Η οπτική ίνα είναι μια συντομογραφία της οπτικής ίνας, μιας ίνας από γυαλί ή πλαστικό, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο μετάδοσης φωτός. Η αρχή μετάδοσης είναι'ολική ανάκλαση φωτός'. Οι πρώην πρόεδροι του Κινεζικού Πανεπιστημίου του Χονγκ Κονγκ Gao Kun και George A. Hockham πρότειναν για πρώτη φορά την ιδέα ότι η οπτική ίνα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μετάδοση επικοινωνίας. Για το λόγο αυτό, ο Γκάο Κουν κέρδισε το Νόμπελ Φυσικής το 2009.
παρουσιάζω
Η μικροσκοπική οπτική ίνα είναι ενθυλακωμένη σε ένα πλαστικό περίβλημα ώστε να μπορεί να λυγίσει χωρίς να σπάσει. Γενικά, η συσκευή εκπομπής στο ένα άκρο της οπτικής ίνας χρησιμοποιεί μια δίοδο εκπομπής φωτός (LED) ή μια δέσμη λέιζερ για τη μετάδοση παλμών φωτός στην οπτική ίνα και η συσκευή λήψης στο άλλο άκρο της οπτικής ίνας χρησιμοποιεί ένα φωτοευαίσθητο στοιχείο για να ανιχνεύστε τους παλμούς.
Στην καθημερινή ζωή, δεδομένου ότι η απώλεια μετάδοσης φωτός στις οπτικές ίνες είναι πολύ μικρότερη από εκείνη του ηλεκτρισμού στα καλώδια, οι οπτικές ίνες χρησιμοποιούνται για μετάδοση πληροφοριών σε μεγάλες αποστάσεις.
Συνήθως συγχέονται οι δύο όροι οπτική ίνα και οπτικό καλώδιο. Οι περισσότερες οπτικές ίνες πρέπει να καλύπτονται από πολλά στρώματα προστατευτικών δομών πριν από τη χρήση, και τα καλυμμένα καλώδια ονομάζονται οπτικά καλώδια. Το προστατευτικό στρώμα και το μονωτικό στρώμα στο εξωτερικό στρώμα της οπτικής ίνας μπορούν να αποτρέψουν ζημιά στην οπτική ίνα από το περιβάλλον περιβάλλον, όπως νερό, φωτιά και ηλεκτροπληξία. Το οπτικό καλώδιο χωρίζεται σε: οπτική ίνα, στρώμα buffer και επίστρωση. Η οπτική ίνα είναι παρόμοια με το ομοαξονικό καλώδιο, με τη διαφορά ότι δεν υπάρχει ασπίδα πλέγματος. Στο κέντρο βρίσκεται ο γυάλινος πυρήνας μέσω του οποίου διαδίδεται το φως.
Σε μια πολύτροπη ίνα, η διάμετρος του πυρήνα είναι 50 μm και 62,5 μm, που είναι περίπου ισοδύναμα με το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας. Ο πυρήνας ινών μονής λειτουργίας έχει διάμετρο από 8 μm έως 10 μm. Ο πυρήνας περιβάλλεται από ένα γυάλινο περίβλημα με χαμηλότερο δείκτη διάθλασης από τον πυρήνα για να διατηρείται το φως μέσα στον πυρήνα. Εξωτερικά υπάρχει ένα λεπτό πλαστικό τζάκετ για την προστασία του φακέλου. Οι οπτικές ίνες συνήθως δεσμεύονται και προστατεύονται από ένα περίβλημα. Ο πυρήνας της ίνας είναι συνήθως ένας ομόκεντρος κύλινδρος διπλής στρώσης με μικρή επιφάνεια διατομής από γυαλί χαλαζία. Είναι εύθραυστο και σπάει εύκολα, επομένως χρειάζεται ένα εξωτερικό προστατευτικό στρώμα.
αρχή
Το φως και τα χαρακτηριστικά του
1. Το φως είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα
Το εύρος μήκους κύματος του ορατού φωτός είναι 390~760nm (νανόμετρο). Το τμήμα μεγαλύτερο από 760 nm είναι υπέρυθρο φως και το τμήμα μικρότερο από 390 nm είναι υπεριώδες φως. Η οπτική ίνα χρησιμοποιείται σε τρεις τύπους: 850nm, 1310nm και 1550nm.
2. Διάθλαση, ανάκλαση και ολική ανάκλαση του φωτός.
Επειδή η ταχύτητα διάδοσης του φωτός σε διαφορετικές ουσίες είναι διαφορετική, όταν το φως εκπέμπεται από τη μια ουσία στην άλλη, η διάθλαση και η ανάκλαση συμβαίνουν στη διεπιφάνεια των δύο ουσιών. Επιπλέον, η γωνία του διαθλασμένου φωτός αλλάζει με τη γωνία του προσπίπτοντος φωτός. Όταν η γωνία του προσπίπτοντος φωτός φτάσει ή υπερβεί μια ορισμένη γωνία, το διαθλασμένο φως θα εξαφανιστεί και όλο το προσπίπτον φως θα ανακληθεί προς τα πίσω, που είναι η συνολική ανάκλαση του φωτός. Διαφορετικά υλικά έχουν διαφορετικές γωνίες διάθλασης για φως του ίδιου μήκους κύματος (δηλαδή, διαφορετικά υλικά έχουν διαφορετικούς δείκτες διάθλασης) και το ίδιο υλικό έχει διαφορετικές γωνίες διάθλασης για φως διαφορετικών μηκών κύματος. Η επικοινωνία οπτικών ινών διαμορφώνεται με βάση τις παραπάνω αρχές.
1. Δομή οπτικών ινών:
Η γυμνή ίνα της οπτικής ίνας χωρίζεται γενικά σε τρία στρώματα: ο κεντρικός γυάλινος πυρήνας υψηλού δείκτη διάθλασης (η διάμετρος του πυρήνα είναι γενικά 50 ή 62,5μm), η μέση είναι η επένδυση γυαλιού από πυρίτιο χαμηλού δείκτη διάθλασης (η διάμετρος είναι γενικά 125μm), και το πιο εξωτερικό είναι η επίστρωση ρητίνης για ενίσχυση. Πάτωμα.
2. Αριθμητικό διάφραγμα οπτικών ινών:
Το φως που προσπίπτει στην ακραία όψη της οπτικής ίνας δεν μπορεί να μεταδοθεί από την οπτική ίνα, αλλά μόνο το προσπίπτον φως μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος γωνίας. Αυτή η γωνία ονομάζεται αριθμητικό άνοιγμα της ίνας. Το μεγαλύτερο αριθμητικό άνοιγμα της οπτικής ίνας είναι ευεργετικό για την ακραία σύνδεση της οπτικής ίνας. Οι οπτικές ίνες που παράγονται από διαφορετικούς κατασκευαστές έχουν διαφορετικά αριθμητικά ανοίγματα (AT&T CORNING).
3. Τύποι οπτικών ινών:
Υπάρχουν πολλοί τύποι οπτικών ινών και οι απαιτούμενες λειτουργίες και επιδόσεις ποικίλλουν ανάλογα με τις διαφορετικές χρήσεις. Ωστόσο, οι αρχές του σχεδιασμού και της κατασκευής οπτικών ινών για καλωδιακή τηλεόραση και επικοινωνία είναι βασικά οι ίδιες, όπως: ① μικρή απώλεια; ② ορισμένο εύρος ζώνης και μικρή διασπορά. ③ εύκολη καλωδίωση. ④ εύκολη ενσωμάτωση. ⑤ υψηλή αξιοπιστία. ⑥ σύγκριση κατασκευής Απλή. ⑦Φθηνό και ούτω καθεξής. Η ταξινόμηση των οπτικών ινών συνοψίζεται κυρίως από το μήκος κύματος εργασίας, την κατανομή του δείκτη διάθλασης, τον τρόπο μετάδοσης, την πρώτη ύλη και τη μέθοδο κατασκευής. Ακολουθούν παραδείγματα διαφόρων ταξινομήσεων ως εξής.
(1) Μήκος κύματος εργασίας: υπεριώδης ίνα, παρατηρήσιμη ίνα, ίνα εγγύς υπέρυθρη, υπέρυθρη ίνα (0,85μm, 1,3μm, 1,55μm).
(2) Κατανομή δείκτη διάθλασης: ίνα τύπου βήματος (SI), ίνα τύπου κοντινού βήματος, ίνα τύπου διαβαθμισμένης (GI), άλλα (όπως τύπος τριγώνου, τύπος W, τύπος εσοχής κ.λπ.).
(3) Τρόπος μετάδοσης: ίνα μονής λειτουργίας (συμπεριλαμβανομένης της ίνας διατήρησης πόλωσης και ίνας διατήρησης μη πόλωσης), ίνα πολλαπλών λειτουργιών.
(4) Πρώτες ύλες: οπτική ίνα χαλαζία, οπτική ίνα γυαλιού πολλαπλών συστατικών, πλαστική οπτική ίνα, σύνθετη οπτική ίνα (όπως πλαστική επένδυση, υγρός πυρήνας κ.λπ.), υπέρυθρα υλικά κ.λπ. Σύμφωνα με το υλικό επίστρωσης, μπορεί χωρίζονται σε ανόργανα υλικά (άνθρακας κ.λπ.), μεταλλικά υλικά (χαλκός, νικέλιο κ.λπ.) και πλαστικά.
(5) Μέθοδοι κατασκευής: Η προπλαστικοποίηση περιλαμβάνει αξονική εναπόθεση σε φάση ατμού (VAD), χημική εναπόθεση ατμού (CVD) κ.λπ., και οι μέθοδοι έλξης σύρματος περιλαμβάνουν μεθόδους σωλήνων ράβδου και διπλού χωνευτηρίου.
Οπτική ίνα πυριτίου
Το Silica Fiber είναι μια οπτική ίνα στην οποία το διοξείδιο του πυριτίου (SiO2) είναι η κύρια πρώτη ύλη και η κατανομή του δείκτη διάθλασης του πυρήνα και της επένδυσης ελέγχεται σύμφωνα με διαφορετικές ποσότητες ντόπινγκ. Οι οπτικές ίνες της σειράς χαλαζία (γυαλί) έχουν τα χαρακτηριστικά χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και ευρυζωνικότητας και χρησιμοποιούνται πλέον ευρέως στην καλωδιακή τηλεόραση και στα συστήματα επικοινωνίας.
Το πλεονέκτημα της οπτικής ίνας από γυαλί χαλαζία είναι η χαμηλή απώλεια. Όταν το μήκος κύματος φωτός είναι 1,0-1,7μm (περίπου 1,4μm), η απώλεια είναι μόνο 1dB/km και η χαμηλότερη στα 1,55μm είναι μόνο 0,2dB/km.
Ίνα με πρόσμιξη φθορίου
Το Fluorine Doped Fiber είναι ένα από τα τυπικά προϊόντα των ινών πυριτίας. Γενικά, στην οπτική ίνα επικοινωνίας ζώνης κύματος 1,3 μm, η πρόσμιξη που ελέγχει τον πυρήνα είναι το διοξείδιο του γερμανίου (GeO2) και η επένδυση είναι κατασκευασμένη από SiO2. Ωστόσο, οι περισσότεροι από τους πυρήνες των ινών που συνδέονται με φθόριο χρησιμοποιούν SiO2, αλλά το φθόριο προστίθεται στην επένδυση. Επειδή η απώλεια σκέδασης Rayleigh είναι ένα φαινόμενο σκέδασης φωτός που προκαλείται από αλλαγές στον δείκτη διάθλασης. Επομένως, είναι επιθυμητό να σχηματίζονται προσμίξεις παραγόντων διακύμανσης του δείκτη διάθλασης, και λιγότερο είναι καλύτερο. Η κύρια επίδραση του φθορίου είναι η μείωση του δείκτη διάθλασης του SIO2. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται συχνά για το ντόπινγκ της επένδυσης.
Σε σύγκριση με τις οπτικές ίνες άλλων πρώτων υλών, η οπτική ίνα χαλαζία έχει επίσης ένα ευρύ φάσμα μετάδοσης φωτός από το υπεριώδες φως στο εγγύς υπέρυθρο φως. Εκτός από επικοινωνιακούς σκοπούς, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε τομείς όπως ο οδηγός φωτός και η μετάδοση εικόνας.
Υπέρυθρη ίνα
Καθώς το μήκος κύματος εργασίας της οπτικής ίνας της σειράς χαλαζία αναπτύχθηκε στον τομέα της οπτικής επικοινωνίας, αν και χρησιμοποιείται σε μικρότερη απόσταση μετάδοσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε 2μm. Για το λόγο αυτό, μπορεί να λειτουργήσει στον τομέα των μεγαλύτερων υπέρυθρων μηκών κύματος και η ανεπτυγμένη οπτική ίνα ονομάζεται υπέρυθρη οπτική ίνα. Η υπέρυθρη οπτική ίνα χρησιμοποιείται κυρίως για μετάδοση φωτεινής ενέργειας. Για παράδειγμα: μέτρηση θερμοκρασίας, μετάδοση θερμικής εικόνας, ιατρική θεραπεία με νυστέρι λέιζερ, επεξεργασία θερμικής ενέργειας κ.λπ. Ο ρυθμός διείσδυσης είναι ακόμα χαμηλός.
Σύνθετη ίνα
Οι σύνθετες ίνες κατασκευάζονται από πρώτη ύλη SiO2 και στη συνέχεια αναμειγνύονται κατάλληλα οξείδια όπως οξείδιο του νατρίου (Na2O), οξείδιο του βορίου (B2O3), οξείδιο του καλίου (K2O) και άλλα οξείδια για να παραχθεί μια ίνα γυαλιού πολλαπλών συστατικών, η οποία χαρακτηρίζεται από πολλαπλές -συστατικό γυαλί Έχει χαμηλότερο σημείο μαλακώματος από το γυαλί χαλαζία και μεγάλη διαφορά στο δείκτη διάθλασης μεταξύ του πυρήνα και της επένδυσης. Τα ενδοσκόπια οπτικών ινών χρησιμοποιούνται κυρίως σε ιατρικές υπηρεσίες.
Ίνα CFC
Fluoride Fiber Chloride Fiber (Fluoride Fiber) είναι μια οπτική ίνα κατασκευασμένη από φθοριούχο γυαλί. Αυτό το υλικό οπτικής ίνας αναφέρεται επίσης ως ZBLAN (δηλαδή, υλικά φθοριούχου γυαλιού όπως ZrF2), φθοριούχο βάριο (BaF2), φθοριούχο λανθάνιο (LaF3), φθοριούχο αργίλιο (AlF3) και φθοριούχο νάτριο (NaF) απλοποιούνται σε συντομογραφία του, κυρίως λειτουργεί στην υπηρεσία οπτικής μετάδοσης μήκους κύματος 2～10μm. Επειδή το ZBLAN έχει τη δυνατότητα οπτικής ίνας εξαιρετικά χαμηλής απώλειας, η ανάπτυξη σκοπιμότητας για ίνα επικοινωνίας μεγάλων αποστάσεων βρίσκεται σε εξέλιξη, για παράδειγμα: η θεωρητική χαμηλότερη απώλειά του, σε Μπορεί να φτάσει τα 10-2 ~ 10-3dB/km σε μήκος κύματος 3μm, ενώ Η ίνα χαλαζία είναι μεταξύ 0,15-0,16dB/Km σε 1,55μm. Προς το παρόν, η ίνα ZBLAN μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε 2,4 έως 2,7 λόγω της δυσκολίας μείωσης της απώλειας σκέδασης. Οι αισθητήρες θερμοκρασίας μm και η θερμική μετάδοση εικόνας δεν έχουν ακόμη χρησιμοποιηθεί ευρέως. Πρόσφατα, προκειμένου να χρησιμοποιηθεί το ZBLAN για μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις, αναπτύσσεται ένας ενισχυτής ινών με πρόσμειξη με πρασεοδύμιο 1,3 μm (PDFA).
Οπτική ίνα με πλαστική επίστρωση
Το Plastic Clad Fiber (Plastic Clad Fiber) είναι μια ίνα τύπου βαθμίδας στην οποία χρησιμοποιείται γυαλί πυριτίου υψηλής καθαρότητας ως πυρήνας και πλαστικό με δείκτη διάθλασης ελαφρώς χαμηλότερο από εκείνο του πυριτίου, όπως το silica gel, χρησιμοποιείται ως επένδυση . Σε σύγκριση με τις ίνες πυριτίου, έχει τα χαρακτηριστικά του πυρήνα ενοικίασης και του υψηλού αριθμητικού ανοίγματος (NA). Επομένως, είναι εύκολο να συνδυαστεί με την πηγή φωτός LED με δίοδο εκπομπής φωτός και η απώλεια είναι μικρή. Ως εκ τούτου, είναι πολύ κατάλληλο για τοπικό δίκτυο (LAN) και επικοινωνία σε κοντινές αποστάσεις.
Πλαστική Οπτική Ίνα
Πρόκειται για μια οπτική ίνα στην οποία τόσο ο πυρήνας όσο και η επένδυση είναι κατασκευασμένα από πλαστικό (πολυμερές). Τα πρώτα προϊόντα χρησιμοποιούνταν κυρίως σε οπτικές επικοινωνίες για διακόσμηση και φωτοκατευθυνόμενο φωτισμό και κυκλώματα οπτικών δεσμών μικρής απόστασης. Οι πρώτες ύλες είναι κυρίως οργανικό γυαλί (PMMA), πολυστυρένιο (PS) και πολυανθρακικό (PC). Η απώλεια περιορίζεται από την εγγενή συνδυασμένη δομή CH των πλαστικών, γενικά έως και δεκάδες dB ανά km. Προκειμένου να μειωθεί η απώλεια, αναπτύσσονται και εφαρμόζονται πλαστικά της σειράς φθορίου. Δεδομένου ότι η διάμετρος του πυρήνα της πλαστικής οπτικής ίνας είναι 1000μm, η οποία είναι 100 φορές μεγαλύτερη από την ίνα χαλαζία απλής λειτουργίας, η σύνδεση είναι απλή και είναι εύκολο να λυγίσει και να κατασκευαστεί. Τα τελευταία χρόνια, με την πρόοδο της ευρυζωνικότητας, η ανάπτυξη πολυτροπικής πλαστικής οπτικής ίνας με διαβαθμισμένο (GI) δείκτη διάθλασης έχει λάβει κοινωνική προσοχή. Πρόσφατα, η εφαρμογή είναι σχετικά γρήγορη στο εσωτερικό LAN του αυτοκινήτου' και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στο τοπικό LAN στο μέλλον.
Μονότροπη ίνα
Μονότροπη ίνα Αναφέρεται στην ίνα που μπορεί να μεταδώσει μόνο έναν τρόπο διάδοσης στο μήκος κύματος εργασίας, που συνήθως αναφέρεται ως ίνα μονής λειτουργίας (SMF: Single Mode Fiber). Επί του παρόντος, είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη οπτική ίνα στην καλωδιακή τηλεόραση και τις οπτικές επικοινωνίες. Επειδή ο πυρήνας της ίνας είναι πολύ λεπτός (περίπου 10μm) και ο δείκτης διάθλασης βρίσκεται σε κατανομή σαν βήμα, όταν η παράμετρος κανονικοποιημένης συχνότητας V είναι μικρότερη από 2,4, θεωρητικά, μπορεί να σχηματιστεί μόνο μονοτροπική μετάδοση. Επιπλέον, το SMF δεν έχει πολλαπλή διασπορά. Όχι μόνο η ζώνη συχνοτήτων μετάδοσης είναι ευρύτερη από την ίνα με περισσότερη λειτουργία, αλλά και η διασπορά υλικού και η δομική διασπορά του SMF προστίθενται και μετατοπίζονται, και το χαρακτηριστικό σύνθεσής του συμβαίνει να σχηματίζει το χαρακτηριστικό της μηδενικής διασποράς, που κάνει τη ζώνη συχνοτήτων μετάδοσης ευρύτερη . Στο SMF, υπάρχουν πολλοί τύποι λόγω διαφορών στα προσμείξεις και στις μεθόδους κατασκευής. DePr-essed Clad Fiber (DePr-essed Clad Fiber), η επένδυση του σχηματίζει μια διπλή δομή και η επένδυση που βρίσκεται δίπλα στον πυρήνα έχει χαμηλότερο δείκτη διάθλασης από την εξωτερική ανεστραμμένη επένδυση.
Πολύτροπη ίνα
Η πολύτροπη ίνα αναφέρεται στην ίνα στην οποία ο πιθανός τρόπος διάδοσης της ίνας είναι πολλαπλοί τρόποι ανάλογα με το μήκος κύματος εργασίας, που ονομάζεται πολύτροπη ίνα (MMF: MULti ModeFiber). Η διάμετρος του πυρήνα είναι 50μm και επειδή ο τρόπος μετάδοσης μπορεί να φτάσει αρκετές εκατοντάδες, σε σύγκριση με το SMF, το εύρος ζώνης μετάδοσης κυριαρχείται κυρίως από την τροπική διασπορά. Ιστορικά, έχει χρησιμοποιηθεί για μετάδοση σε μικρές αποστάσεις σε καλωδιακή τηλεόραση και συστήματα επικοινωνίας. Από την εμφάνιση της ίνας SMF, φαίνεται να έχει σχηματίσει ένα ιστορικό προϊόν. Αλλά στην πραγματικότητα, επειδή το MMF έχει μεγαλύτερη διάμετρο πυρήνα από το SMF και συνδυάζεται ευκολότερα με πηγές φωτός όπως τα LED, έχει περισσότερα πλεονεκτήματα σε πολλά LAN. Ως εκ τούτου, το MMF εξακολουθεί να λαμβάνει ξανά την προσοχή στον τομέα της επικοινωνίας σε κοντινές αποστάσεις. Όταν το MMF ταξινομείται σύμφωνα με την κατανομή του δείκτη διάθλασης, υπάρχουν δύο τύποι: τύπος βαθμίδας (GI) και τύπος βήματος (SI). Ο δείκτης διάθλασης του τύπου GI είναι ο υψηλότερος στο κέντρο του πυρήνα και σταδιακά μειώνεται κατά μήκος της επένδυσης. Καθώς το κύμα φωτός τύπου SI ανακλάται στην οπτική ίνα, δημιουργείται η χρονική διαφορά κάθε διαδρομής φωτός, η οποία προκαλεί παραμόρφωση του εκπεμπόμενου κύματος φωτός και το χρωματικό σοκ είναι μεγάλο. Ως αποτέλεσμα, το εύρος ζώνης μετάδοσης περιορίζεται και υπάρχουν επί του παρόντος λιγότερες εφαρμογές MMF τύπου SI.
Μετατοπισμένη ίνα διασποράς
Όταν το μήκος κύματος λειτουργίας μιας ίνας μονής λειτουργίας είναι 1,3 Pm, η διάμετρος του πεδίου λειτουργίας είναι περίπου 9 Pm και η απώλεια μετάδοσης είναι περίπου 0,3 dB/km. Αυτή τη στιγμή, το μήκος κύματος μηδενικής διασποράς είναι ακριβώς στη 1,3 μ.μ. Μεταξύ των οπτικών ινών χαλαζία, η απώλεια μετάδοσης στο τμήμα 1.55 μ.μ. είναι η μικρότερη (περίπου 0,2 dB/km) από την πρώτη ύλη. Εφόσον ο πρακτικός ενισχυτής ινών με πρόσμειξη ερβίου (EDFA) λειτουργεί στη ζώνη 1.55 μ.μ., εάν μπορεί να επιτευχθεί μηδενική διασπορά σε αυτή τη ζώνη, θα είναι πιο ευνοϊκό για την εφαρμογή μετάδοσης μεγάλων αποστάσεων στη ζώνη 1.55 μ.μ. Επομένως, χρησιμοποιώντας έξυπνα τα σύνθετα χαρακτηριστικά μετατόπισης της διασποράς του υλικού χαλαζία στο ινώδες υλικό και τη διασπορά της δομής του πυρήνα, η αρχική μηδενική διασπορά του τμήματος 1,3 Pm μπορεί να μετατοπιστεί στο τμήμα 1,55 μ.μ. για να αποτελέσει μηδενική διασπορά. Ως εκ τούτου, ονομάζεται Dispersion Shifted Fiber (DSF: DispersionShifted Fiber). Η μέθοδος αύξησης της δομικής διασποράς είναι κυρίως η βελτίωση της απόδοσης κατανομής του δείκτη διάθλασης του πυρήνα. Στη μετάδοση οπτικής επικοινωνίας σε μεγάλες αποστάσεις, η μηδενική διασπορά ινών είναι σημαντική, αλλά όχι η μοναδική. Άλλες ιδιότητες περιλαμβάνουν χαμηλή απώλεια, εύκολη σύνδεση, σχηματισμό καλωδίου ή μικρές αλλαγές στα χαρακτηριστικά κατά την εργασία (συμπεριλαμβανομένων των επιπτώσεων της κάμψης, του τεντώματος και των περιβαλλοντικών αλλαγών). Το DSF έχει σχεδιαστεί για να εξετάζει πλήρως αυτούς τους παράγοντες.
Επίπεδη ίνα διασποράς
Το Dispersion Shifted Fiber (DSF) είναι μια ίνα μονής λειτουργίας σχεδιασμένη με μηδενική διασπορά στη ζώνη 1.55 μ.μ. Η πεπλατυσμένη ίνα διασποράς (DFF: Dispersion Flattened Fiber) έχει μεγάλο εύρος μήκους κύματος από 1,3 μ.μ. έως 1,55 μ.μ. Η διασπορά μπορεί να γίνει πολύ χαμηλή και η ίνα που επιτυγχάνει σχεδόν μηδενική διασπορά ονομάζεται DFF. Επειδή το DFF πρέπει να μειώσει τη διασπορά στην περιοχή από 1,3 μ.μ. έως 1,55 μ.μ. Είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί ένας περίπλοκος σχεδιασμός για την κατανομή του δείκτη διάθλασης της οπτικής ίνας. Ωστόσο, αυτό το είδος ίνας είναι πολύ κατάλληλο για γραμμές πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (WDM). Επειδή η διαδικασία της ίνας DFF είναι πιο περίπλοκη, το κόστος είναι πιο ακριβό. Στο μέλλον, καθώς αυξάνεται η παραγωγή, οι τιμές θα μειωθούν επίσης.
Ίνα αντιστάθμισης διασποράς
Για συστήματα κορμού που χρησιμοποιούν ίνες μονής λειτουργίας, τα περισσότερα από αυτά κατασκευάζονται με χρήση ινών με μηδενική διασπορά στη ζώνη 1,3 μ.μ. Ωστόσο, τώρα η μικρότερη απώλεια είναι 1.55 μ.μ. Λόγω της πρακτικής χρήσης του EDFA, θα ήταν πολύ ωφέλιμο εάν το μήκος κύματος 1,55 μ.μ. μπορεί να λειτουργήσει σε μια ίνα μηδενικής διασποράς 1,3 μ.μ. Επειδή, στην ίνα μηδενικής διασποράς 1,3 Pm, η διασπορά στη ζώνη 1,55 Pm είναι περίπου 16 ps/km/nm. Εάν ένα τμήμα ίνας με το αντίθετο πρόσημο της διασποράς εισαχθεί σε αυτή τη γραμμή οπτικών ινών, η διασπορά ολόκληρης της γραμμής οπτικής ίνας μπορεί να μηδενιστεί. Η ίνα που χρησιμοποιείται για το σκοπό αυτό ονομάζεται ίνα αντιστάθμισης διασποράς (DCF: DisPersion Compe-nsation Fiber). Σε σύγκριση με την τυπική ίνα μηδενικής διασποράς 1,3 μ.μ., το DCF έχει λεπτότερη διάμετρο πυρήνα και μεγαλύτερη διαφορά δείκτη διάθλασης. Το DCF είναι επίσης σημαντικό μέρος των οπτικών γραμμών WDM.
Ίνα διατήρησης πόλωσης
Τα κύματα φωτός που διαδίδονται στην οπτική ίνα έχουν τις ιδιότητες των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, επομένως, εκτός από τη βασική απλή λειτουργία κυμάτων φωτός, υπάρχουν ουσιαστικά δύο ορθογώνιοι τρόποι κατανομής του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου (TE, TM). Γενικά, επειδή η δομή του τμήματος της ίνας είναι κυκλικά συμμετρική, οι σταθερές διάδοσης των δύο τρόπων πόλωσης είναι ίσες και τα δύο πολωμένα φώτα δεν παρεμβαίνουν μεταξύ τους. Ωστόσο, στην πραγματικότητα, η ίνα δεν είναι εντελώς κυκλικά συμμετρική. Οι συνδυαστικοί παράγοντες μεταξύ των τρόπων πόλωσης κατανέμονται ακανόνιστα στον οπτικό άξονα. Η διασπορά που προκαλείται από αυτή την αλλαγή στο πολωμένο φως ονομάζεται Διασπορά Λειτουργίας Πόλωσης (PMD). Για την καλωδιακή τηλεόραση, η οποία διανέμει κυρίως εικόνες, ο αντίκτυπος δεν είναι πολύ μεγάλος, αλλά για ορισμένες υπηρεσίες που έχουν ειδικές απαιτήσεις για υπερευρεία ζώνη στο μέλλον, όπως:
① Όταν η ανίχνευση ετεροδύνης χρησιμοποιείται σε συνεκτική επικοινωνία, όταν η πόλωση των κυμάτων φωτός απαιτείται για να είναι πιο σταθερή.
②Όταν τα χαρακτηριστικά εισόδου και εξόδου του οπτικού εξοπλισμού σχετίζονται με την πόλωση.
③Όταν φτιάχνετε οπτικούς συζεύκτες και πολωτές ή αποπολωτές που διατηρούν την πόλωση κ.λπ.
④ Κατασκευάστε αισθητήρες οπτικών ινών που χρησιμοποιούν παρεμβολές φωτός κ.λπ.,
Όπου η πόλωση απαιτείται να διατηρηθεί σταθερή, η ίνα που έχει τροποποιηθεί για να παραμείνει αμετάβλητη η κατάσταση πόλωσης ονομάζεται ίνα διατήρησης πόλωσης (PMF: ίνα διατήρησης πόλωσης) ή ίνα σταθερής πόλωσης.
Διδιαθλαστική ίνα
Η διθλακτική ίνα αναφέρεται σε μια ίνα μονής λειτουργίας που μπορεί να μεταδώσει δύο εγγενείς τρόπους πόλωσης που είναι ορθογώνιες μεταξύ τους. Το φαινόμενο ότι ο δείκτης διάθλασης μεταβάλλεται ανάλογα με την κατεύθυνση της απόκλισης ονομάζεται διπλή διάθλαση. Ονομάζεται επίσης ίνα PANDA, δηλαδή ίνα πόλωσης-συντήρησης ΚΑΙ μείωσης της απορρόφησης. Είναι διατεταγμένο σε δύο εγκάρσιες κατευθύνσεις του πυρήνα, με γυάλινο τμήμα με μεγάλο συντελεστή θερμικής διαστολής και κυκλική διατομή. Στη διαδικασία τραβήγματος ινών σε υψηλή θερμοκρασία, αυτά τα μέρη συρρικνώνονται, με αποτέλεσμα να τεντώνονται στην κατεύθυνση y του πυρήνα και ταυτόχρονα σε θλιπτική τάση στην κατεύθυνση x. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα φωτοελαστικό αποτέλεσμα του υλικού της ίνας και μια διαφορά στο δείκτη διάθλασης στην κατεύθυνση Χ και στην κατεύθυνση y. Σύμφωνα με αυτή την αρχή, επιτυγχάνεται το αποτέλεσμα της διατήρησης της πόλωσης σταθερή.
Ίνα κατά του κακού περιβάλλοντος
Η κανονική θερμοκρασία περιβάλλοντος εργασίας της οπτικής ίνας για επικοινωνία μπορεί να είναι μεταξύ -40℃ και +60℃ και ο σχεδιασμός βασίζεται επίσης στην προϋπόθεση ότι δεν εκτίθεται σε μεγάλη ποσότητα ακτινοβολίας. Αντίθετα, για τη χαμηλότερη ή υψηλότερη θερμοκρασία και το σκληρό περιβάλλον που μπορεί να υποβληθεί σε υψηλή πίεση ή εξωτερική δύναμη και να εκτεθεί σε ακτινοβολία, η ίνα που μπορεί επίσης να λειτουργήσει ονομάζεται ίνα ανθεκτική σε σκληρή κατάσταση (Hard Condition Resistant Fiber). Γενικά, για να προστατευθεί μηχανικά η επιφάνεια της οπτικής ίνας, επικαλύπτεται ένα επιπλέον στρώμα πλαστικού. Ωστόσο, όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, η προστατευτική λειτουργία του πλαστικού μειώνεται, γεγονός που περιορίζει τη θερμοκρασία χρήσης. Εάν μεταβείτε σε πλαστικά ανθεκτικά στη θερμότητα, όπως τεφλόν (τεφλόν) και άλλες ρητίνες, μπορείτε να εργαστείτε στους 300°C. Υπάρχουν επίσης μέταλλα όπως το νικέλιο (Ni) και το αλουμίνιο (Al) επικαλυμμένα στην επιφάνεια του γυαλιού χαλαζία. Αυτό το είδος ίνας ονομάζεται Heat Resistant Fiber (Heat Resistant Fiber). Επιπλέον, όταν η οπτική ίνα ακτινοβοληθεί από ακτινοβολία, η οπτική απώλεια θα αυξηθεί. Αυτό συμβαίνει επειδή όταν το γυαλί χαλαζία εκτίθεται σε ακτινοβολία, θα εμφανιστούν δομικά ελαττώματα (που ονομάζεται επίσης κέντρο χρώματος: Κέντρο χρώματος) και η απώλεια θα αυξηθεί ειδικά στο μήκος κύματος 0,4 έως 0,7 μ.μ. Η μέθοδος πρόληψης είναι η μετάβαση σε γυαλί χαλαζία με πρόσμιξη OH ή στοιχείο F, το οποίο μπορεί να καταστείλει τα ελαττώματα απώλειας που προκαλούνται από την ακτινοβολία. Αυτό το είδος ίνας ονομάζεται Radiation Resistant Fiber και χρησιμοποιείται κυρίως σε κάτοπτρα οπτικών ινών για την παρακολούθηση πυρηνικών σταθμών παραγωγής ενέργειας.
Ερμητική επικαλυμμένη ίνα
Προκειμένου να διατηρηθεί η μακροπρόθεσμη σταθερότητα της μηχανικής αντοχής και της απώλειας της οπτικής ίνας, η γυάλινη επιφάνεια επικαλύπτεται με ανόργανα υλικά όπως καρβίδιο του πυριτίου (SiC), καρβίδιο τιτανίου (TiC) και άνθρακα (C) για την αποφυγή νερού και το υδρογόνο από το εξωτερικό. Διάχυση της παραγόμενης οπτικής ίνας (HCF Hermetically Coated Fiber). Επί του παρόντος, χρησιμοποιείται συνήθως στη διαδικασία παραγωγής χημικής εναπόθεσης ατμών (CVD) για τη χρήση ενός στρώματος άνθρακα για συσσώρευση σε υψηλή ταχύτητα για την επίτευξη επαρκούς στεγανοποιητικού αποτελέσματος. Αυτή η επικαλυμμένη με άνθρακα οπτική ίνα (CCF) μπορεί να αποκόψει αποτελεσματικά την εισβολή της οπτικής ίνας από εξωτερικά μόρια υδρογόνου. Αναφέρεται ότι μπορεί να διατηρηθεί για 20 χρόνια χωρίς αυξανόμενες απώλειες σε περιβάλλον υδρογόνου σε θερμοκρασία δωματίου. Φυσικά, ο συντελεστής κόπωσής του (Fatigue Parameter) μπορεί να φτάσει πάνω από 200 στην αποφυγή της εισβολής υγρασίας και στην καθυστέρηση της διαδικασίας κόπωσης της μηχανικής αντοχής. Επομένως, το HCF χρησιμοποιείται σε συστήματα που απαιτούν υψηλή αξιοπιστία σε σκληρά περιβάλλοντα, όπως τα υποθαλάσσια οπτικά καλώδια.
Ίνα επικαλυμμένα με άνθρακα
Μια οπτική ίνα επικαλυμμένη με ένα φιλμ άνθρακα στην επιφάνεια μιας οπτικής ίνας χαλαζία ονομάζεται ίνα επικαλυμμένη με άνθρακα (CCF: Carbon Coated Fiber). Ο μηχανισμός είναι η χρήση ενός πυκνού φιλμ άνθρακα για την απομόνωση της επιφάνειας της οπτικής ίνας από τον έξω κόσμο για τη βελτίωση της απώλειας μηχανικής κόπωσης της οπτικής ίνας και την αύξηση της απώλειας μορίων υδρογόνου. Το CCF είναι ένας τύπος οπτικής ίνας με ερμητική επίστρωση (HCF).
Οπτική ίνα με μεταλλική επίστρωση
Το Metal Coated Fiber (Metal Coated Fiber) είναι μια οπτική ίνα επικαλυμμένη με ένα μεταλλικό στρώμα όπως Ni, Cu, Al, κ.λπ. στην επιφάνεια της οπτικής ίνας. Υπάρχουν επίσης πλαστικές επιστρώσεις στο εξωτερικό της μεταλλικής στρώσης με σκοπό τη βελτίωση της αντοχής στη θερμότητα και τη διάθεση για ενεργοποίηση και συγκόλληση. Είναι μια από τις οπτικές ίνες κατά του κακού περιβάλλοντος και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως εξάρτημα ηλεκτρονικών κυκλωμάτων. Τα πρώτα προϊόντα κατασκευάζονταν με επίστρωση λιωμένου μετάλλου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδίασης. Επειδή αυτή η μέθοδος έχει πολύ μεγάλη διαφορά στον συντελεστή διαστολής μεταξύ γυαλιού και μετάλλου, θα αυξήσει τη μικρή απώλεια κάμψης και ο πρακτικός ρυθμός δεν είναι υψηλός. Πρόσφατα, λόγω της επιτυχίας της μεθόδου μη ηλεκτρολυτικής επίστρωσης χαμηλών απωλειών στην επιφάνεια της γυάλινης οπτικής ίνας, η απόδοση έχει βελτιωθεί σημαντικά.
Ντοπαρισμένες ίνες σπανίων γαιών
Στον πυρήνα της ίνας, η ίνα είναι ντοπαρισμένη με στοιχεία σπάνιων γαιών όπως Er, Nd και Pr. Το 1985, ο Payne του Πανεπιστημίου του Σαουθάμπτον στο Ηνωμένο Βασίλειο ανακάλυψε για πρώτη φορά ότι το Rare Earth DoPed Fiber (Rare Earth DoPed Fiber) είχε το φαινόμενο της ταλάντωσης με λέιζερ και της ενίσχυσης του φωτός. Ως εκ τούτου, από τότε, το πέπλο της ενίσχυσης του φωτός όπως το δόλωμα έχει αποκαλυφθεί. Το EDFA 1.55 μ.μ. που είναι πλέον πρακτικό είναι η χρήση ίνας μονής λειτουργίας με προσθήκη δολώματος και η χρήση λέιζερ 1.47 μ.μ. για διέγερση για να επιτευχθεί ενίσχυση οπτικού σήματος 1.55 μ.μ. Επιπλέον, είναι υπό ανάπτυξη ενισχυτές ινών φθορίου με πρόσμειξη σφάλματος (PDFA).
Ίνα Raman
Το φαινόμενο Raman σημαίνει ότι όταν το μονοχρωματικό φως της συχνότητας f προβάλλεται σε μια ουσία, θα εμφανιστεί σκεδαζόμενο φως συχνότητας f±fR και f±2fR εκτός της συχνότητας f στο σκεδαζόμενο φως. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται φαινόμενο Raman. . Επειδή παράγεται από την ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ της μοριακής κίνησης της ουσίας και της κίνησης του πλέγματος. Όταν μια ουσία απορροφά ενέργεια, ο αριθμός των δονήσεων του φωτός γίνεται μικρότερος και το διάσπαρτο φως ονομάζεται γραμμή στόκων. Αντίστροφα, το σκεδαζόμενο φως που λαμβάνει ενέργεια από την ύλη και αυξάνει τον αριθμό των κραδασμών ονομάζεται γραμμή anti-Stokes. Επομένως, η απόκλιση FR του αριθμού δόνησης αντανακλά το επίπεδο ενέργειας και μπορεί να δείξει την τιμή που είναι εγγενής στην ουσία. Η ίνα που κατασκευάζεται με τη χρήση αυτού του μη γραμμικού μέσου ονομάζεται Ίνα Raman (RF: Raman Fiber). Προκειμένου να περιοριστεί το φως στον πυρήνα της μικρής ίνας για διάδοση σε μεγάλες αποστάσεις, θα εμφανιστεί το φαινόμενο αλληλεπίδρασης μεταξύ φωτός και ύλης, το οποίο μπορεί να κάνει την κυματομορφή του σήματος χωρίς παραμόρφωση και να πραγματοποιήσει μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις. Όταν το φως εισόδου ενισχυθεί, θα ληφθεί συνεκτικό επαγόμενο διάσπαρτο φως. Τα λέιζερ ινών Raman χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση του σκεδαζόμενου φωτός Raman, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγές ενέργειας για φασματοσκοπική μέτρηση και δοκιμή διασποράς ινών. Επιπλέον, η επαγόμενη σκέδαση Raman, στην επικοινωνία μεγάλων αποστάσεων της οπτικής ίνας, είναι υπό μελέτη ως οπτικός ενισχυτής.
Εκκεντρική ίνα
Ο πυρήνας της τυπικής οπτικής ίνας τοποθετείται στο κέντρο της επένδυσης και το σχήμα διατομής του πυρήνα και της επένδυσης είναι ομόκεντρο. Ωστόσο, λόγω διαφορετικών χρήσεων, υπάρχουν επίσης περιπτώσεις όπου η θέση του πυρήνα, το σχήμα του πυρήνα και το σχήμα της επένδυσης μετατρέπονται σε διαφορετικές καταστάσεις ή η επένδυση είναι διάτρητη για να σχηματίσει μια δομή ειδικού σχήματος. Σε σύγκριση με τις τυπικές οπτικές ίνες, αυτές οι οπτικές ίνες ονομάζονται οπτικές ίνες ειδικού σχήματος. Excentric Core Fiber (Excentric Core Fiber), είναι ένα είδος ίνας ειδικού σχήματος. Ο πυρήνας τοποθετείται εκτός κέντρου και κοντά στην έκκεντρη θέση της εξωτερικής γραμμής της επένδυσης. Δεδομένου ότι ο πυρήνας είναι κοντά στην επιφάνεια, μέρος του πεδίου φωτός θα εξαπλωθεί πάνω από την επένδυση (αυτό που ονομάζεται Evanescent Wave). Χρησιμοποιώντας αυτό το φαινόμενο, μπορεί να ανιχνευθεί η παρουσία ή η απουσία προσκολλημένων ουσιών και οι αλλαγές στον δείκτη διάθλασης. Η έκκεντρη ίνα (ECF) χρησιμοποιείται κυρίως ως αισθητήρας οπτικών ινών για την ανίχνευση ουσιών. Σε συνδυασμό με τη μέθοδο δοκιμής οπτικού ανακλασόμετρου πεδίου χρόνου (OTDR), μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως αισθητήρας διανομής.
Φωτεινή ίνα
Χρησιμοποιήστε οπτική ίνα από φθορίζον υλικό. Είναι ένα μέρος του φθορισμού που δημιουργείται όταν ακτινοβολείται από κύματα φωτός όπως ακτινοβολία, υπεριώδεις ακτίνες κ.λπ., το οποίο μπορεί να μεταδοθεί μέσω της οπτικής ίνας κλείνοντας την οπτική ίνα. Φωτεινής ίνα (Luminescent Fiber) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση ακτινοβολίας και υπεριωδών ακτίνων, καθώς και μετατροπής μήκους κύματος ή ως αισθητήρας θερμοκρασίας, χημικός αισθητήρας. Ονομάζεται και Ίνα Σπινθηρισμού στην ανίχνευση ακτινοβολίας. Από την άποψη των φθοριζόντων υλικών και του ντόπινγκ, αναπτύσσονται πλαστικές οπτικές ίνες.
Ίνα πολλαπλών πυρήνων
Μια κανονική οπτική ίνα αποτελείται από μια περιοχή πυρήνα και μια περιοχή επένδυσης που την περιβάλλει. Ωστόσο, το Multi Core Fiber έχει πολλαπλούς πυρήνες σε μια κοινή περιοχή επένδυσης. Λόγω της εγγύτητας των πυρήνων μεταξύ τους, υπάρχουν δύο λειτουργίες. Το ένα είναι ότι η απόσταση του πυρήνα είναι μεγάλη, δηλαδή δεν υπάρχει δομή οπτικής σύζευξης. Αυτό το είδος οπτικής ίνας μπορεί να αυξήσει την πυκνότητα ολοκλήρωσης ανά μονάδα επιφάνειας της γραμμής μεταφοράς. Στις οπτικές επικοινωνίες, μπορούν να κατασκευαστούν καλώδια κορδέλας με πολλαπλούς πυρήνες, ενώ σε πεδία μη επικοινωνίας, ως δέσμες εικόνας οπτικών ινών, κατασκευάζονται χιλιάδες πυρήνες. Το δεύτερο είναι να κλείσει η απόσταση μεταξύ των πυρήνων, γεγονός που μπορεί να παράγει σύζευξη ελαφρών κυμάτων. Χρησιμοποιώντας αυτήν την αρχή, αναπτύσσεται ένας αισθητήρας διπλού πυρήνα ή μια συσκευή οπτικού κυκλώματος.
Κοίλη ίνα
Η οπτική ίνα κατασκευάζεται σε έναν κοίλο πυρήνα για να σχηματίσει έναν κυλινδρικό χώρο. Η οπτική ίνα που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση φωτός ονομάζεται κοίλη ίνα (Hollow Fiber). Η κούφια οπτική ίνα χρησιμοποιείται κυρίως για μετάδοση ενέργειας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μετάδοση ενέργειας ακτίνων Χ, υπεριώδους και υπερύθρου φωτός. Υπάρχουν δύο τύποι δομών με κοίλες ίνες: ο ένας είναι να διαμορφώσετε το γυαλί σε κυλινδρικό σχήμα και οι αρχές του πυρήνα και της επένδυσης είναι οι ίδιες με εκείνες του τύπου βήματος. Χρησιμοποιήστε τη συνολική αντανάκλαση του φωτός μεταξύ του αέρα και του γυαλιού για να εξαπλωθεί. Δεδομένου ότι το μεγαλύτερο μέρος του φωτός μπορεί να μεταδοθεί στον αέρα χωρίς απώλεια, έχει τη λειτουργία της διάδοσης μιας ορισμένης απόστασης. Το δεύτερο είναι να γίνει η ανάκλαση της εσωτερικής επιφάνειας του κυλίνδρου κοντά στο 1, για να μειωθεί η απώλεια ανάκλασης. Προκειμένου να βελτιωθεί η ανακλαστικότητα, τοποθετείται ένα διηλεκτρικό στη λάμπα για να μειώσει την απώλεια στην περιοχή μήκους κύματος εργασίας. Για παράδειγμα, η απώλεια μήκους κύματος 10,6 μ.μ. μπορεί να φτάσει αρκετά dB/m.
Πολυμερές
Σύμφωνα με το υλικό, υπάρχουν ανόργανες οπτικές ίνες και πολυμερείς οπτικές ίνες. Το πρώτο χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία. Τα ανόργανα υλικά οπτικών ινών χωρίζονται σε δύο τύπους: μονοσυστατικού και πολλαπλών συστατικών. Το μεμονωμένο συστατικό είναι ο χαλαζίας και οι κύριες πρώτες ύλες είναι το τετραχλωριούχο πυρίτιο, ο οξυχλωριούχος φώσφορος και το τριβρωμιούχο βόριο. Η καθαρότητά του απαιτεί η περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες των ιόντων μετάλλων μεταπτώσεως όπως ο χαλκός, ο σίδηρος, το κοβάλτιο, το νικέλιο, το μαγγάνιο, το χρώμιο και το βανάδιο να είναι μικρότερη από 10ppb. Επιπλέον, η απαίτηση ιόντων ΟΗ είναι μικρότερη από 10ppb. Οι ίνες χαλαζία έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως. Υπάρχουν πολλές πολυσυστατικές πρώτες ύλες, κυρίως διοξείδιο του πυριτίου, τριοξείδιο του βορίου, νιτρικό νάτριο, οξείδιο του θαλλίου και ούτω καθεξής. Αυτό το υλικό δεν είναι ακόμη δημοφιλές. Η πολυμερής οπτική ίνα είναι μια οπτική ίνα κατασκευασμένη από διαφανές πολυμερές, το οποίο αποτελείται από υλικό πυρήνα ινών και υλικό θήκης. Το υλικό του πυρήνα είναι μια ίνα κατασκευασμένη από υψηλής καθαρότητας και υψηλής διαπερατότητας μεθακρυλικό πολυμεθυλεστέρα ή πολυστυρένιο και το εξωτερικό στρώμα είναι ένα πολυμερές ή οργανικό πολυμερές πυριτίου που περιέχει φθόριο.
Η οπτική απώλεια της πολυμερούς οπτικής ίνας είναι σχετικά υψηλή. Το 1982, η Japan Telegraph and Telegraph Company χρησιμοποίησε νήμα πολυμερούς δευτεριωμένου μεθακρυλικού μεθυλεστέρα ως υλικό πυρήνα και ο ρυθμός οπτικής απώλειας μειώθηκε στα 20dB/km. Ωστόσο, το χαρακτηριστικό της πολυμερούς οπτικής ίνας είναι ότι μπορεί να κάνει μεγάλο μέγεθος, μεγάλο αριθμητικό άνοιγμα οπτικής ίνας, υψηλή απόδοση σύζευξης πηγής φωτός, καλή ευελιξία, ελαφριά κάμψη δεν επηρεάζει την ικανότητα καθοδήγησης φωτός, εύκολη διάταξη και συγκόλληση, εύκολη στη χρήση και χαμηλό κόστος. Ωστόσο, η οπτική απώλεια είναι μεγάλη και μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε μικρές αποστάσεις. Η οπτική ίνα με οπτική απώλεια 10-100dB/km μπορεί να μεταδώσει εκατοντάδες μέτρα
Ίνα Διατήρησης Πόλωσης
Ίνα διατήρησης πόλωσης: Η ίνα διατήρησης πόλωσης μεταδίδει γραμμικά πολωμένο φως, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορους τομείς της εθνικής οικονομίας, όπως η αεροδιαστημική, η αεροπορία, η ναυσιπλοΐα, η βιομηχανική τεχνολογία κατασκευής και οι επικοινωνίες. Στον αισθητήρα συμβολομετρικών ινών που βασίζεται στην οπτική συνεκτική ανίχνευση, η χρήση ίνας διατήρησης πόλωσης μπορεί να διασφαλίσει ότι η γραμμική κατεύθυνση πόλωσης παραμένει αμετάβλητη, να βελτιώσει τη συνεκτική αναλογία σήματος προς θόρυβο και να επιτύχει μέτρηση υψηλής ακρίβειας φυσικών μεγεθών. Ως ειδικός τύπος οπτικής ίνας, η ίνα διατήρησης πόλωσης χρησιμοποιείται κυρίως σε αισθητήρες όπως γυροσκόπια οπτικών ινών, υδρόφωνα οπτικών ινών και συστήματα επικοινωνίας οπτικών ινών όπως DWDM και EDFA. Επειδή τα γυροσκόπια οπτικών ινών και τα υδρόφωνα οπτικών ινών μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη στρατιωτική αδρανειακή πλοήγηση και σόναρ, είναι προϊόντα υψηλής τεχνολογίας και οι ίνες που διατηρούν την πόλωση είναι το βασικό συστατικό τους, επομένως οι ίνες διατήρησης πόλωσης έχουν συμπεριληφθεί στον κατάλογο των εμπάργκο κατά της Κίνας από τις δυτικές αναπτυγμένες χώρες. Στη διαδικασία σχεδίασης της ίνας διατήρησης πόλωσης, λόγω των δομικών ελαττωμάτων που δημιουργούνται μέσα στην ίνα, η απόδοση διατήρησης της πόλωσης θα μειωθεί. Δηλαδή, όταν το γραμμικά πολωμένο φως μεταδίδεται κατά μήκος ενός χαρακτηριστικού άξονα της ίνας, μέρος του οπτικού σήματος θα συζευχθεί σε έναν άλλο. Αυτό το ελάττωμα επηρεάζει το φαινόμενο διπλής διάθλασης στην ίνα. Σε μια ίνα διατήρησης πόλωσης, όσο ισχυρότερο είναι το φαινόμενο διπλής διάθλασης και όσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος, τόσο καλύτερα διατηρείται η κατάσταση πόλωσης του εκπεμπόμενου φωτός.
Κατεύθυνση εφαρμογής και μελλοντικής ανάπτυξης της ίνας διατήρησης πόλωσης
Οι οπτικές ίνες που διατηρούν την πόλωση θα έχουν μεγαλύτερη ζήτηση στην αγορά τα επόμενα χρόνια. Με την ταχεία ανάπτυξη των νέων τεχνολογιών στον κόσμο και τη συνεχή ανάπτυξη νέων προϊόντων, οι οπτικές ίνες διατήρησης της πόλωσης θα αναπτυχθούν προς τις ακόλουθες κατευθύνσεις:
(1) Χρησιμοποιήστε τη νέα τεχνολογία της φωτονικής κρυσταλλικής ίνας για την κατασκευή ενός νέου τύπου ίνας υψηλής απόδοσης που διατηρεί την πόλωση.
(2) Ανάπτυξη οπτικών ινών προσαρμοζόμενης στη θερμοκρασία πόλωσης-διατήρησης για την κάλυψη των απαιτήσεων της αεροδιαστημικής και άλλων τομέων.
(3) Ανάπτυξη διάφορων ινών διατήρησης πόλωσης με πρόσμειξη σπάνιων γαιών για την κάλυψη των αναγκών των οπτικών ενισχυτών και άλλων εφαρμογών συσκευών.
(4) Ανάπτυξη ίνας διατήρησης πόλωσης φθορίου για την προώθηση της ανάπτυξης τεχνολογίας παρεμβολής οπτικών ινών στον τομέα της τεχνολογίας υπέρυθρης αστρονομίας.
(5) Ίνα διατήρησης πόλωσης χαμηλής εξασθένησης: Με τη συνεχή βελτίωση της τεχνολογίας ινών μονής λειτουργίας, η απώλεια, η διασπορά υλικού και η διασπορά κυματοδηγού δεν είναι πλέον οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την επικοινωνία ινών και η διασπορά τρόπου πόλωσης (PMD) της απλής η ίνα λειτουργίας έχει γίνει σταδιακά περιορισμός Το πιο σοβαρό σημείο συμφόρησης της ποιότητας επικοινωνίας οπτικών ινών είναι ιδιαίτερα εμφανές σε συστήματα επικοινωνίας οπτικών ινών υψηλής ταχύτητας 10 Gbit/s και άνω.
(6) Χρησιμοποιήστε το φαινόμενο Kerr και το εφέ περιστροφής Faraday για την κατασκευή συσκευών πολωμένου φωτός.
Επιπλέον, σύμφωνα με τις διαφορετικές κεφαλές ινών, υπάρχουν: C-Lens. G-Lens. Πράσινος φακός
Αναδιπλούμενες κοινές προδιαγραφές οπτικών ινών
Μονή λειτουργία: 8/125μm, 9/125μm, 10/125μm
Multimode: 50/125μm, Ευρωπαϊκό πρότυπο
62,5/125μm, αμερικανικό πρότυπο
Βιομηχανικά, ιατρικά και δίκτυα χαμηλής ταχύτητας: 100/140μm, 200/230μm
Πλαστικό: 98/1000μm, που χρησιμοποιείται για έλεγχο αυτοκινήτου
