Оптичното влакно е съкращение на оптично влакно, влакно, изработено от стъкло или пластмаса, което може да се използва като инструмент за предаване на светлина. Принципът на предаване е'пълно отражение на светлината'. Бившите президенти на Китайския университет в Хонконг Гао Кун и Джордж А. Хокъм първи предложиха идеята, че оптичното влакно може да се използва за предаване на комуникация. Поради тази причина Гао Кун спечели Нобеловата награда за физика за 2009 г.
въвеждам
Малкото оптично влакно е капсулирано в пластмасова обвивка, така че да може да се огъва, без да се счупи. Обикновено предавателното устройство в единия край на оптичното влакно използва диод, излъчващ светлина (LED) или лазерен лъч за предаване на светлинни импулси към оптичното влакно, а приемащото устройство в другия край на оптичното влакно използва фоточувствителен елемент за откриване на импулсите.
В ежедневния живот, тъй като загубата на светлина в оптичните влакна е много по-ниска от тази на електричеството в проводниците, оптичните влакна се използват за предаване на информация на дълги разстояния.
Обикновено двата термина оптично влакно и оптичен кабел се бъркат. Повечето оптични влакна трябва да бъдат покрити с няколко слоя защитни конструкции преди употреба, а покритите кабели се наричат оптични кабели. Защитният слой и изолационният слой върху външния слой на оптичното влакно могат да предотвратят повреда на оптичното влакно от околната среда, като вода, пожар и токов удар. Оптичният кабел се разделя на: оптично влакно, буферен слой и покритие. Оптичното влакно е подобно на коаксиалния кабел, с изключение на това, че няма мрежест екран. В центъра е стъклената сърцевина, през която се разпространява светлината.
В многомодовото влакно диаметърът на сърцевината е 50 μm и 62,5 μm, които са приблизително еквивалентни на дебелината на човешка коса. Сърцевината на едномодовото влакно има диаметър от 8 μm до 10 μm. Ядрото е заобиколено от стъклена обвивка с по-нисък коефициент на пречупване от ядрото, за да задържи светлината вътре в ядрото. От външната страна има тънко пластмасово яке за защита на плика. Оптичните влакна обикновено са свързани и защитени с корпус. Сърцевината на влакното обикновено е двуслоен концентричен цилиндър с малко напречно сечение, изработено от кварцово стъкло. Той е крехък и лесен за счупване, така че е необходим външен защитен слой.
принцип
Светлина и нейните характеристики
1. Светлината е електромагнитна вълна
Обхватът на дължината на вълната на видимата светлина е 390 ~ 760 nm (нанометър). Частта, по-голяма от 760 nm, е инфрачервена светлина, а частта, по-малка от 390 nm, е ултравиолетова светлина. Оптичното влакно се използва в три вида: 850nm, 1310nm и 1550nm.
2. Пречупване, отразяване и пълно отражение на светлината.
Тъй като скоростта на разпространение на светлината в различните вещества е различна, когато светлината се излъчва от едно вещество в друго, пречупването и отражението се случват на границата на двете вещества. Освен това ъгълът на пречупената светлина се променя с ъгъла на падащата светлина. Когато ъгълът на падащата светлина достигне или надвиши определен ъгъл, пречупената светлина ще изчезне и цялата падаща светлина ще се отрази обратно, което е общото отражение на светлината. Различните материали имат различни ъгли на пречупване за светлина с една и съща дължина на вълната (тоест различните материали имат различен коефициент на пречупване), а един и същи материал има различни ъгли на пречупване за светлина с различни дължини на вълната. Комуникацията по оптични влакна се формира въз основа на горните принципи.
1. Структура на оптични влакна:
Голото влакно на оптичното влакно обикновено се разделя на три слоя: централната стъклена сърцевина с висок коефициент на пречупване (диаметърът на сърцевината обикновено е 50 или 62,5 μm), средната е облицовка от силициев диоксид с нисък индекс на пречупване (диаметърът обикновено е 125 μm), а най-външното е смолистото покритие за подсилване. Етаж.
2. Цифрова апертура на оптично влакно:
Светлината, падаща върху крайната повърхност на оптичното влакно, не може да бъде предадена изцяло от оптичното влакно, а само падащата светлина в рамките на определен ъглов диапазон. Този ъгъл се нарича числова апертура на влакното. По-голямата цифрова апертура на оптичното влакно е от полза за челната връзка на оптичното влакно. Оптичните влакна, произведени от различни производители, имат различни цифрови апертури (AT&T CORNING).
3. Видове оптично влакно:
Има много видове оптични влакна и необходимите функции и характеристики варират в зависимост от различните употреби. Въпреки това, принципите на проектиране и производство на оптични влакна за кабелна телевизия и комуникация са основно едни и същи, като например: ① малка загуба; ② определена честотна лента и малка дисперсия; ③ лесно окабеляване; ④ лесна интеграция; ⑤ висока надеждност; ⑥ сравнение на производството Просто; ⑦Евтин и така нататък. Класификацията на оптичните влакна е обобщена основно от работната дължина на вълната, разпределението на индекса на пречупване, режима на предаване, суровината и производствения метод. Ето примери за различни класификации, както следва.
(1) Работна дължина на вълната: ултравиолетово влакно, видимо влакно, близко инфрачервено влакно, инфрачервено влакно (0,85 μm, 1,3 μm, 1,55 μm).
(2) Разпределение на коефициента на пречупване: влакно тип стъпало (SI), влакно от тип близо до стъпка, влакно от класиран (GI) тип, други (като тип триъгълник, тип W, вдлъбнат тип и т.н.).
(3) Режим на предаване: едномодово влакно (включително влакно, поддържащо поляризацията и влакно без поляризация), многомодово влакно.
(4) Суровини: кварцови оптични влакна, многокомпонентни стъклени оптични влакна, пластмасови оптични влакна, композитни оптични влакна (като пластмасова облицовка, течна сърцевина и др.), инфрачервени материали и др. Според материала на покритието, може се разделят на неорганични материали (въглерод и др.), метални материали (мед, никел и др.) и пластмаси.
(5) Производствени методи: Предварителното пластифициране включва аксиално отлагане с парна фаза (VAD), химическо парно отлагане (CVD) и т.н., а методите за изтегляне на тел включват методите с прътова тръба и двоен тигел.
Силициево оптично влакно
Силициевото влакно е оптично влакно, в което силициевият диоксид (SiO2) е основната суровина, а разпределението на индекса на пречупване на сърцевината и обвивката се контролира според различни количества допинг. Оптичните влакна от серия кварц (стъкло) имат характеристиките на ниска консумация на енергия и широколентов достъп и сега се използват широко в кабелната телевизия и комуникационните системи.
Предимството на оптичното влакно от кварцово стъкло е ниската загуба. Когато дължината на вълната на светлината е 1.0～1.7μm (около 1.4μm), загубата е само 1dB/km, а най-ниската при 1.55μm е само 0.2dB/km.
Влакна, легирани с флуор
Допирани с флуор влакна са един от типичните продукти на силициевите влакна. Като цяло, в комуникационното оптично влакно с вълнова лента 1,3 μm, добавката, контролираща ядрото, е германиев диоксид (GeO2), а обвивката е направена от SiO2. Въпреки това, повечето от сърцевината на свързаните с флуор влакна използват SiO2, но флуорът е легиран в облицовката. Тъй като загубата на разсейване на Релей е явление на разсейване на светлината, причинено от промени в индекса на пречупване. Поради това е желателно да се образуват добавки с коефициенти на флуктуация на индекса на пречупване и по-малко е по-добре. Основният ефект на флуора е да намали индекса на пречупване на SIO2. Поради това често се използва за легиране на облицовката.
В сравнение с оптичните влакна от други суровини, кварцовите оптични влакна също имат широк спектър на пропускане на светлина от ултравиолетова светлина до близка до инфрачервена светлина. В допълнение към комуникационните цели, той може да се използва и в области като светлинен водач и предаване на изображения.
Инфрачервено влакно
Тъй като работната дължина на вълната на оптичното влакно от серия кварц е разработена в областта на оптичната комуникация, въпреки че се използва на по-късо разстояние на предаване, тя може да се използва само в 2μm. Поради тази причина може да работи в областта на по-дълги инфрачервени дължини на вълната, а разработеното оптично влакно се нарича инфрачервено оптично влакно. Инфрачервеното оптично влакно се използва главно за предаване на светлинна енергия. Например: измерване на температура, предаване на термични изображения, лечение с лазерен скалпел, обработка на топлинна енергия и т.н. Степента на проникване все още е ниска.
Композитни влакна
Сложното влакно е направено от суровина SiO2 и след това подходящо смесени оксиди като натриев оксид (Na2O), борен оксид (B2O3), калиев оксид (K2O) и други оксиди, за да се получи многокомпонентно стъклено влакно, което се характеризира с много -компонентно стъкло Има по-ниска точка на омекване от кварцовото стъкло и голяма разлика в индекса на пречупване между сърцевината и облицовката. Оптични ендоскопи, използвани главно в медицинските услуги.
CFC влакна
Флуоридно влакно Хлоридно влакно (Fluoride Fiber) е оптично влакно, изработено от флуоридно стъкло. Този материал от оптични влакна се нарича още ZBLAN (тоест, флуоридни стъклени материали като ZrF2), бариев флуорид (BaF2), лантанов флуорид (LaF3), алуминиев флуорид (AlF3) и натриев флуорид (NaF) са опростени в съкращение от, работи главно в услугата за оптично предаване на 2～10μm дължина на вълната. Тъй като ZBLAN има възможност за влакно със свръхниски загуби, разработването на осъществимост за влакно за комуникация на дълги разстояния е в ход, например: неговата теоретична най-ниска загуба, в Тя може да достигне 10-2～10-3dB/km при 3μm дължина на вълната, докато кварцовото влакно е между 0.15-0.16dB/Km при 1.55μm. Понастоящем ZBLAN влакното може да се използва само при 2.4～2.7 поради трудността за намаляване на загубите от разсейване. μm температурните сензори и предаването на термични изображения все още не са широко използвани. Напоследък, за да се използва ZBLAN за предаване на дълги разстояния, се разработва усилвател на влакна, легиран с празеодим 1,3 μm (PDFA).
Оптично влакно с пластмасово покритие
Plastic Clad Fiber (Plastic Clad Fiber) е влакно от стъпаловиден тип, в което като сърцевина се използва високочисто силициев диоксид, а пластмаса с коефициент на пречупване малко по-нисък от този на силициевия диоксид, като силикагел, се използва като облицовка . В сравнение със силициевите влакна, той има характеристиките на ядрото и висока цифрова апертура (NA). Поради това е лесно да се комбинира със светодиодния LED източник на светлина, а загубата е малка. Поради това е много подходящ за локална мрежа (LAN) и комуникация на къси разстояния.
Пластмасови оптични влакна
Това е оптично влакно, в което както сърцевината, така и обвивката са изработени от пластмаса (полимер). Ранните продукти са били използвани главно в оптичните комуникации за декорация и светлинно насочвано осветление и вериги за оптична връзка на къси разстояния. Суровините са основно органично стъкло (PMMA), полистирол (PS) и поликарбонат (PC). Загубата е ограничена от присъщата CH комбинирана структура на пластмасите, обикновено до десетки dB на км. За да се намалят загубите, се разработват и прилагат пластмаси от серия флуор. Тъй като диаметърът на сърцевината на пластмасовото оптично влакно е 1000 μm, което е 100 пъти по-голямо от едномодовото кварцово влакно, връзката е проста и е лесна за огъване и конструиране. През последните години, с напредъка на широколентовото разпространение, развитието на многомодови пластмасови оптични влакна със степенуван (GI) индекс на пречупване получи обществено внимание. Напоследък приложението е сравнително бързо във вътрешната LAN на автомобила' и може да се използва и в домашната LAN в бъдеще.
Едномодово влакно
Едномодово влакно Това се отнася до влакното, което може да предава само един режим на разпространение в работната дължина на вълната, обикновено наричано едномодово влакно (SMF: Single Mode Fiber). В момента това е най-широко използваното оптично влакно в кабелната телевизия и оптичните комуникации. Тъй като сърцевината на влакното е много тънка (около 10 μm) и показателят на пречупване е в стъпаловидно разпределение, когато нормализираният параметър на честота V е по-малък от 2,4, теоретично може да се образува само едномодово предаване. Освен това SMF няма многорежимна дисперсия. Не само, че честотната лента на предаване е по-широка от влакното с повече режим, но също така материалната дисперсия и структурната дисперсия на SMF се добавят и компенсират, а нейната синтезна характеристика образува характеристиката на нулева дисперсия, което прави честотната лента на предаване по-широка . В SMF има много видове поради разликите в добавките и производствените методи. DePr-essed Clad Fiber (DePr-essed Clad Fiber), неговата облицовка образува двойна структура, а облицовката, съседна на сърцевината, има по-нисък коефициент на пречупване от външната обърната облицовка.
Многомодово влакно
Многомодово влакно се отнася до влакното, в което възможният режим на разпространение на влакното е множество режими според работната дължина на вълната, наречено многомодово влакно (MMF: MULTi ModeFiber). Диаметърът на ядрото е 50 μm и тъй като режимът на предаване може да достигне няколко стотин, в сравнение със SMF, честотната лента на предаване е доминирана главно от модална дисперсия. Исторически той е бил използван за предаване на къси разстояния в кабелна телевизия и комуникационни системи. След появата на SMF влакното изглежда е формирал исторически продукт. Но всъщност, тъй като MMF има по-голям диаметър на ядрото от SMF и е по-лесно да се комбинира с източници на светлина като светодиоди, той има повече предимства в много LAN мрежи. Следователно, MMF все още получава внимание отново в областта на комуникацията на къси разстояния. Когато MMF се класифицира според разпределението на индекса на пречупване, има два типа: тип градиент (GI) и тип стъпка (SI). Коефициентът на пречупване от типа GI е най-висок в центъра на сърцевината и постепенно намалява по протежение на облицовката. Тъй като светлинната вълна тип SI се отразява в оптичното влакно, се генерира разликата във времето на всеки светлинен път, което причинява изкривяване на излъчваната светлинна вълна и цветният шок е голям. В резултат на това честотната лента на предаване се стеснява и в момента има по-малко приложения за MMF от SI-тип.
Дисперсионно изместено влакно
Когато работната дължина на вълната на едномодово влакно е 1,3 Pm, диаметърът на полето на режима е около 9 Pm, а загубата му при предаване е около 0,3 dB/km. По това време дължината на вълната с нулева дисперсия е точно в 13:30. Сред кварцовите оптични влакна загубата на предаване в секцията от 1,55 pm е най-малката (около 0,2 dB/km) от суровината. Тъй като практичният усилвател на влакна, легиран с ербий (EDFA) работи в обхвата 1.55 pm, ако може да се постигне нулева дисперсия в тази лента, това ще бъде по-благоприятно за прилагането на предаване на дълги разстояния в лентата от 1.55 pm. Следователно, чрез умело използване на композитните офсетни характеристики на дисперсията на кварцовия материал във влакнестия материал и дисперсията на структурата на сърцевината, първоначалната нулева дисперсия на секцията 1,3 Pm може да бъде изместена към 1,55 pm секцията, за да образува нулева дисперсия. Поради това се нарича влакно с изместване на дисперсия (DSF: DispersionShifted Fiber). Методът за увеличаване на структурната дисперсия е главно за подобряване на разпределението на индекса на пречупване на сърцевината. При предаването на дълги разстояния на оптичната комуникация нулевата дисперсия на влакната е важна, но не единствената. Други свойства включват ниска загуба, лесно свързване, образуване на кабел или малки промени в характеристиките по време на работа (включително ефектите от огъване, разтягане и промени в околната среда). DSF е проектиран да разглежда тези фактори изчерпателно.
Дисперсионни плоски влакна
Влакно с изместване на дисперсията (DSF) е едномодово влакно, проектирано с нулева дисперсия в обхвата на 1,55 pm. Дисперсионното сплескано влакно (DFF: Dispersion Flattened Fiber) има широк диапазон на дължина на вълната от 1,3 до 1,55 часа. Дисперсията може да се направи много ниска, а влакното, което постига почти нулева дисперсия, се нарича DFF. Защото DFF трябва да намали дисперсията в диапазона от 13:30 до 13:55. Необходимо е да се извърши сложен дизайн за разпределението на индекса на пречупване на оптичното влакно. Въпреки това, този вид влакно е много подходящ за линии за мултиплексиране по дължина на вълната (WDM). Тъй като процесът на DFF влакна е по-сложен, цената е по-скъпа. В бъдеще, с увеличаване на производството, цените също ще намаляват.
Влакно за компенсация на дисперсията
За магистрални системи, използващи едномодови влакна, повечето от тях са конструирани с помощта на влакна с нулева дисперсия в обхвата 1,3 pm. Сега обаче най-малката загуба е 13.55 часа. Поради практическото използване на EDFA, би било много полезно, ако дължината на вълната от 1,55 pm може да се управлява на влакно с нулева дисперсия от 1,3 pm. Тъй като във влакното с нулева дисперсия 1.3Pm дисперсията в лентата 1.55Pm е около 16ps/km/nm. Ако в тази оптична линия се вмъкне участък от влакно с противоположен знак на дисперсията, дисперсията на цялата оптична линия може да бъде нула. Влакното, използвано за тази цел, се нарича влакно за компенсиране на дисперсията (DCF: DisPersion Compe-nsation Fiber). В сравнение със стандартното влакно с нулева дисперсия 1,3 pm, DCF има по-тънък диаметър на сърцевината и по-голяма разлика в индекса на пречупване. DCF също е важна част от WDM оптичните линии.
Влакно, поддържащо поляризацията
Светлинните вълни, разпространяващи се в оптичното влакно, имат свойствата на електромагнитни вълни, така че в допълнение към основния единичен режим на светлинна вълна, има по същество два ортогонални режима на разпределение на електромагнитното поле (TE, TM). Като цяло, тъй като структурата на секцията на влакното е кръгово симетрична, константите на разпространение на двата поляризационни режима са равни и двете поляризирани светлини не си пречат една на друга. В действителност обаче влакното не е напълно кръгово симетрично. Комбиниращите фактори между поляризационните режими са неравномерно разпределени по оптичната ос. Дисперсията, причинена от тази промяна в поляризираната светлина, се нарича дисперсия на поляризационния режим (PMD). За кабелната телевизия, която основно разпространява изображения, въздействието не е твърде голямо, но за някои услуги, които имат специални изисквания за свръхшироколентов в бъдеще, като:
① Когато откриването на хетеродин се използва в кохерентна комуникация, когато се изисква поляризация на светлинните вълни да бъде по-стабилна;
②Когато входните и изходните характеристики на оптичното оборудване са свързани с поляризация;
③При изработване на поддържащи поляризацията оптични разклонители и поляризатори или деполяризатори и др.;
④ Направете сензори с оптични влакна, които използват светлинни смущения и др.,
Когато се изисква поляризацията да се поддържа постоянна, влакното, което е модифицирано, за да направи състоянието на поляризация непроменено, се нарича влакно, поддържащо поляризацията (PMF: влакно, поддържащо поляризацията) или влакно с фиксирана поляризация.
Двупречупващо влакно
Двупречупващо влакно се отнася до едномодово влакно, което може да предава два присъщи поляризационни режима, които са ортогонални един на друг. Явлението, че индексът на пречупване варира в зависимост от посоката на отклонение, се нарича двойно пречупване. Нарича се още PANDA влакно, тоест влакно, поддържащо поляризацията И влакно, което намалява абсорбцията. Разположен е в две напречни посоки на сърцевината, със стъклена част с голям коефициент на топлинно разширение и кръгло напречно сечение. В процеса на изтегляне на влакна при висока температура тези части се свиват, което води до разтягане в посоката у на сърцевината и в същото време напрежение на натиск в посока x. Това води до фотоеластичен ефект на влакнестия материал и разлика в индекса на пречупване в посока X и посока y. Съгласно този принцип се постига ефектът от поддържане на постоянна поляризация.
Влакно против лоша среда
Нормалната температура на работната среда на оптичното влакно за комуникация може да бъде между -40℃ и +60℃, а дизайнът също се основава на предпоставката, че не е изложен на голямо количество радиация. За разлика от това, за по-ниска или по-висока температура и суровата среда, която може да бъде подложена на високо налягане или външна сила и изложена на радиация, влакното, което също може да работи, се нарича влакно, устойчиво на твърдо състояние (Hard Condition Resistant Fiber). Като цяло, за да се защити механично повърхността на оптичното влакно, се нанася допълнителен слой пластмаса. Въпреки това, с повишаване на температурата, защитната функция на пластмасата намалява, което ограничава температурата на използване. Ако преминете към топлоустойчиви пластмаси, като тефлон (тефлон) и други смоли, можете да работите при 300°C. Има и метали като никел (Ni) и алуминий (Al), покрити върху повърхността на кварцовото стъкло. Този вид влакно се нарича топлоустойчиво влакно (топлоустойчиво влакно). Освен това, когато оптичното влакно е облъчено от радиация, оптичните загуби ще се увеличат. Това е така, защото когато кварцовото стъкло е изложено на радиация, в стъклото ще се появят структурни дефекти (наричани още цветен център: Цветен център) и загубата ще се увеличи особено при дължина на вълната от 0,4 ~ 0,7 pm. Методът за превенция е да се премине към кварцово стъкло, легирано с OH или F елемент, което може да потисне дефектите на загуба, причинени от радиация. Този вид влакно се нарича радиационно устойчиво влакно и се използва най-вече в огледала с оптични влакна за наблюдение на атомна електроцентрала.
Влакно с херметично покритие
За да се запази дългосрочната стабилност на механичната якост и загубата на оптичното влакно, стъклената повърхност е покрита с неорганични материали като силициев карбид (SiC), титаниев карбид (TiC) и въглерод (C), за да се предотврати вода и водород, идващ отвън. Дифузия на произведеното оптично влакно (HCF Hermetically Coated Fiber). Понастоящем обикновено се използва в производствения процес на химическо отлагане на пари (CVD) за използване на въглероден слой за натрупване с висока скорост, за да се постигне достатъчен ефект на запечатване. Това оптично влакно с въглеродно покритие (CCF) може ефективно да отреже проникването на оптичното влакно от външни водородни молекули. Съобщава се, че може да се поддържа в продължение на 20 години без увеличаване на загубите във водородна среда при стайна температура. Разбира се, неговият коефициент на умора (параметър на умора) може да достигне повече от 200 за предотвратяване на проникването на влага и забавяне на процеса на умора на механична якост. Следователно, HCF се използва в системи, които изискват висока надеждност в тежки среди, като подводни оптични кабели.
Влакно с въглеродно покритие
Оптично влакно, покрито с въглероден филм върху повърхността на кварцово оптично влакно, се нарича влакно с въглеродно покритие (CCF: Carbon Coated Fiber). Механизмът е да се използва плътен въглероден филм за изолиране на повърхността на оптичното влакно от външния свят, за да се подобри загубата на механична умора на оптичното влакно и да се увеличи загубата на водородни молекули. CCF е вид оптично влакно с херметично покритие (HCF).
Оптично влакно с метално покритие
Влакно с метално покритие (Metal Coated Fiber) е оптично влакно, покрито с метален слой като Ni, Cu, Al и др. върху повърхността на оптичното влакно. Има и пластмасови покрития от външната страна на металния слой с цел подобряване на устойчивостта на топлина и достъпни за захранване и заваряване. Това е едно от оптичните влакна срещу лоша среда и може да се използва и като компонент на електронни схеми. Ранните продукти са направени чрез покриване на разтопен метал по време на процеса на изтегляне. Тъй като този метод има твърде голяма разлика в коефициента на разширение между стъклото и метала, той ще увеличи малката загуба на огъване, а практическата скорост не е висока. Напоследък, поради успеха на метода за неелектролитно покритие с ниски загуби върху повърхността на стъкленото оптично влакно, производителността е значително подобрена.
Влакно, легирано с редки земни елементи
В ядрото на влакното влакното е легирано с редкоземни елементи като Er, Nd и Pr. През 1985 г. Пейн от университета в Саутхемптън в Обединеното кралство за първи път открива, че Rare Earth DoPed Fiber (Rare Earth DoPed Fiber) има феномена на лазерно трептене и усилване на светлината. Ето защо, оттогава, воалът на усилването на светлината като стръв е разкрит. 1.55 pm EDFA, който сега е практичен, е да използва едномодово влакно, легирано с примамка и да използва 1.47 pm лазер за възбуждане, за да получи усилване на оптичния сигнал в 1.55 pm. В допълнение, усилвателите с флуоридни влакна (PDFA) са в процес на разработка.
Раман влакно
Рамановият ефект означава, че когато монохроматична светлина с честота f се проектира в вещество, в разсеяната светлина ще се появи разсеяна светлина с честота f±fR и f±2fR, различна от честотата f. Това явление се нарича ефект на Раман. . Тъй като се получава от енергийния обмен между молекулярното движение на веществото и движението на решетката. Когато веществото абсорбира енергия, броят на вибрациите на светлината става по-малък, а разсеяната светлина се нарича линия на Стокс. Обратно, разсеяната светлина, която получава енергия от материята и увеличава броя на вибрациите, се нарича антистоксова линия. Следователно отклонението FR на вибрационното число отразява енергийното ниво и може да покаже стойността, присъща на веществото. Влакното, направено с помощта на тази нелинейна среда, се нарича Raman Fiber (RF: Raman Fiber). За да се ограничи светлината в малката влакнеста сърцевина за разпространение на дълги разстояния, ще се появи ефектът на взаимодействие между светлината и материята, което може да направи формата на сигнала неизкривена и да реализира предаване на дълги разстояния. Когато входната светлина се засили, ще се получи кохерентна индуцирана разсеяна светлина. Рамановите влакнести лазери се използват за отчитане на Раман разсеяна светлина, която може да се използва като източници на енергия за спектроскопско измерване и тестване на дисперсията на влакната. В допълнение, индуцираното Раманово разсейване при комуникацията на дълги разстояния на оптичните влакна се изучава като оптичен усилвател.
Ексцентрично влакно
Сърцевината на стандартното оптично влакно е разположена в центъра на облицовката, а формата на напречното сечение на сърцевината и обвивката е концентрична. Въпреки това, поради различни употреби, има и случаи, когато позицията на сърцевината, формата на сърцевината и формата на облицовката са направени в различни състояния или облицовката е перфорирана, за да образува структура със специална форма. В сравнение със стандартните оптични влакна, тези оптични влакна се наричат оптични влакна със специална форма. Excentric Core Fiber (Excentric Core Fiber), това е вид влакно със специална форма. Сърцевината е изместена извън центъра и близо до ексцентричното положение на външната линия на облицовката. Тъй като ядрото е близо до повърхността, част от светлинното поле ще се разпространи върху облицовката (наречена това като Evanescent Wave). С помощта на това явление може да се открие наличието или отсъствието на прикрепени вещества и промени в индекса на пречупване. Ексцентричното влакно (ECF) се използва главно като сензор за оптични влакна за откриване на вещества. В комбинация с метода за тестване на оптичния рефлектометър във времева област (OTDR), той може да се използва и като сензор за разпределение.
Светещи влакна
Използвайте оптично влакно, изработено от флуоресцентен материал. Това е част от флуоресценцията, генерирана при облъчване от светлинни вълни като радиация, ултравиолетови лъчи и др., които могат да се предават през оптичното влакно чрез затваряне на оптичното влакно. Луминесцентно влакно (Luminescent Fiber) може да се използва за откриване на радиация и ултравиолетови лъчи, както и за преобразуване на дължината на вълната, или като температурен сензор, химически сензор. Нарича се още сцинтилационно влакно при откриване на радиация. От гледна точка на флуоресцентните материали и допинга се разработват пластмасови оптични влакна.
Многоядрено влакно
Нормалното оптично влакно се състои от сърцевинна област и обвивна област около нея. Въпреки това, Multi Core Fiber има множество ядра в обща площ на облицовката. Поради близостта на ядрата едно към друго има две функции. Едното е, че разстоянието между сърцевината е голямо, тоест няма структура на оптично свързване. Този вид оптично влакно може да увеличи плътността на интеграция на единица площ на преносната линия. В оптичните комуникации могат да бъдат направени лентови кабели с множество ядра, докато в некомуникационните области, като снопове за изображения на оптични влакна, има хиляди направени ядра. Вторият е да се направи близко разстояние между ядрата, което може да доведе до свързване на светлинните вълни. Използвайки този принцип, се разработва двуядрен сензор или устройство с оптична верига.
Кухи влакна
Оптичното влакно е направено в куха сърцевина, за да образува цилиндрично пространство. Оптичното влакно, използвано за предаване на светлина, се нарича кухи влакна (Hollow Fiber). Кухите оптични влакна се използват главно за предаване на енергия и могат да се използват за предаване на енергия на рентгенови, ултравиолетови и далечни инфрачервени лъчи. Има два вида структури от кухи влакна: единият е да се направи стъклото в цилиндрична форма, а принципите на сърцевината и облицовката са същите като тези на стъпаловиден тип. Използвайте пълното отражение на светлината между въздуха и стъклото за разпространение. Тъй като по-голямата част от светлината може да се предава във въздуха без загуба, тя има функцията да се разпространява на определено разстояние. Вторият е да се направи отражението на вътрешната повърхност на цилиндъра близо до 1, за да се намали загубата на отражение. За да се подобри отражателната способност, в лампата е поставен диелектрик, за да се намали загубата в диапазона на работната дължина на вълната. Например, загубата на дължина на вълната 10,6 pm може да достигне няколко dB/m.
Полимер
Според материала има неорганични оптични влакна и полимерни оптични влакна. Първият се използва широко в индустрията. Материалите от неорганични оптични влакна са разделени на два вида: еднокомпонентни и многокомпонентни. Единственият компонент е кварц, а основните суровини са силициев тетрахлорид, фосфорен оксихлорид и борен трибромид. Неговата чистота изисква съдържанието на примеси на йони на преходни метали като мед, желязо, кобалт, никел, манган, хром и ванадий да е по-малко от 10ppb. В допълнение, изискването за OH-йони е по-малко от 10ppb. Кварцовото влакно е широко използвано. Има много многокомпонентни суровини, главно силициев диоксид, борен триоксид, натриев нитрат, талиев оксид и така нататък. Този материал все още не е популярен. Полимерното оптично влакно е оптично влакно, изработено от прозрачен полимер, който се състои от материал за сърцевина на влакна и материал за обвивка. Материалът на сърцевината е влакно, изработено от полиметилметакрилат или полистирол с висока чистота и високо пропускане, а външният слой е флуорсъдържащ полимер или органичен силициев полимер.
Оптичната загуба на полимерното оптично влакно е относително висока. През 1982 г. Japan Telegraph and Telegraph Company използва деутерирана метилметакрилатна полимерна нишка като основен материал и степента на оптичните загуби е намалена до 20 dB/km. Въпреки това, характеристиката на полимерното оптично влакно е, че може да направи оптично влакно с голям размер, голяма цифрова апертура, висока ефективност на свързване на източника на светлина, добра гъвкавост, леко огъване не влияе върху способността за насочване на светлината, лесно подреждане и свързване, лесен за използване , и ниска цена. Оптичната загуба обаче е голяма и може да се използва само на къси разстояния. Оптично влакно с оптична загуба от 10～100dB/km може да предава стотици метри
Влакно, поддържащо поляризацията
Влакно, поддържащо поляризацията: Влакното, поддържащо поляризацията, предава линейно поляризирана светлина, която се използва широко в различни области на националната икономика като аерокосмическа, авиация, навигация, промишлени производствени технологии и комуникации. В интерферометричния оптичен сензор, базиран на оптично кохерентно откриване, използването на влакно, поддържащо поляризацията, може да гарантира, че посоката на линейна поляризация остава непроменена, да подобри кохерентното съотношение сигнал/шум и да постигне високо прецизно измерване на физически величини. Като специален вид оптично влакно, влакното, поддържащо поляризацията, се използва главно в сензори като оптични жироскопи, оптични хидрофони и оптични комуникационни системи като DWDM и EDFA. Тъй като оптичните жироскопи и оптичните хидрофони могат да се използват във военна инерционна навигация и сонар, те са високотехнологични продукти, а влакното, поддържащо поляризацията, е основният му компонент, така че влакното, поддържащо поляризацията, е включено в списъка на ембаргото срещу Китай от развитите западни страни. В процеса на изтегляне на влакно, поддържащо поляризацията, поради структурни дефекти, генерирани вътре във влакното, ефективността на поддържане на поляризацията ще намалее. Това означава, че когато линейно поляризирана светлина се предава по протежение на характерна ос на влакното, част от оптичния сигнал ще бъде свързана с друга. Характеристичната ос в крайна сметка води до намаляване на коефициента на загасване на поляризацията на изходния поляризиран светлинен сигнал. Този дефект засяга ефекта на двойното пречупване във влакното. При влакно, поддържащо поляризацията, колкото по-силен е ефектът на двойното пречупване и колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-добре да се поддържа поляризационното състояние на предаваната светлина.
Приложение и бъдеща посока на развитие на влакното, поддържащо поляризацията
Оптичното влакно, поддържащо поляризацията, ще има по-голямо пазарно търсене през следващите няколко години. С бързото развитие на новите технологии в света и непрекъснатото развитие на нови продукти, поддържащите поляризацията оптични влакна ще се развиват в следните направления:
(1) Използване на новата технология на влакното с фотонни кристали за производство на нов тип високоефективни влакна, поддържащи поляризацията;
(2) Разработване на адаптивно към температурата оптично влакно, поддържащо поляризацията, за да отговори на изискванията на аерокосмическата и други области;
(3) Разработване на различни влакна, легирани с редка земя, поддържащи поляризацията, за да отговорят на нуждите на оптични усилватели и други приложения на устройства;
(4) Разработване на влакно, поддържащо поляризацията на флуорида, за да насърчи развитието на технология за оптични смущения в областта на технологията за инфрачервена астрономия;
(5) Влакно с ниско затихване, поддържащо поляризацията: С непрекъснатото усъвършенстване на технологията на едномодовите влакна загубата, материалната дисперсия и вълноводната дисперсия вече не са основните фактори, влияещи върху комуникацията на влакната, а дисперсията на поляризационния режим (PMD) на едно- Оптичното влакно постепенно се превърна в ограничение. Най-сериозното препятствие на качеството на комуникацията с оптични влакна е особено забележимо при високоскоростните оптични влакнести комуникационни системи от 10 Gbit/s и повече.
(6) Използвайте ефекта на Кер и ефекта на въртене на Фарадей за производство на устройства с поляризирана светлина.
Освен това, според различните глави на влакната, има: C-Lens. G-обектив. Зелена леща
Сгъваеми общи спецификации на оптични влакна
Единичен режим: 8/125μm, 9/125μm, 10/125μm
Мултимодов: 50/125μm, европейски стандарт
62,5/125μm, американски стандарт
Индустриални, медицински и нискоскоростни мрежи: 100/140μm, 200/230μm
Пластмаса: 98/1000μm, използва се за управление на автомобили
