Gentian optik adalah singkatan gentian optik, gentian yang diperbuat daripada kaca atau plastik, yang boleh digunakan sebagai alat penghantaran cahaya. Prinsip penghantaran ialah'total pantulan cahaya'. Bekas presiden Universiti Cina Hong Kong Gao Kun dan George A. Hockham mula-mula mencadangkan idea bahawa gentian optik boleh digunakan untuk penghantaran komunikasi. Atas sebab ini, Gao Kun memenangi Hadiah Nobel dalam Fizik 2009.
memperkenalkan
Gentian optik yang kecil itu dibungkus dalam sarung plastik supaya ia boleh dibengkokkan tanpa patah. Secara amnya, peranti pemancar pada satu hujung gentian optik menggunakan diod pemancar cahaya (LED) atau pancaran laser untuk menghantar denyutan cahaya ke gentian optik, dan peranti penerima di hujung gentian optik yang lain menggunakan unsur fotosensitif untuk mengesan nadi.
Dalam kehidupan seharian, kerana kehilangan penghantaran cahaya dalam gentian optik adalah jauh lebih rendah daripada elektrik dalam wayar, gentian optik digunakan untuk penghantaran maklumat jarak jauh.
Biasanya dua istilah gentian optik dan kabel optik keliru. Kebanyakan gentian optik mesti dilindungi oleh beberapa lapisan struktur pelindung sebelum digunakan, dan kabel yang dilindungi dipanggil kabel optik. Lapisan pelindung dan lapisan penebat pada lapisan luar gentian optik boleh menghalang kerosakan gentian optik daripada persekitaran sekeliling, seperti air, api, dan kejutan elektrik. Kabel optik dibahagikan kepada: gentian optik, lapisan penampan dan salutan. Gentian optik adalah serupa dengan kabel sepaksi, kecuali tiada perisai mesh. Di tengah adalah teras kaca di mana cahaya merambat.
Dalam gentian berbilang mod, diameter teras ialah 50 μm dan 62.5 μm, yang kira-kira bersamaan dengan ketebalan rambut manusia. Teras gentian mod tunggal mempunyai diameter 8 μm hingga 10 μm. Teras dikelilingi oleh sampul kaca dengan indeks biasan yang lebih rendah daripada teras untuk mengekalkan cahaya di dalam teras. Di luar adalah jaket plastik nipis untuk melindungi sampul surat. Gentian optik biasanya diikat dan dilindungi oleh selongsong. Teras gentian biasanya silinder sepusat dua lapisan dengan luas keratan rentas kecil yang diperbuat daripada kaca kuarza. Ia rapuh dan mudah pecah, jadi lapisan pelindung luaran diperlukan.
prinsip
Cahaya dan ciri-cirinya
1. Cahaya ialah gelombang elektromagnet
Julat panjang gelombang cahaya boleh dilihat ialah 390~760nm (nanometer). Bahagian yang lebih besar daripada 760nm adalah cahaya inframerah, dan bahagian yang lebih kecil daripada 390nm adalah cahaya ultraviolet. Gentian optik digunakan dalam tiga jenis: 850nm, 1310nm, dan 1550nm.
2. Pembiasan, pantulan dan pantulan total cahaya.
Oleh kerana kelajuan perambatan cahaya dalam bahan yang berbeza adalah berbeza, apabila cahaya dipancarkan dari satu bahan ke bahan lain, pembiasan dan pantulan berlaku pada antara muka kedua-dua bahan. Selain itu, sudut cahaya terbias berubah dengan sudut cahaya kejadian. Apabila sudut cahaya kejadian mencapai atau melebihi sudut tertentu, cahaya terbias akan hilang, dan semua cahaya kejadian akan dipantulkan kembali, iaitu jumlah pantulan cahaya. Bahan yang berbeza mempunyai sudut biasan yang berbeza untuk cahaya dengan panjang gelombang yang sama (iaitu, bahan yang berbeza mempunyai indeks biasan yang berbeza), dan bahan yang sama mempunyai sudut biasan yang berbeza untuk cahaya dengan panjang gelombang yang berbeza. Komunikasi gentian optik dibentuk berdasarkan prinsip di atas.
1. Struktur gentian optik:
Gentian terdedah gentian optik secara amnya dibahagikan kepada tiga lapisan: teras kaca indeks biasan tinggi pusat (diameter teras biasanya 50 atau 62.5μm), bahagian tengah adalah pelapisan kaca silika indeks biasan rendah (diameter umumnya 125μm), dan yang paling luar ialah salutan resin untuk tetulang. Lantai.
2. Bukaan berangka gentian optik:
Kejadian cahaya pada muka akhir gentian optik tidak boleh dihantar oleh gentian optik semuanya, tetapi hanya cahaya kejadian dalam julat sudut tertentu. Sudut ini dipanggil apertur berangka gentian. Apertur berangka yang lebih besar bagi gentian optik memberi manfaat kepada sambungan punggung gentian optik. Gentian optik yang dihasilkan oleh pengeluar berbeza mempunyai apertur berangka yang berbeza (AT&T CORNING).
3. Jenis gentian optik:
Terdapat banyak jenis gentian optik, dan fungsi dan prestasi yang diperlukan berbeza-beza mengikut kegunaan yang berbeza. Walau bagaimanapun, prinsip reka bentuk dan pembuatan gentian optik untuk TV kabel dan komunikasi pada asasnya adalah sama, seperti: ① kerugian kecil; ② lebar jalur tertentu dan penyebaran kecil; ③ pendawaian mudah; ④ penyepaduan mudah; ⑤ kebolehpercayaan yang tinggi; ⑥ perbandingan pembuatan Mudah; ⑦Murah dan sebagainya. Klasifikasi gentian optik terutamanya diringkaskan daripada panjang gelombang kerja, pengedaran indeks biasan, mod penghantaran, bahan mentah dan kaedah pembuatan. Berikut adalah contoh pelbagai klasifikasi seperti berikut.
(1) Panjang gelombang berfungsi: gentian ultraviolet, gentian boleh diperhatikan, gentian inframerah dekat, gentian inframerah (0.85μm, 1.3μm, 1.55μm).
(2) Pengagihan indeks biasan: gentian jenis langkah (SI), gentian jenis hampir langkah, gentian jenis gred (GI), lain-lain (seperti jenis segi tiga, jenis W, jenis ceruk, dll.).
(3) Mod penghantaran: gentian mod tunggal (termasuk gentian pengekalan polarisasi dan gentian bukan pengekalan polarisasi), gentian pelbagai mod.
(4) Bahan mentah: gentian optik kuarza, gentian optik kaca berbilang komponen, gentian optik plastik, gentian optik komposit (seperti pelapisan plastik, teras cecair, dll.), Bahan inframerah, dan lain-lain. Mengikut bahan salutan, ia boleh dibahagikan kepada bahan bukan organik (karbon, dll.), bahan logam (kuprum, nikel, dll.) dan plastik.
(5) Kaedah pembuatan: Pra-plastik termasuk pemendapan paksi fasa wap (VAD), pemendapan wap kimia (CVD), dsb., dan kaedah lukisan wayar termasuk kaedah intube Rod dan pijar berganda.
Gentian Optik Silika
Serat Silika ialah gentian optik di mana silikon dioksida (SiO2) adalah bahan mentah utama, dan taburan indeks biasan teras dan pelapisan dikawal mengikut jumlah doping yang berbeza. Gentian optik siri kuarza (kaca) mempunyai ciri penggunaan kuasa yang rendah dan jalur lebar, dan kini digunakan secara meluas dalam televisyen kabel dan sistem komunikasi.
Kelebihan gentian optik kaca kuarza adalah kehilangan yang rendah. Apabila panjang gelombang cahaya ialah 1.0～1.7μm (sekitar 1.4μm), kerugian hanya 1dB/km, dan yang terendah pada 1.55μm ialah 0.2dB/km.
Serat berdop fluorin
Fiber Doped Fluorin adalah salah satu produk tipikal gentian silika. Secara amnya, dalam gentian optik komunikasi jalur gelombang 1.3μm, dopan yang mengawal teras adalah germanium dioksida (GeO2), dan pelapisan diperbuat daripada SiO2. Walau bagaimanapun, kebanyakan teras gentian bersambung fluorin menggunakan SiO2, tetapi fluorin didop dalam pelapisan. Kerana kehilangan hamburan Rayleigh adalah fenomena penyebaran cahaya yang disebabkan oleh perubahan indeks biasan. Oleh itu, adalah wajar untuk membentuk dopan faktor turun naik indeks biasan, dan kurang adalah lebih baik. Kesan utama fluorin adalah untuk mengurangkan indeks biasan SIO2. Oleh itu, ia sering digunakan untuk doping pelapisan.
Berbanding dengan gentian optik bahan mentah lain, gentian optik kuarza juga mempunyai spektrum penghantaran cahaya yang luas daripada cahaya ultraungu kepada cahaya inframerah dekat. Selain untuk tujuan komunikasi, ia juga boleh digunakan dalam bidang seperti panduan cahaya dan penghantaran imej.
Gentian inframerah
Oleh kerana panjang gelombang kerja gentian optik siri kuarza berkembang dalam bidang komunikasi optik, walaupun ia digunakan dalam jarak penghantaran yang lebih pendek, ia hanya boleh digunakan dalam 2μm. Atas sebab ini, ia boleh berfungsi dalam bidang panjang gelombang inframerah yang lebih panjang, dan gentian optik yang dibangunkan dipanggil gentian optik inframerah. Gentian Optik Inframerah digunakan terutamanya untuk penghantaran tenaga cahaya. Contohnya: pengukuran suhu, penghantaran imej haba, rawatan perubatan pisau bedah laser, pemprosesan tenaga haba, dsb. Kadar penembusan masih rendah.
Gentian komposit
Gentian kompaun diperbuat daripada bahan mentah SiO2, dan kemudiannya bercampur oksida yang sesuai seperti natrium oksida (Na2O), boron oksida (B2O3), kalium oksida (K2O) dan oksida lain untuk membuat gentian kaca berbilang komponen, yang dicirikan oleh pelbagai -kaca komponen Ia mempunyai takat lembut yang lebih rendah daripada kaca kuarza dan perbezaan yang besar dalam indeks biasan antara teras dan pelapisan. Endoskop gentian optik digunakan terutamanya dalam perkhidmatan perubatan.
gentian CFC
Serat Fluorida Serat Klorida (Serat Fluorida) ialah gentian optik yang diperbuat daripada kaca fluorida. Bahan gentian optik ini juga dirujuk sebagai ZBLAN (iaitu, bahan kaca fluorida seperti ZrF2), barium fluorida (BaF2), lanthanum fluoride (LaF3), aluminium fluoride (AlF3), dan sodium fluoride (NaF) dipermudahkan menjadi The singkatan daripada, terutamanya berfungsi dalam perkhidmatan penghantaran optik 2～10μm panjang gelombang. Oleh kerana ZBLAN mempunyai kemungkinan gentian kehilangan ultra-rendah, pembangunan kebolehlaksanaan untuk gentian komunikasi jarak jauh sedang dijalankan, sebagai contoh: kerugian terendah teorinya, dalam Ia boleh mencapai 10-2～10-3dB/km pada panjang gelombang 3μm, manakala gentian kuarza adalah antara 0.15-0.16dB/Km pada 1.55μm. Pada masa ini, gentian ZBLAN hanya boleh digunakan pada 2.4～2.7 kerana kesukaran untuk mengurangkan kehilangan taburan. penderia suhu μm dan penghantaran imej terma masih belum digunakan secara meluas. Baru-baru ini, untuk menggunakan ZBLAN untuk penghantaran jarak jauh, penguat gentian berdop praseodymium (PDFA) 1.3 μm sedang dibangunkan.
gentian optik bersalut plastik
Gentian Berpakaian Plastik (Plastic Clad Fiber) ialah gentian jenis langkah di mana kaca silika ketulenan tinggi digunakan sebagai teras, dan plastik dengan indeks biasan lebih rendah sedikit daripada silika, seperti gel silika, digunakan sebagai pelapisan. . Berbanding dengan gentian silika, ia mempunyai ciri-ciri sewa teras dan apertur berangka tinggi (NA). Oleh itu, adalah mudah untuk digabungkan dengan sumber cahaya LED diod pemancar cahaya, dan kerugiannya adalah kecil. Oleh itu, ia sangat sesuai untuk rangkaian kawasan tempatan (LAN) dan komunikasi jarak dekat.
Gentian Optik Plastik
Ini adalah gentian optik di mana kedua-dua teras dan pelapisan diperbuat daripada plastik (polimer). Produk awal digunakan terutamanya dalam komunikasi optik untuk hiasan dan pencahayaan berpandukan cahaya dan litar ikatan optik jarak dekat. Bahan mentah terutamanya kaca organik (PMMA), polistirena (PS) dan polikarbonat (PC). Kerugian dihadkan oleh struktur gabungan CH yang wujud bagi plastik, secara amnya sehingga berpuluh-puluh dB setiap km. Untuk mengurangkan kehilangan, plastik siri fluorin sedang dibangunkan dan digunakan. Oleh kerana diameter teras gentian Optik Plastik ialah 1000μm, iaitu 100 kali lebih besar daripada gentian kuarza mod tunggal, sambungannya mudah, dan ia mudah dibengkokkan dan dibina. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan kemajuan jalur lebar, pembangunan gentian optik plastik multimod dengan indeks biasan berperingkat (GI) telah mendapat perhatian sosial. Baru-baru ini, aplikasi ini agak pantas dalam LAN dalaman kereta' dan ia juga boleh digunakan dalam LAN rumah pada masa hadapan.
Gentian mod tunggal
Gentian mod tunggal Ini merujuk kepada gentian yang hanya boleh menghantar satu mod perambatan dalam panjang gelombang kerja, biasanya dirujuk sebagai gentian mod tunggal (SMF: Gentian Mod Tunggal). Pada masa ini, ia adalah gentian optik yang paling banyak digunakan dalam televisyen kabel dan komunikasi optik. Oleh kerana teras gentian adalah sangat nipis (kira-kira 10μm) dan indeks biasan berada dalam taburan seperti langkah, apabila parameter V frekuensi normal kurang daripada 2.4, secara teorinya, hanya penghantaran mod tunggal boleh dibentuk. Di samping itu, SMF tidak mempunyai penyebaran berbilang mod. Bukan sahaja jalur frekuensi penghantaran lebih lebar daripada gentian dengan lebih banyak mod, tetapi juga penyebaran bahan dan penyebaran struktur SMF ditambah dan diimbangi, dan ciri sintesisnya berlaku untuk membentuk ciri penyebaran sifar, yang menjadikan jalur frekuensi penghantaran lebih luas. . Dalam SMF, terdapat banyak jenis kerana perbezaan dalam dopan dan kaedah pembuatan. DePr-essed Clad Fiber (DePr-essed Clad Fiber), pelapisannya membentuk struktur berganda, dan pelapisan bersebelahan dengan teras mempunyai indeks biasan yang lebih rendah daripada pelapisan terbalik luar.
Gentian pelbagai mod
Gentian berbilang mod merujuk kepada gentian di mana mod perambatan yang mungkin gentian adalah berbilang mod mengikut panjang gelombang kerja, dipanggil gentian multimod (MMF: MULti ModeFiber). Diameter teras ialah 50μm, dan kerana mod penghantaran boleh mencapai beberapa ratus, berbanding dengan SMF, lebar jalur penghantaran terutamanya didominasi oleh penyebaran modal. Dari segi sejarah, ia telah digunakan untuk penghantaran jarak dekat dalam televisyen kabel dan sistem komunikasi. Sejak kemunculan serat SMF, ia seolah-olah telah membentuk produk sejarah. Tetapi sebenarnya, kerana MMF mempunyai diameter teras yang lebih besar daripada SMF dan lebih mudah untuk digabungkan dengan sumber cahaya seperti LED, ia mempunyai lebih banyak kelebihan dalam banyak LAN. Oleh itu, MMF masih lagi mendapat perhatian dalam bidang komunikasi jarak dekat. Apabila MMF dikelaskan mengikut taburan indeks biasan, terdapat dua jenis: jenis kecerunan (GI) dan jenis langkah (SI). Indeks biasan jenis GI adalah yang tertinggi di tengah-tengah teras, dan secara beransur-ansur menurun di sepanjang pelapisan. Oleh kerana gelombang cahaya jenis SI dipantulkan dalam gentian optik, perbezaan masa setiap laluan cahaya dijana, yang menyebabkan gelombang cahaya yang dipancarkan diherotkan dan kejutan warna adalah besar. Akibatnya, lebar jalur penghantaran menjadi sempit, dan pada masa ini terdapat lebih sedikit aplikasi MMF jenis SI.
Sebaran beralih gentian
Apabila panjang gelombang operasi gentian mod tunggal ialah 1.3Pm, diameter medan mod adalah kira-kira 9Pm, dan kehilangan penghantarannya adalah kira-kira 0.3dB/km. Pada masa ini, panjang gelombang penyebaran sifar adalah tepat pada 1.3 petang. Antara gentian optik kuarza, kehilangan penghantaran pada bahagian 1.55 petang adalah yang paling kecil (kira-kira 0.2dB/km) daripada bahan mentah. Memandangkan penguat gentian terdop erbium praktikal (EDFA) berfungsi dalam jalur 1.55 petang, jika serakan sifar boleh dicapai dalam jalur ini, ia akan menjadi lebih kondusif untuk aplikasi penghantaran jarak jauh dalam jalur 1.55 petang. Oleh itu, dengan bijak menggunakan ciri-ciri mengimbangi komposit serakan bahan kuarza dalam bahan gentian dan serakan struktur teras, serakan sifar asal bahagian 1.3Pm boleh dialihkan ke bahagian 1.55 petang untuk membentuk serakan sifar. Oleh itu, ia dinamakan Dispersion Shifted Fiber (DSF: DispersionShifted Fiber). Kaedah meningkatkan penyebaran struktur adalah terutamanya untuk meningkatkan prestasi pengedaran indeks biasan teras. Dalam penghantaran komunikasi optik jarak jauh, penyebaran gentian sifar adalah penting, tetapi bukan satu-satunya. Ciri-ciri lain termasuk kehilangan rendah, sambungan mudah, pembentukan kabel atau perubahan kecil dalam ciri semasa kerja (termasuk kesan lenturan, regangan dan perubahan persekitaran). DSF direka bentuk untuk mempertimbangkan faktor ini secara menyeluruh.
Serat Rata Serakan
Dispersion shifted fiber (DSF) ialah gentian mod tunggal yang direka bentuk dengan sifar penyebaran dalam jalur 1.55 petang. Gentian diratakan penyebaran (DFF: Dispersion Flattened Fiber) mempunyai julat panjang gelombang yang luas dari 1.3 petang hingga 1.55 petang. Penyerakan boleh dibuat sangat rendah, dan gentian yang mencapai penyebaran hampir sifar dipanggil DFF. Kerana DFF perlu mengurangkan serakan dalam julat 1.3 petang hingga 1.55 petang. Ia adalah perlu untuk menjalankan reka bentuk yang rumit untuk pengagihan indeks biasan gentian optik. Walau bagaimanapun, gentian jenis ini sangat sesuai untuk garisan pemultipleksan pembahagian panjang gelombang (WDM). Kerana proses serat DFF lebih rumit, kosnya lebih mahal. Pada masa hadapan, apabila output meningkat, harga juga akan menurun.
Serat Pampasan Serakan
Untuk sistem batang menggunakan gentian mod tunggal, kebanyakannya dibina menggunakan gentian dengan penyebaran sifar dalam jalur 1.3 petang. Bagaimanapun, kini kerugian terkecil ialah 1.55 petang. Disebabkan penggunaan praktikal EDFA, ia akan menjadi sangat berfaedah jika panjang gelombang 1.55 petang boleh dikendalikan pada gentian penyebaran sifar 1.3 petang. Kerana, dalam gentian penyebaran sifar 1.3Pm, serakan dalam jalur 1.55Pm adalah kira-kira 16ps/km/nm. Jika bahagian gentian dengan tanda serakan yang berlawanan dimasukkan ke dalam talian gentian optik ini, serakan keseluruhan garisan optik boleh dijadikan sifar. Gentian yang digunakan untuk tujuan ini dipanggil Gentian Pampasan Penyerakan (DCF: DisPersion Compe-nsation Fiber). Berbanding dengan gentian penyebaran sifar 1.3 petang standard, DCF mempunyai diameter teras yang lebih nipis dan perbezaan indeks biasan yang lebih besar. DCF juga merupakan bahagian penting dalam talian optik WDM.
Polarisasi mengekalkan gentian
Gelombang cahaya yang merambat dalam gentian optik mempunyai sifat gelombang elektromagnet, jadi sebagai tambahan kepada mod tunggal gelombang cahaya asas, pada asasnya terdapat dua mod ortogonal taburan medan elektromagnet (TE, TM). Secara amnya, kerana struktur bahagian gentian adalah simetri bulat, pemalar perambatan kedua-dua mod polarisasi adalah sama, dan kedua-dua lampu terkutub tidak mengganggu antara satu sama lain. Walau bagaimanapun, sebenarnya, gentian tidak sepenuhnya simetri bulat. Faktor penggabungan antara mod polarisasi diagihkan secara tidak teratur pada paksi optik. Penyerakan yang disebabkan oleh perubahan dalam cahaya terkutub ini dipanggil Penyerakan Mod Polarisasi (PMD). Untuk TV kabel, yang kebanyakannya mengedarkan imej, impaknya tidak terlalu besar, tetapi untuk sesetengah perkhidmatan yang mempunyai keperluan khas untuk jalur ultra lebar pada masa hadapan, seperti:
① Apabila pengesanan heterodyne digunakan dalam komunikasi yang koheren, apabila polarisasi gelombang cahaya diperlukan untuk menjadi lebih stabil;
②Apabila ciri input dan output peralatan optik berkaitan dengan polarisasi;
③Apabila membuat pengganding optik yang mengekalkan polarisasi dan polarizer atau penyahkutub, dsb.;
④ Buat penderia gentian optik yang menggunakan gangguan cahaya, dsb.,
Di mana polarisasi perlu dikekalkan malar, gentian yang telah diubah suai untuk menjadikan keadaan polarisasi tidak berubah dipanggil gentian pengekalan polarisasi (PMF: Polarisasi Mengekalkan gentian), atau gentian polarisasi tetap.
Gentian dwirefringen
Gentian dwirefringen merujuk kepada gentian mod tunggal yang boleh menghantar dua mod polarisasi yang wujud yang ortogon antara satu sama lain. Fenomena bahawa indeks biasan berubah mengikut arah pesongan dipanggil birefringence. Ia juga dipanggil gentian PANDA, iaitu, Polarization-maintai-ning DAN Absorption-reducing fiber. Ia disusun dalam dua arah melintang teras, dengan bahagian kaca dengan pekali pengembangan haba yang besar dan keratan rentas bulat. Dalam proses lukisan gentian suhu tinggi, bahagian ini mengecut, yang mengakibatkan regangan dalam arah y teras, dan pada masa yang sama tegasan mampatan dalam arah x. Ini menghasilkan kesan fotoelastik bahan gentian, dan perbezaan indeks biasan dalam arah X dan arah y. Mengikut prinsip ini, kesan mengekalkan polarisasi malar dicapai.
Serat persekitaran anti-buruk
Suhu persekitaran kerja biasa gentian optik untuk komunikasi boleh antara -40 ℃ dan +60 ℃, dan reka bentuk juga berdasarkan premis bahawa ia tidak terdedah kepada sinaran yang banyak. Sebaliknya, untuk suhu yang lebih rendah atau suhu yang lebih tinggi dan persekitaran yang keras yang boleh dikenakan tekanan tinggi atau daya luaran, dan terdedah kepada sinaran, gentian yang juga boleh berfungsi dipanggil Gentian Tahan Keadaan Keras (Hard Condition Resistant Fiber). Secara amnya, untuk melindungi permukaan gentian optik secara mekanikal, lapisan plastik tambahan disalut. Walau bagaimanapun, apabila suhu meningkat, fungsi perlindungan plastik berkurangan, yang mengehadkan suhu penggunaan. Jika anda beralih kepada plastik tahan haba, seperti Teflon (Teflon) dan resin lain, anda boleh bekerja pada 300°C. Terdapat juga logam seperti nikel (Ni) dan aluminium (Al) bersalut pada permukaan kaca kuarza. Gentian jenis ini dipanggil Gentian Tahan Panas (Heat Resistant Fiber). Di samping itu, apabila gentian optik disinari oleh sinaran, kehilangan optik akan meningkat. Ini kerana apabila kaca kuarza terdedah kepada sinaran, kecacatan struktur (juga dipanggil pusat warna: Pusat Warna) akan muncul dalam kaca, dan kehilangan akan meningkat terutamanya pada panjang gelombang 0.4～0.7 malam. Kaedah pencegahan adalah menukar kepada kaca kuarza yang didop dengan unsur OH atau F, yang boleh menyekat kecacatan kehilangan yang disebabkan oleh sinaran. Gentian jenis ini dipanggil Gentian Tahan Sinaran, dan ia kebanyakannya digunakan dalam cermin gentian optik untuk pemantauan stesen janakuasa nuklear.
Gentian bersalut hermetik
Untuk mengekalkan kestabilan jangka panjang kekuatan mekanikal dan kehilangan gentian optik, permukaan kaca disalut dengan bahan bukan organik seperti silikon karbida (SiC), titanium karbida (TiC), dan karbon (C) untuk mengelakkan air. dan hidrogen dari luar. Penyebaran gentian optik yang dihasilkan (HCF Hermetically Coated Fiber). Pada masa ini, ia biasanya digunakan dalam proses pengeluaran pemendapan wap kimia (CVD) untuk menggunakan lapisan karbon untuk terkumpul pada kelajuan tinggi untuk mencapai kesan pengedap yang mencukupi. Gentian optik bersalut karbon (CCF) ini boleh memotong pencerobohan gentian optik daripada molekul hidrogen luaran dengan berkesan. Dilaporkan bahawa ia boleh dikekalkan selama 20 tahun tanpa meningkatkan kehilangan dalam persekitaran hidrogen pada suhu bilik. Sudah tentu, pekali keletihannya (Parameter Keletihan) boleh mencapai lebih daripada 200 dalam menghalang pencerobohan kelembapan dan melambatkan proses keletihan kekuatan mekanikal. Oleh itu, HCF digunakan dalam sistem yang memerlukan kebolehpercayaan yang tinggi dalam persekitaran yang keras, seperti kabel optik dasar laut.
Gentian bersalut karbon
Gentian optik yang disalut dengan filem karbon pada permukaan gentian optik kuarza dipanggil Gentian Bersalut Karbon (CCF: Carbon Coated Fiber). Mekanismenya adalah menggunakan filem karbon padat untuk mengasingkan permukaan gentian optik dari dunia luar untuk memperbaiki kehilangan keletihan mekanikal gentian optik dan meningkatkan kehilangan molekul hidrogen. CCF ialah sejenis gentian optik bersalut hermetik (HCF).
Gentian optik bersalut logam
Gentian Bersalut Logam (Metal Coated Fiber) ialah gentian optik yang disalut dengan lapisan logam seperti Ni, Cu, Al, dan lain-lain pada permukaan gentian optik. Terdapat juga salutan plastik di bahagian luar lapisan logam untuk tujuan meningkatkan rintangan haba dan tersedia untuk penjanaan dan kimpalan. Ia adalah salah satu gentian optik persekitaran anti-buruk, dan juga boleh digunakan sebagai komponen litar elektronik. Produk awal dibuat dengan menyalut logam cair semasa proses lukisan. Oleh kerana kaedah ini mempunyai terlalu banyak perbezaan dalam pekali pengembangan antara kaca dan logam, ia akan meningkatkan kehilangan lenturan kecil, dan kadar praktikal tidak tinggi. Baru-baru ini, disebabkan kejayaan kaedah salutan bukan elektrolitik kehilangan rendah pada permukaan gentian optik kaca, prestasi telah bertambah baik.
Gentian doped nadir bumi
Dalam teras gentian, gentian didop dengan unsur nadir bumi seperti Er, Nd, dan Pr. Pada tahun 1985, Payne dari University of Southampton di United Kingdom pertama kali mendapati bahawa Rare Earth DoPed Fiber (Rare Earth DoPed Fiber) mempunyai fenomena ayunan laser dan penguatan cahaya. Oleh itu, sejak itu, tabir penguatan cahaya seperti umpan telah disingkap. EDFA 1.55 petang yang kini praktikal ialah menggunakan gentian mod tunggal berdop umpan dan menggunakan laser 1.47 petang untuk pengujaan untuk mendapatkan penguatan isyarat optik 1.55 petang. Di samping itu, penguat gentian fluorida berdop ralat (PDFA) sedang dibangunkan.
Serabut Raman
Kesan Raman bermakna apabila cahaya monokromatik frekuensi f ditayangkan ke dalam bahan, cahaya berselerak frekuensi f±fR dan f±2fR selain daripada frekuensi f akan muncul dalam cahaya berserakan. Fenomena ini dipanggil kesan Raman. . Kerana ia dihasilkan oleh pertukaran tenaga antara gerakan molekul bahan dan gerakan kekisi. Apabila bahan menyerap tenaga, bilangan getaran cahaya menjadi lebih kecil, dan cahaya yang tersebar dipanggil garis stokes. Sebaliknya, cahaya bertaburan yang memperoleh tenaga daripada jirim dan meningkatkan bilangan getaran dipanggil garis anti-Stokes. Oleh itu, sisihan FR nombor getaran mencerminkan tahap tenaga dan boleh menunjukkan nilai yang wujud dalam bahan. Gentian yang dibuat dengan menggunakan medium tak linear ini dipanggil Gentian Raman (RF: Gentian Raman). Untuk mengehadkan cahaya dalam teras gentian kecil untuk penyebaran jarak jauh, kesan interaksi antara cahaya dan jirim akan muncul, yang boleh menjadikan bentuk gelombang isyarat tidak terganggu dan merealisasikan penghantaran jarak jauh. Apabila lampu input dipertingkatkan, cahaya berselerak teraruh koheren akan diperolehi. Laser gentian Raman digunakan untuk mengesan cahaya bertaburan Raman, yang boleh digunakan sebagai sumber kuasa untuk pengukuran spektroskopi dan ujian penyebaran gentian. Selain itu, penyebaran Raman teraruh, dalam komunikasi gentian optik jarak jauh, sedang dikaji sebagai penguat optik.
Gentian sipi
Teras gentian optik standard ditetapkan di tengah pelapisan, dan bentuk keratan rentas teras dan pelapisan adalah sepusat. Walau bagaimanapun, disebabkan penggunaan yang berbeza, terdapat juga kes di mana kedudukan teras, bentuk teras, dan bentuk pelapisan dibuat ke dalam keadaan berbeza atau pelapisan itu ditebuk untuk membentuk struktur berbentuk khas. Berbanding dengan gentian optik standard, gentian optik ini dipanggil gentian optik berbentuk khas. Gentian Teras Eksentrik (Serat Teras Eksentrik), ia adalah sejenis gentian berbentuk khas. Teras ditetapkan di luar tengah dan dekat dengan kedudukan eksentrik garisan luar pelapisan. Memandangkan teras adalah dekat dengan permukaan, sebahagian daripada medan cahaya akan tersebar di atas pelapisan (dipanggil ini sebagai Gelombang Evanescent). Menggunakan fenomena ini, kehadiran atau ketiadaan bahan yang melekat dan perubahan dalam indeks biasan boleh dikesan. Gentian eksentrik (ECF) digunakan terutamanya sebagai sensor gentian optik untuk mengesan bahan. Digabungkan dengan kaedah ujian reflectometer domain masa optik (OTDR), ia juga boleh digunakan sebagai sensor pengedaran.
Gentian bercahaya
Gunakan gentian optik yang diperbuat daripada bahan pendarfluor. Ia adalah sebahagian daripada pendarfluor yang dihasilkan apabila ia disinari oleh gelombang cahaya seperti sinaran, sinar ultraungu, dan lain-lain, yang boleh dihantar melalui gentian optik dengan menutup gentian optik. Gentian Luminescent (Serat Luminescent) boleh digunakan untuk mengesan sinaran dan sinaran ultraungu, serta penukaran panjang gelombang, atau sebagai sensor suhu, sensor kimia. Ia juga dipanggil Fiber Scintillation dalam pengesanan sinaran. Dari perspektif bahan pendarfluor dan doping, gentian optik plastik sedang dibangunkan.
Gentian berbilang teras
Gentian optik biasa terdiri daripada kawasan teras dan kawasan pelapisan di sekelilingnya. Walau bagaimanapun, Gentian Teras Berbilang mempunyai berbilang teras dalam kawasan pelapisan biasa. Oleh kerana kedekatan teras antara satu sama lain, terdapat dua fungsi. Satu ialah jarak teras adalah besar, iaitu, tiada struktur gandingan optik. Gentian optik jenis ini boleh meningkatkan ketumpatan penyepaduan per unit luas talian penghantaran. Dalam komunikasi optik, kabel reben dengan pelbagai teras boleh dibuat, manakala dalam bidang bukan komunikasi, sebagai berkas imej gentian optik, terdapat beribu-ribu teras dibuat. Yang kedua adalah untuk membuat jarak antara teras rapat, yang boleh menghasilkan gandingan gelombang cahaya. Menggunakan prinsip ini, sensor dwi-teras atau peranti litar optik sedang dibangunkan.
Serabut berongga
Gentian optik dijadikan teras berongga untuk membentuk ruang silinder. Gentian optik yang digunakan untuk penghantaran cahaya dipanggil gentian berongga (Hollow Fiber). Gentian optik berongga digunakan terutamanya untuk penghantaran tenaga, dan boleh digunakan untuk penghantaran tenaga sinar-X, ultraviolet dan inframerah jauh. Terdapat dua jenis struktur gentian berongga: satu ialah membuat kaca menjadi bentuk silinder, dan prinsip teras dan pelapisan adalah sama seperti jenis langkah. Gunakan jumlah pantulan cahaya antara udara dan kaca untuk menyebar. Oleh kerana kebanyakan cahaya boleh dihantar di udara tanpa kehilangan, ia mempunyai fungsi menyebarkan jarak tertentu. Yang kedua adalah untuk membuat pantulan permukaan dalaman silinder hampir kepada 1, untuk mengurangkan kehilangan pantulan. Untuk meningkatkan pemantulan, dielektrik ditetapkan dalam lampu untuk mengurangkan kehilangan dalam julat panjang gelombang kerja. Sebagai contoh, kehilangan panjang gelombang 10.6 malam boleh mencapai beberapa dB/m.
Polimer
Mengikut bahan, terdapat gentian optik bukan organik dan gentian optik polimer. Yang pertama digunakan secara meluas dalam industri. Bahan gentian optik bukan organik dibahagikan kepada dua jenis: komponen tunggal dan berbilang komponen. Komponen tunggal adalah kuarza, dan bahan mentah utama ialah silikon tetraklorida, fosforus oksiklorida dan boron tribromida. Ketulenannya memerlukan kandungan kekotoran ion logam peralihan seperti kuprum, besi, kobalt, nikel, mangan, kromium, dan vanadium adalah kurang daripada 10ppb. Di samping itu, keperluan OH-ion adalah kurang daripada 10ppb. Gentian kuarza telah digunakan secara meluas. Terdapat banyak bahan mentah berbilang komponen, terutamanya silikon dioksida, boron trioksida, natrium nitrat, talium oksida dan sebagainya. Bahan ini belum lagi popular. Gentian optik polimer ialah gentian optik yang diperbuat daripada polimer lutsinar, yang terdiri daripada bahan teras gentian dan bahan sarung. Bahan teras ialah gentian yang diperbuat daripada polimetil metakrilat atau polistirena ketulenan tinggi dan pemancar tinggi, dan lapisan luar ialah polimer yang mengandungi fluorin atau polimer silikon organik.
Kehilangan optik gentian optik polimer agak tinggi. Pada tahun 1982, Japan Telegraph and Telegraph Company menggunakan filamen polimer metil metakrilat yang telah dideuterated sebagai bahan teras, dan kadar kehilangan optik telah dikurangkan kepada 20dB/km. Walau bagaimanapun, ciri gentian optik polimer ialah ia boleh membuat saiz besar, gentian optik apertur berangka yang besar, kecekapan gandingan tinggi sumber cahaya, fleksibiliti yang baik, lenturan sedikit tidak menjejaskan keupayaan membimbing cahaya, susunan mudah dan ikatan, mudah digunakan. , dan kos rendah. Walau bagaimanapun, kehilangan optik adalah besar, dan ia hanya boleh digunakan dalam jarak pendek. Gentian optik dengan kehilangan optik 10～100dB/km boleh menghantar ratusan meter
Polarisasi Mengekalkan Serat
Polarisasi mengekalkan gentian: Polarisasi mengekalkan gentian menghantar cahaya terpolarisasi linear, yang digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang ekonomi negara seperti aeroangkasa, penerbangan, navigasi, teknologi pembuatan industri dan komunikasi. Dalam sensor gentian interferometrik berdasarkan pengesanan koheren optik, penggunaan gentian pengekalan polarisasi dapat memastikan arah polarisasi linear kekal tidak berubah, meningkatkan nisbah isyarat-ke-bunyi yang koheren, dan mencapai pengukuran ketepatan tinggi kuantiti fizikal. Sebagai jenis gentian optik khas, gentian pengekalan polarisasi digunakan terutamanya dalam penderia seperti giroskop gentian optik, hidrofon gentian optik, dan sistem komunikasi gentian optik seperti DWDM dan EDFA. Oleh kerana giroskop gentian optik dan hidrofon gentian optik boleh digunakan dalam navigasi inersia tentera dan sonar, ia adalah produk berteknologi tinggi, dan gentian pengekalan polarisasi adalah komponen terasnya, jadi gentian pengekalan polarisasi telah dimasukkan dalam senarai embargo terhadap China. oleh negara maju barat. Dalam proses lukisan gentian pengekalan polarisasi, disebabkan oleh kecacatan struktur yang dihasilkan di dalam gentian, prestasi pengekalan polarisasi akan berkurangan. Iaitu, apabila cahaya terkutub linear dihantar sepanjang paksi ciri gentian, sebahagian daripada isyarat optik akan digandingkan ke dalam satu lagi Paksi ciri akhirnya mengakibatkan penurunan nisbah kepupusan polarisasi isyarat cahaya terkutub keluaran. Kecacatan ini menjejaskan kesan birefringence dalam gentian. Dalam penyenggaraan gentian polarisasi, lebih kuat kesan birefringence dan lebih pendek panjang gelombang, lebih baik untuk mengekalkan keadaan polarisasi cahaya yang dihantar.
Aplikasi dan arah pembangunan masa depan polarisasi mengekalkan gentian
Gentian optik yang mengekalkan polarisasi akan mempunyai permintaan pasaran yang lebih besar dalam beberapa tahun akan datang. Dengan perkembangan pesat teknologi baharu di dunia dan pembangunan berterusan produk baharu, gentian optik yang mengekalkan polarisasi akan berkembang mengikut arah berikut:
(1) Gunakan teknologi baharu gentian kristal fotonik untuk mengeluarkan jenis gentian pengekalan polarisasi berprestasi tinggi baharu;
(2) Membangunkan gentian optik pengekalan polarisasi suhu suai suai untuk memenuhi keperluan aeroangkasa dan bidang lain;
(3) Membangunkan pelbagai gentian penyelenggara polarisasi doped nadir bumi untuk memenuhi keperluan penguat optik dan aplikasi peranti lain;
(4) Membangunkan gentian penyelenggara polarisasi fluorida untuk menggalakkan pembangunan teknologi gangguan gentian optik dalam bidang teknologi astronomi inframerah;
(5) Gentian pengekalan polarisasi pengecilan rendah: Dengan peningkatan berterusan teknologi gentian mod tunggal, kehilangan, penyebaran bahan dan penyebaran pandu gelombang bukan lagi faktor utama yang mempengaruhi komunikasi gentian, dan penyebaran mod polarisasi (PMD) tunggal- gentian mod beransur-ansur menjadi had Kesesakan yang paling serius dalam kualiti komunikasi gentian optik amat menonjol dalam sistem komunikasi gentian optik berkelajuan tinggi 10 Gbit/s dan ke atas.
(6) Gunakan kesan Kerr dan kesan putaran Faraday untuk mengeluarkan peranti cahaya terpolarisasi.
Di samping itu, mengikut kepala gentian yang berbeza, terdapat: C-Lens. G-Lens. Kanta hijau
Melipat spesifikasi gentian optik biasa
Mod tunggal: 8/125μm, 9/125μm, 10/125μm
Multimod: 50/125μm, standard Eropah
62.5/125μm, standard Amerika
Rangkaian industri, perubatan dan berkelajuan rendah: 100/140μm, 200/230μm
Plastik: 98/1000μm, digunakan untuk kawalan kereta
