluma sakariem.
Plastmasas optiskā šķiedra
Šī ir optiskā šķiedra, kurā gan kodols, gan apšuvums ir izgatavoti no plastmasas (polimēra). Agrīnie izstrādājumi galvenokārt tika izmantoti optiskajos sakaros dekorēšanai un gaismas vadāmajam apgaismojumam un īsa attāluma optisko savienojumu ķēdēm. Izejvielas galvenokārt ir organiskais stikls (PMMA), polistirols (PS) un polikarbonāts (PC). Zaudējumus ierobežo plastmasas raksturīgā CH kombinētā struktūra, parasti līdz pat desmitiem dB uz km. Lai samazinātu zudumus, tiek izstrādātas un pielietotas fluora sērijas plastmasas. Tā kā plastmasas optiskās šķiedras serdes diametrs ir 1000 μm, kas ir 100 reizes lielāks nekā vienmodas kvarca šķiedras, savienojums ir vienkāršs, un to ir viegli saliekt un konstruēt. Pēdējos gados, attīstoties platjoslas attīstībai, sociālā uzmanība ir pievērsta daudzmodu plastmasas optiskās šķiedras attīstībai ar pakāpenisku (GI) refrakcijas indeksu. Pēdējā laikā lietojumprogramma ir salīdzinoši ātra automašīnas' iekšējā LAN, un nākotnē to var izmantot arī mājas LAN.
Viena režīma šķiedra
Vienmoda šķiedra Tas attiecas uz šķiedru, kas var pārraidīt tikai vienu izplatīšanās režīmu darba viļņa garumā, ko parasti dēvē par vienmoda šķiedru (SMF: Single Mode Fiber). Šobrīd tā ir visplašāk izmantotā optiskā šķiedra kabeļtelevīzijā un optiskajos sakaros. Tā kā šķiedras kodols ir ļoti plāns (apmēram 10 μm) un refrakcijas koeficients ir pakāpeniskā sadalījumā, tad, kad normalizētās frekvences V parametrs ir mazāks par 2,4, teorētiski var veidoties tikai vienmoda pārraide. Turklāt SMF nav vairāku režīmu dispersijas. Ne tikai pārraides frekvenču josla ir platāka nekā šķiedrai ar vairāk režīmu, bet arī tiek pievienota un nobīdīta SMF materiāla izkliede un strukturālā dispersija, un tās sintēzes raksturlielums veido nulles dispersijas raksturlielumu, kas padara pārraides frekvenču joslu plašāku. . SMF ir daudz veidu dopantu un ražošanas metožu atšķirību dēļ. DePr-essed Clad Fiber (DePr-essed Clad Fiber), tās apšuvums veido dubultu struktūru, un apšuvumam, kas atrodas blakus kodolam, ir zemāks laušanas koeficients nekā ārējam apgrieztajam apšuvumam.
Daudzmodu šķiedra
Daudzmodu šķiedra attiecas uz šķiedru, kurā iespējamais šķiedras izplatīšanās režīms ir vairāki režīmi atkarībā no darba viļņa garuma, ko sauc par daudzmodu šķiedru (MMF: MULTi ModeFiber). Serdes diametrs ir 50 μm, un, tā kā pārraides režīms var sasniegt vairākus simtus, salīdzinot ar SMF, pārraides joslas platumā galvenokārt dominē modālā izkliede. Vēsturiski to izmantoja pārraidei īsos attālumos kabeļtelevīzijas un sakaru sistēmās. Kopš SMF šķiedras parādīšanās šķiet, ka tā ir veidojusi vēsturisku produktu. Bet patiesībā, tā kā MMF serdes diametrs ir lielāks nekā SMF, un to ir vieglāk apvienot ar gaismas avotiem, piemēram, gaismas diodēm, tam ir vairāk priekšrocību daudzos LAN. Līdz ar to NTF joprojām atkal pievērš uzmanību tuvsatiksmes sakaru jomā. Ja NTF tiek klasificēts pēc refrakcijas indeksa sadalījuma, ir divi veidi: gradienta (GI) veids un pakāpiena (SI) veids. GI tipa refrakcijas indekss ir visaugstākais serdes centrā un pakāpeniski samazinās gar apšuvumu. Tā kā SI tipa gaismas vilnis tiek atspoguļots optiskajā šķiedrā, tiek ģenerēta katra gaismas ceļa laika starpība, kas izraisa izstarotā gaismas viļņa kropļojumus un lielu krāsu triecienu. Rezultātā pārraides joslas platums ir sašaurināts, un pašlaik ir mazāk SI tipa NTF lietojumu.
Dispersijas novirzīta šķiedra
Ja vienmoda šķiedras darbības viļņa garums ir 1,3 µm, režīma lauka diametrs ir aptuveni 9 µm, un pārraides zudumi ir aptuveni 0,3 dB/km. Šobrīd nulles dispersijas viļņa garums ir tieši pulksten 1,3 pēcpusdienā. Starp kvarca optiskajām šķiedrām pārraides zudums 1,55 pm posmā ir vismazākais (apmēram 0,2 dB/km) no izejmateriāla. Tā kā praktiskais ar erbija leģētu šķiedru pastiprinātājs (EDFA) darbojas 1,55 min joslā, ja šajā diapazonā var panākt nulles izkliedi, tas būs labvēlīgāks tālsatiksmes pārraides pielietošanai 1,55 m diapazonā. Tāpēc, gudri izmantojot kompozītmateriāla nobīdes raksturlielumus kvarca materiāla dispersijai šķiedras materiālā un serdes struktūras dispersiju, sākotnējo nulles dispersiju 1,3 Pm sekcijas daļā var novirzīt uz 1,55 m sekciju, veidojot nulles dispersiju. Tāpēc to sauc par dispersijas nobīdi (DSF: DispersionShifted Fiber). Strukturālās dispersijas palielināšanas metode galvenokārt ir paredzēta, lai uzlabotu kodola refrakcijas indeksa sadalījuma veiktspēju. Optiskās komunikācijas pārraidē lielos attālumos nulles šķiedru izkliede ir svarīga, bet ne vienīgā. Citas īpašības ietver zemus zudumus, vieglu savienojumu, kabeļa veidošanos vai nelielas raksturlielumu izmaiņas darba laikā (tostarp lieces, stiepšanās un vides izmaiņu sekas). DSF ir izstrādāts, lai visaptveroši ņemtu vērā šos faktorus.
Dispersijas plakana šķiedra
Dispersijas nobīdes šķiedra (DSF) ir vienmoda šķiedra, kas izstrādāta ar nulles dispersiju 1,55 min joslā. Dispersijas saplacinātajai šķiedrai (DFF: Dispersion Flattened Fiber) ir plašs viļņu garuma diapazons no 1,3 līdz 1,55 min. Izkliedi var padarīt ļoti zemu, un šķiedru, kas sasniedz gandrīz nulles izkliedi, sauc par DFF. Tā kā DFF ir jāsamazina izkliede diapazonā no 1,3 līdz 13,55. Ir nepieciešams veikt sarežģītu optiskās šķiedras refrakcijas indeksa sadalījuma projektēšanu. Tomēr šāda veida šķiedra ir ļoti piemērota viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanai (WDM) līnijām. Tā kā DFF šķiedras process ir sarežģītāks, izmaksas ir dārgākas. Nākotnē, palielinoties izlaidei, samazināsies arī cenas.
Izkliedes kompensācijas šķiedra
Maģistrālajām sistēmām, kurās izmanto vienmoda šķiedras, lielākā daļa no tām ir konstruētas, izmantojot šķiedras ar nulles dispersiju 1,3 min joslā. Tomēr šobrīd mazākais zaudējums ir 13.55. EDFA praktiskas izmantošanas dēļ būtu ļoti izdevīgi, ja 1,55 min viļņa garumu varētu darbināt ar 1,3 min nulles dispersijas šķiedru. Tā kā 1,3 µm nulles dispersijas šķiedrā dispersija 1,55 µm diapazonā ir aptuveni 16 ps/km/nm. Ja šajā optiskās šķiedras līnijā ievieto šķiedras posmu ar pretēju dispersijas zīmi, visas optiskās līnijas dispersiju var padarīt par nulli. Šim nolūkam izmantoto šķiedru sauc par dispersijas kompensācijas šķiedru (DCF: DisPersion Compe-nsation Fiber). Salīdzinot ar standarta 1,3 min nulles dispersijas šķiedru, DCF ir plānāks serdes diametrs un lielāka refrakcijas indeksa atšķirība. DCF ir arī svarīga WDM optisko līniju sastāvdaļa.
Polarizāciju uzturoša šķiedra
Gaismas viļņiem, kas izplatās optiskajā šķiedrā, piemīt elektromagnētisko viļņu īpašības, tāpēc papildus pamata gaismas viļņa vienrežīmam būtībā ir divi ortogonālie elektromagnētiskā lauka (TE, TM) sadalījuma režīmi. Parasti, tā kā šķiedras sekcijas struktūra ir cirkulāri simetriska, abu polarizācijas režīmu izplatīšanās konstantes ir vienādas, un abas polarizētās gaismas netraucē viena otrai. Tomēr patiesībā šķiedra nav pilnīgi cirkulāri simetriska. Kombinējošie faktori starp polarizācijas režīmiem ir neregulāri sadalīti uz optiskās ass. Izkliedi, ko izraisa šīs polarizētās gaismas izmaiņas, sauc par polarizācijas režīma dispersiju (PMD). Kabeļtelevīzijai, kas galvenokārt izplata attēlus, ietekme nav pārāk liela, taču dažiem pakalpojumiem, kuriem nākotnē ir īpašas prasības attiecībā uz ultraplatjoslu, piemēram:
① Ja heterodīna noteikšanu izmanto saskaņotā komunikācijā, kad gaismas viļņu polarizācijai ir jābūt stabilākai;
②Ja optisko iekārtu ieejas un izejas raksturlielumi ir saistīti ar polarizāciju;
③Izgatavojot polarizāciju uzturošos optiskos savienotājus un polarizatorus vai depolarizatorus utt.;
④ Izgatavojiet optisko šķiedru sensorus, kas izmanto gaismas traucējumus utt.,
Ja polarizācija ir jāsaglabā nemainīga, šķiedru, kas ir modificēta, lai polarizācijas stāvoklis netiktu mainīts, sauc par polarizāciju uzturošo šķiedru (PMF: polarizāciju uzturošā šķiedra) vai fiksēto polarizācijas šķiedru.
Divpusēji laušanas šķiedra
Divkāršās laušanas šķiedra attiecas uz viena režīma šķiedru, kas var pārraidīt divus raksturīgos polarizācijas režīmus, kas ir ortogonāli viens pret otru. Parādību, ka refrakcijas indekss mainās atkarībā no novirzes virziena, sauc par divkāršo laušanu. To sauc arī par PANDA šķiedru, tas ir, polarizāciju uzturošu UN absorbciju samazinošu šķiedru. Tas ir izvietots divos serdes šķērsvirzienos, ar stikla daļu ar lielu termiskās izplešanās koeficientu un apļveida šķērsgriezumu. Augstas temperatūras šķiedru vilkšanas procesā šīs daļas saraujas, kā rezultātā rodas stiepšanās serdes y virzienā un vienlaikus spiedes spriegums x virzienā. Tas rada šķiedru materiāla fotoelastīgo efektu un refrakcijas indeksa atšķirību X virzienā un y virzienā. Saskaņā ar šo principu tiek panākts polarizācijas nemainīgas saglabāšanas efekts.
Anti-sliktas vides šķiedra
Sakaru optiskās šķiedras parastā darba vides temperatūra var būt no -40 ℃ līdz +60 ℃, un konstrukcija ir balstīta arī uz pieņēmumu, ka tā nav pakļauta lielam starojuma daudzumam. Turpretim zemākai temperatūrai vai augstākai temperatūrai un skarbajai videi, kas var tikt pakļauta augstam spiedienam vai ārējam spēkam un pakļauta starojuma iedarbībai, šķiedra, kas var arī darboties, tiek saukta par cieto stāvokli izturīgo šķiedru (Hard Condition Resistant Fiber). Parasti, lai mehāniski aizsargātu optiskās šķiedras virsmu, tiek pārklāts papildu plastmasas slānis. Taču, paaugstinoties temperatūrai, plastmasas aizsargfunkcija samazinās, kas ierobežo lietošanas temperatūru. Ja pārejat uz karstumizturīgu plastmasu, piemēram, teflonu (teflonu) un citiem sveķiem, varat strādāt 300°C temperatūrā. Kvarca stikla virsmā ir arī tādi metāli kā niķelis (Ni) un alumīnijs (Al). Šāda veida šķiedru sauc par karstumizturīgo šķiedru (karstumizturīgo šķiedru). Turklāt, kad optiskā šķiedra tiek apstarota ar starojumu, palielināsies optiskie zudumi. Tas ir tāpēc, ka, ja kvarca stikls tiek pakļauts starojumam, stiklā parādīsies strukturāli defekti (saukti arī par krāsu centru: krāsu centru), un zudumi īpaši palielināsies pie viļņa garuma 0,4–0,7 min. Profilakses metode ir pāreja uz kvarca stiklu, kas leģēts ar OH vai F elementu, kas var nomākt starojuma radītos zudumu defektus. Šāda veida šķiedru sauc par radiācijas izturīgu šķiedru, un to galvenokārt izmanto optisko šķiedru spoguļos atomelektrostaciju uzraudzībai.
Šķiedra ar hermētisku pārklājumu
Lai saglabātu optiskās šķiedras mehāniskās stiprības un zudumu ilglaicīgu stabilitāti, stikla virsma ir pārklāta ar neorganiskiem materiāliem, piemēram, silīcija karbīdu (SiC), titāna karbīdu (TiC) un oglekli (C), lai novērstu ūdens veidošanos. un ūdeņradis, kas nāk no ārpuses. Izgatavotās optiskās šķiedras difūzija (HCF hermētiski pārklāta šķiedra). Pašlaik to parasti izmanto ķīmiskās tvaiku pārklāšanas (CVD) ražošanas procesā, lai izmantotu oglekļa slāni, kas uzkrājas lielā ātrumā, lai panāktu pietiekamu blīvēšanas efektu. Šī ar oglekli pārklātā optiskā šķiedra (CCF) var efektīvi novērst optiskās šķiedras iekļūšanu no ārējām ūdeņraža molekulām. Tiek ziņots, ka to var uzturēt 20 gadus, nepalielinot zudumus ūdeņraža vidē istabas temperatūrā. Protams, tā noguruma koeficients (noguruma parametrs) var sasniegt vairāk nekā 200, novēršot mitruma iekļūšanu un aizkavējot mehāniskās izturības noguruma procesu. Tāpēc HCF tiek izmantots sistēmās, kurām nepieciešama augsta uzticamība skarbos apstākļos, piemēram, zemūdens optiskajos kabeļos.
Oglekļa pārklājuma šķiedra
Optisko šķiedru, kas pārklāta ar oglekļa plēvi uz kvarca optiskās šķiedras virsmas, sauc par oglekļa pārklājumu šķiedru (CCF: Carbon Coated Fiber). Mehānisms ir izmantot blīvu oglekļa plēvi, lai izolētu optiskās šķiedras virsmu no ārpasaules, lai uzlabotu optiskās šķiedras mehānisko noguruma zudumu un palielinātu ūdeņraža molekulu zudumu. CCF ir hermētiski pārklātas optiskās šķiedras (HCF) veids.
Ar metālu pārklāta optiskā šķiedra
Ar metālu pārklāta šķiedra (Metal Coated Fiber) ir optiskā šķiedra, kas uz optiskās šķiedras virsmas ir pārklāta ar metāla slāni, piemēram, Ni, Cu, Al utt. Metāla slāņa ārpusē ir arī plastmasas pārklājumi, lai uzlabotu karstumizturību un būtu pieejami sprieguma padevei un metināšanai. Tā ir viena no pretsliktas vides optiskajām šķiedrām, un to var izmantot arī kā elektronisko shēmu sastāvdaļu. Agrīnie izstrādājumi tika izgatavoti, zīmēšanas procesā pārklājot kausētu metālu. Tā kā šai metodei ir pārāk liela izplešanās koeficienta atšķirība starp stiklu un metālu, tā palielinās nelielus lieces zudumus, un praktiskais ātrums nav augsts. Nesen, pateicoties zemu zudumu neelektrolītiskās pārklājuma metodes panākumiem uz stikla optiskās šķiedras virsmas, veiktspēja ir ievērojami uzlabojusies.
Retzemju leģēta šķiedra
Šķiedras kodolā šķiedra ir leģēta ar retzemju elementiem, piemēram, Er, Nd un Pr. 1985. gadā Peins no Sauthemptonas Universitātes Apvienotajā Karalistē pirmo reizi atklāja, ka retzemju šķiedrām (Rare Earth DoPed Fiber) ir lāzera svārstību un gaismas pastiprināšanas fenomens. Tāpēc kopš tā laika gaismas pastiprināšanas plīvurs, piemēram, ēsma, ir atklāts. EDFA 13.55, kas tagad ir praktiski izmantojams, ir izmantot ar ēsmu leģētu vienmoda šķiedru un izmantot 13.47 min lāzeru ierosināšanai, lai iegūtu 1,55 min optiskā signāla pastiprinājumu. Turklāt tiek izstrādāti ar kļūdu saistīti fluorīda šķiedru pastiprinātāji (PDFA).
Ramana šķiedra
Ramana efekts nozīmē, ka, projicējot vielā monohromatisku gaismu ar frekvenci f, izkliedētajā gaismā parādīsies izkliedēta gaisma ar frekvenci f±fR un f±2fR, kas nav frekvence f. Šo parādību sauc par Ramana efektu. . Jo to rada enerģijas apmaiņa starp vielas molekulāro kustību un režģa kustību. Kad viela absorbē enerģiju, gaismas vibrāciju skaits kļūst mazāks, un izkliedēto gaismu sauc par Stokes līniju. Un otrādi, izkliedēto gaismu, kas iegūst enerģiju no matērijas un palielina vibrāciju skaitu, sauc par anti-Stokes līniju. Tāpēc vibrācijas skaitļa novirze FR atspoguļo enerģijas līmeni un var parādīt vielai raksturīgo vērtību. Šķiedru, kas izgatavota, izmantojot šo nelineāro vidi, sauc par Ramana šķiedru (RF: Raman Fiber). Lai ierobežotu gaismu mazajā šķiedru kodolā tālsatiksmes izplatībai, parādīsies gaismas un vielas mijiedarbības efekts, kas var padarīt signāla viļņu formu neizkropļotu un realizēt tālsatiksmes pārraidi. Kad ieejas gaisma ir uzlabota, tiks iegūta saskaņota izraisīta izkliedēta gaisma. Ramana šķiedru lāzeri tiek izmantoti Ramana izkliedētās gaismas uztveršanai, ko var izmantot kā strāvas avotus spektroskopiskai mērīšanai un šķiedru dispersijas pārbaudei. Turklāt inducētā Ramana izkliede optiskās šķiedras tālsatiksmes saziņā tiek pētīta kā optiskais pastiprinātājs.
Ekscentriska šķiedra
Standarta optiskās šķiedras kodols ir novietots apšuvuma centrā, un serdes un apšuvuma šķērsgriezuma forma ir koncentriska. Tomēr dažādu lietojumu dēļ ir arī gadījumi, kad serdes pozīcija, serdes forma un apšuvuma forma tiek pārveidota dažādos stāvokļos vai apšuvums ir perforēts, veidojot īpašas formas struktūru. Salīdzinot ar standarta optiskajām šķiedrām, šīs optiskās šķiedras sauc par īpašas formas optiskajām šķiedrām. Ekscentriskā kodola šķiedra (Excentric Core Fiber), tā ir īpašas formas šķiedra. Kodols ir novietots ārpus centra un tuvu apšuvuma ārējās līnijas ekscentriskajam stāvoklim. Tā kā kodols atrodas tuvu virsmai, daļa gaismas lauka izplatīsies pāri apšuvumam (to sauc par Evanescent Wave). Izmantojot šo parādību, var noteikt pievienoto vielu esamību vai neesamību un refrakcijas indeksa izmaiņas. Ekscentrisko šķiedru (ECF) galvenokārt izmanto kā optiskās šķiedras sensoru vielu noteikšanai. Apvienojumā ar optiskā laika domēna reflektometra (OTDR) testa metodi to var izmantot arī kā sadales sensoru.
Gaismas šķiedra
Izmantojiet optisko šķiedru, kas izgatavota no fluorescējoša materiāla. Tā ir daļa no fluorescences, kas rodas, kad to apstaro gaismas viļņi, piemēram, starojums, ultravioletie stari utt., ko var pārraidīt caur optisko šķiedru, aizverot optisko šķiedru. Luminiscējošo šķiedru (luminiscējošo šķiedru) var izmantot starojuma un ultravioleto staru noteikšanai, kā arī viļņa garuma pārveidei vai kā temperatūras sensoru, ķīmisko sensoru. Radiācijas noteikšanā to sauc arī par scintilācijas šķiedru. No fluorescējošu materiālu un dopinga viedokļa tiek izstrādātas plastmasas optiskās šķiedras.
Daudzkodolu šķiedra
Parasta optiskā šķiedra sastāv no serdes reģiona un apšuvuma apgabala, kas to ieskauj. Tomēr Multi Core Fiber ir vairāki serdeņi kopējā apšuvuma zonā. Tā kā serdeņi ir tuvu viens otram, ir divas funkcijas. Viens ir tas, ka serdeņu atstatums ir liels, tas ir, nav optiskās savienojuma struktūras. Šāda veida optiskā šķiedra var palielināt integrācijas blīvumu uz pārvades līnijas laukuma vienību. Optiskajos sakaros var izgatavot lentveida kabeļus ar vairākiem serdeņiem, savukārt nekomunikāciju jomās kā optisko šķiedru attēlu saišķi tiek izgatavoti tūkstošiem serdeņu. Otrais ir padarīt attālumu starp serdeņiem tuvu, kas var radīt gaismas viļņu savienojumu. Izmantojot šo principu, tiek izstrādāts divkodolu sensors vai optiskās shēmas ierīce.
Doba šķiedra
Optiskā šķiedra tiek veidota dobā kodolā, lai izveidotu cilindrisku telpu. Optisko šķiedru, ko izmanto gaismas caurlaidībai, sauc par dobo šķiedru (Hollow Fiber). Dobu optisko šķiedru galvenokārt izmanto enerģijas pārraidei, un to var izmantot rentgenstaru, ultravioleto un tālās infrasarkanās gaismas enerģijas pārraidei. Ir divu veidu dobu šķiedru struktūras: viens ir izveidot stiklu cilindriskā formā, un serdes un apšuvuma principi ir tādi paši kā pakāpienu tipam. Izmantojiet kopējo gaismas atstarošanos starp gaisu un stiklu, lai izplatītos. Tā kā lielāko daļu gaismas var pārraidīt gaisā bez zudumiem, tās funkcija ir izplatīt noteiktu attālumu. Otrais ir panākt, lai cilindra iekšējās virsmas atstarošana būtu tuvu 1, lai samazinātu atstarošanas zudumu. Lai uzlabotu atstarošanas spēju, lampā ir uzstādīts dielektriķis, kas samazina zudumus darba viļņa garuma diapazonā. Piemēram, viļņa garuma 22,6 min zudums var sasniegt vairākus dB/m.
Polimērs
Atbilstoši materiālam ir neorganiskā optiskā šķiedra un polimēru optiskā šķiedra. Pirmo plaši izmanto rūpniecībā. Neorganisko optisko šķiedru materiālus iedala divos veidos: vienkomponentu un daudzkomponentu. Viena sastāvdaļa ir kvarcs, un galvenās izejvielas ir silīcija tetrahlorīds, fosfora oksihlorīds un bora tribromīds. Tā tīrība prasa, lai pārejas metālu jonu, piemēram, vara, dzelzs, kobalta, niķeļa, mangāna, hroma un vanādija, piemaisījumu saturs ir mazāks par 10 ppb. Turklāt OH-jonu prasība ir mazāka par 10 ppb. Kvarca šķiedra ir plaši izmantota. Ir daudz daudzkomponentu izejvielu, galvenokārt silīcija dioksīds, bora trioksīds, nātrija nitrāts, tallija oksīds un tā tālāk. Šis materiāls vēl nav populārs. Polimēra optiskā šķiedra ir optiskā šķiedra, kas izgatavota no caurspīdīga polimēra, kas sastāv no šķiedras serdes materiāla un apvalka materiāla. Kodolmateriāls ir šķiedra, kas izgatavota no augstas tīrības pakāpes un augstas caurlaidības polimetilmetakrilāta vai polistirola, un ārējais slānis ir fluoru saturošs polimērs vai organiskā silīcija polimērs.
Polimēru optiskās šķiedras optiskie zudumi ir salīdzinoši lieli. 1982. gadā Japānas telegrāfa un telegrāfa uzņēmums kā kodola materiālu izmantoja deuterēta metilmetakrilāta polimēra pavedienu, un optisko zudumu līmenis tika samazināts līdz 20 dB/km. Tomēr polimēru optiskās šķiedras īpašība ir tāda, ka tā var izgatavot lielu izmēru, lielu skaitlisko apertūras optisko šķiedru, augstu gaismas avota savienojuma efektivitāti, labu elastību, neliela liece neietekmē gaismas vadīšanas spēju, vieglu izkārtojumu un savienošanu, viegli lietojamu. , un zemas izmaksas. Tomēr optiskais zudums ir liels, un to var izmantot tikai nelielos attālumos. Optiskā šķiedra ar optiskajiem zudumiem 10–100 dB/km var pārraidīt simtiem metru
Polarizāciju uzturošā šķiedra
Polarizāciju uzturošā šķiedra: Polarizāciju uzturošā šķiedra pārraida lineāri polarizētu gaismu, ko plaši izmanto dažādās tautsaimniecības jomās, piemēram, aviācijā, aviācijā, navigācijā, rūpnieciskās ražošanas tehnoloģijās un komunikācijās. Interferometriskajā šķiedru sensorā, kas balstīts uz optisku koherentu noteikšanu, polarizāciju uzturošas šķiedras izmantošana var nodrošināt, ka lineārās polarizācijas virziens paliek nemainīgs, uzlabo koherenta signāla un trokšņa attiecību un nodrošina augstas precizitātes fizisko daudzumu mērījumus. Kā īpašs optiskās šķiedras veids polarizāciju uzturošo šķiedru galvenokārt izmanto sensoros, piemēram, optisko šķiedru žiroskopos, optisko šķiedru hidrofonos un optiskās šķiedras sakaru sistēmās, piemēram, DWDM un EDFA. Tā kā optisko šķiedru žiroskopus un optisko šķiedru hidrofonus var izmantot militārajā inerciālajā navigācijā un hidrofonos, tie ir augsto tehnoloģiju produkti, un polarizāciju uzturošā šķiedra ir tā galvenā sastāvdaļa, tāpēc polarizāciju uzturošā šķiedra ir iekļauta embargo sarakstā pret Ķīnu. Rietumu attīstītās valstis. Polarizāciju uzturošās šķiedras vilkšanas procesā šķiedras iekšpusē radušos strukturālo defektu dēļ polarizāciju uzturošā veiktspēja samazināsies. Tas ir, kad lineāri polarizēta gaisma tiek pārraidīta pa šķiedras raksturīgo asi, daļa optiskā signāla tiks savienota ar citu. Raksturīgā ass galu galā samazina izejas polarizētās gaismas signāla polarizācijas izzušanas koeficientu. Šis defekts ietekmē šķiedras dubultlaušanas efektu. Polarizāciju uzturošā šķiedrā, jo spēcīgāks ir divkāršās laušanas efekts un jo īsāks viļņa garums, jo labāk saglabāt pārraidītās gaismas polarizācijas stāvokli.
Polarizāciju uzturošās šķiedras pielietojums un turpmākās attīstības virziens
Polarizāciju uzturošajai optiskajai šķiedrai tuvākajos gados būs lielāks tirgus pieprasījums. Strauji attīstoties jaunām tehnoloģijām pasaulē un nepārtraukti attīstoties jauniem produktiem, polarizāciju uzturošās optiskās šķiedras attīstīsies šādos virzienos:
(1) Izmantojiet jauno fotoniskā kristāla šķiedras tehnoloģiju, lai ražotu jauna veida augstas veiktspējas polarizāciju uzturošas šķiedras;
(2) Izstrādāt temperatūrai adaptīvu polarizāciju uzturošu optisko šķiedru, lai tā atbilstu kosmosa un citu jomu prasībām;
(3) Izstrādāt dažādas ar retzemju leģētiem polarizāciju uzturošas šķiedras, lai apmierinātu optisko pastiprinātāju un citu ierīču lietojumu vajadzības;
(4) Izstrādāt fluorīda polarizāciju uzturošu šķiedru, lai veicinātu optiskās šķiedras traucējumu tehnoloģiju attīstību infrasarkanās astronomijas tehnoloģiju jomā;
(5) Zema vājinājuma polarizāciju saglabājoša šķiedra: nepārtraukti pilnveidojoties vienmoda šķiedru tehnoloģijai, zudumi, materiāla izkliede un viļņvada izkliede vairs nav galvenie faktori, kas ietekmē šķiedru sakarus, un viena veida šķiedras polarizācijas režīma dispersija (PMD) Modeļa šķiedra pakāpeniski ir kļuvusi par ierobežojumu Visnopietnākais optisko šķiedru sakaru kvalitātes sašaurinājums ir īpaši pamanāms ātrdarbīgās optiskās šķiedras sakaru sistēmās ar ātrumu 10 Gbit/s un vairāk.
(6) Izmantojiet Kerra efektu un Faradeja rotācijas efektu, lai ražotu polarizētas gaismas ierīces.
Turklāt saskaņā ar dažādām šķiedru galviņām ir: C-Lens. G-objektīvs. Zaļā lēca
Saliekamās parastās optiskās šķiedras specifikācijas
Viens režīms: 8/125μm, 9/125μm, 10/125μm
Daudzrežīmi: 50/125μm, Eiropas standarts
62,5/125μm, Amerikas standarts
Rūpnieciskie, medicīnas un maza ātruma tīkli: 100/140μm, 200/230μm
Plastmasa: 98/1000μm, izmanto automobiļu vadībai
