Avtor: Heming
Optična vlakna so primarni medij za prenos informacij. Pomemben del optičnih komunikacij, ko povpraševanje po komunikaciji narašča, tehnologije vlaken vzporedno napredujejo, kar vodi do novih blagovnih znamk optičnih vlaken. Danes si bomo ogledali eno takšno tehnologijo-Votla vlakna.
Torej, kaj jeVotla vlakna?
Kaj so votla vlakna?
Tako kot se sliši,Votla vlakna (HCF)je znamka optičnih vlaken, katerih-prerez ima votlo območje na sredini. Z zrakom v središču in običajnimi materiali, ki se ovijajo okoli njega-običajno neke vrste stekla-da tvorijo oblogo, svetloba v bistvu potuje skozi območje med ovojom in votlim (obkroženim) območjem namesto skozi celoten medij iz trdnega stekla (jedro standardnega polnega-jedrnega vlakna).
Z vidika proizvodnje, med delom zVotla vlakna, mora imeti industrija več nadzora nad porazdelitvijo lomnega-indeksa materialov in velikostjo votlega območja. Izdelan je iz specializiranih stekel ali polimerov. Ključnega pomena za proizvodnjo-koncentričnostingladkost-je pod strogim nadzorom, da bi dosegli specifikacije za optični prenos.
Če se zdi ta razlaga nekoliko abstraktna, je veliko bolj smiselna v primerjavi z bolj znano tradicionalnotrdno{0}}jedrno vlakno.
Kako se vlakno z votlim jedrom razlikuje od vlaken s trdnim-jedrom?
1. Strukturne razlike
Trdna-jedrna vlakna:
Struktura je precej nezapletena s samo tremi osnovnimi plastmi:
Jedro– Glavni-nosni medij, običajno zelo čist silicijev dioksid z višjim lomnim količnikom.
Obloge– Nižji lomni količnik, da se omogoči popolni notranji odboj na vmesniku jedro – ovoj.
Premaz– Zaščitna plast, ki obdaja oblogo za zaščito vlaken pred okoljskimi in mehanskimi poškodbami.
Votla vlakna:
Jedro je praznina in ne običajno trdno stekleno jedro. Okoliški materiali sestavljajo oblogo in svetlobo usmerja posebna regija med oblogo in votlim središčem.OblogeodVotla vlakna (HCF)mora imeti ustrezen lomni količnik, na katerem temelji popolni notranji odboj v tem vodilnem območju.
2. Razlike v mehanizmih za vodenje svetlobe
Trdna-jedrna vlakna:
Razmnoževanje poteka popopolni notranji odboj (TIR). Ko svetloba potuje v optično gostejšem steklenem jedru in zadene oblogo z nižjim indeksom pod kotom, ki je večji od kritičnega, se popolnoma odbije od znotraj. Tako načelo prenosa temelji na razliki v lomnem količniku jedra in ovoja.
Votla vlakna:
TheHCFrazširja princip popolnega notranjega odboja. Tu pride do odboja na vmesniku obloge in votlega središča.
V nasprotju sTrdna-jedrna vlakna, z aVotla vlakna, prepustnost svetlobe ni odvisna odTIRv trdnem steklenem jedru, ampak namesto tega izkorišča razliko v indeksu med zrakom in materialom obloge.
3. Razlika v značilnostih delovanja
(1) Značilnosti slabljenja
Vlakna s trdnim jedrom:
Pri prenosu na velike razdalje veljajo Rayleighove in druge izgube zaradi sipanja ter izgube zaradi absorpcije in nelinearne izgube.
Votla vlakna:
Običajno manjše dušenje kot običajnotrdno{0}}jedrno vlakno. Ker je središče dejansko "votlo", je prisotnih zelo malo razpršilnih središč → Izguba zaradi Rayleighovega sipanja je močno zmanjšana. Pri nekaterih valovnih dolžinah je izguba absorpcije zelo majhna, saj ni trdnih materialov, ki bi absorbirali svetlobo. Interakcija med svetlobo in materialom je omejena → nelinearni učinki so močno zmanjšani in veliko boljša zmogljivost za prenos visoke-moči.
(2) Značilnosti pasovne širine
Vlakna s trdnim jedrom:
Razpršenost vpliva predvsem na pasovno širino. Tako modalna disperzija kot materialna disperzija sta razmeroma visoki, zlasti zavisoka-hitrost, dolge razdalje; potrebna je kompenzacija disperzije.
Votla vlakna:
HCFima veliko boljšo pasovno širino, saj je modalna disperzija nizka in tudi materialna disperzija je izboljšana. Ker svetloba potuje skozi votlo jedro, sta obe nižji → veliko višji hitrosti prenosa podatkov.
(3) Toplotna zmogljivost
Trdno jedro:
Ker se toplota, ki nastane med prenosom, nahaja v steklenem jedru, je odstranitev te toplote težavna; toplotna prevodnost stekla je nizka. Gigawatt prenos za-težke obremenitve – pri nekaterih sistemih je naraščajoča temperatura v jedru dovolj, da vpliva na delovanje ali še huje, poškoduje vlakno.
Votla vlakna:
Bistveno boljše odvajanje toplote.Vlaknineje v votlem območju v sredini-napolnjen z zrakom, kar omogoča, da se toplota razprši dlje in hitreje. To podpira boljšo operativno zmogljivost zavisok{0}}prenos moči.
(4) Odpornost na motnje
Trdna-jedrna vlakna:
Svetloba interagira s steklenim jedrom in je poleg težav s pregrevanjem in slabim odvajanjem toplote nekoliko bolj občutljiva na motnje zaradi elektromagnetnih učinkov zunaj vlakna. Nečistoče ali napake materiala lahko tudi razpršijo ali absorbirajo oddano svetlobo, kar vpliva na kakovost signala.
Votla vlakna:
Ker je središče votlo, je interakcija med svetlobo in trdnimi materiali močno zmanjšana, kar vodi do:
Večja odpornost naelektromagnetne motnje
Zmanjšan vpliv nečistoč ali napak
Boljše ohranjanje kakovostnega signala
Kaj je v ozadju vse večje uporabe votlih vlaken?
jasno,HCFse izkaže za privlačnejšega odtrdno{0}}jedrno vlaknoskozi zgornje primerjave.
Praktična uporaba vlaken z votlim jedrom
Zaradi te edinstvene narave,HCFje primeren za bolj specializirane aplikacije, kot so:
1. Visok{1}}laserski prenos
Z manjšim dušenjem, nizko nelinearnostjo in odličnim odvajanjem toplote,HCFje idealen za transportvisoko{0}}zmogljivi laserjiza aplikacije, kot so:
Laserska obdelava
Laserski medicinski sistemi
To omogoča varno in učinkovito dostavomočni žarki-.
2. Visoko{1}}hitrostne optične komunikacije
Z zahtevami po povečanju zmogljivosti in hitrosti jelastnosti visoke-pasovne širineodHCFkažejo, da je lahko dober kandidat na področjih, kot so:
Podatkovni centri
Hrbtenična omrežja
3. Uporaba v posebnih ali ekstremnih okoljih
S trdno in ognjeodporno{0}}naravo,HCFse lahko zaposli v:
Vroče industrijske aplikacije
Vesolje
Okolja z visokim-sevanjem
