Optisk fiber er en forkortelse af optisk fiber, en fiber lavet af glas eller plast, som kan bruges som lystransmissionsværktøj. Transmissionsprincippet er'total refleksion af lys'. De tidligere præsidenter for det kinesiske universitet i Hong Kong Gao Kun og George A. Hockham foreslog først ideen om, at optisk fiber kan bruges til kommunikationstransmission. Af denne grund vandt Gao Kun 2009 Nobelprisen i fysik.
indføre
Den lille optiske fiber er indkapslet i en plastkappe, så den kan bøjes uden at gå i stykker. Generelt bruger sendeindretningen i den ene ende af den optiske fiber en lysdiode (LED) eller en laserstråle til at transmittere lysimpulser til den optiske fiber, og modtageindretningen i den anden ende af den optiske fiber anvender et lysfølsomt element til at registrere pulserne.
I det daglige liv, da transmissionstabet af lys i optiske fibre er meget lavere end for elektricitet i ledninger, bruges optiske fibre til langdistanceinformationstransmission.
Normalt forveksles de to udtryk optisk fiber og optisk kabel. De fleste optiske fibre skal være dækket af flere lag af beskyttende strukturer før brug, og de dækkede kabler kaldes optiske kabler. Det beskyttende lag og det isolerende lag på det ydre lag af den optiske fiber kan forhindre beskadigelse af den optiske fiber fra det omgivende miljø, såsom vand, ild og elektrisk stød. Optisk kabel er opdelt i: optisk fiber, bufferlag og belægning. Optisk fiber ligner koaksialkabel, bortset fra at der ikke er nogen mesh-skærm. I midten er glaskernen, hvorigennem lyset forplanter sig.
I en multimode fiber er kernediameteren 50 μm og 62,5 μm, hvilket nogenlunde svarer til tykkelsen af et menneskehår. Single-mode fiberkernen har en diameter på 8 μm til 10 μm. Kernen er omgivet af en glaskonvolut med et lavere brydningsindeks end kernen for at holde lyset inde i kernen. På ydersiden er en tynd plastik jakke til at beskytte konvolutten. Optiske fibre er normalt bundtet og beskyttet af et hus. Fiberkernen er normalt en dobbeltlags koncentrisk cylinder med et lille tværsnitsareal lavet af kvartsglas. Den er skør og let at bryde, så der er brug for et udvendigt beskyttende lag.
princip
Lys og dets egenskaber
1. Lys er en elektromagnetisk bølge
Bølgelængdeområdet for synligt lys er 390~760nm (nanometer). Den del, der er større end 760nm, er infrarødt lys, og den del, der er mindre end 390nm, er ultraviolet lys. Den optiske fiber bruges i tre typer: 850nm, 1310nm og 1550nm.
2. Brydning, refleksion og total refleksion af lys.
Fordi lysets udbredelseshastighed i forskellige stoffer er forskellig, når lys udsendes fra et stof til et andet, sker der brydning og refleksion ved grænsefladen mellem de to stoffer. Desuden ændres vinklen af brydt lys med vinklen af indfaldende lys. Når vinklen på det indfaldende lys når eller overstiger en vis vinkel, vil det brydte lys forsvinde, og alt det indfaldende lys vil blive reflekteret tilbage, hvilket er den totale reflektion af lys. Forskellige materialer har forskellige brydningsvinkler for lys med samme bølgelængde (det vil sige, at forskellige materialer har forskellige brydningsindekser), og det samme materiale har forskellige brydningsvinkler for lys med forskellige bølgelængder. Optisk fiberkommunikation er dannet ud fra ovenstående principper.
1. Optisk fiberstruktur:
Den nøgne fiber af optisk fiber er generelt opdelt i tre lag: den midterste glaskerne med højt brydningsindeks (kernediameteren er generelt 50 eller 62,5 μm), den midterste er silicaglasbeklædningen med lavt brydningsindeks (diameteren er generelt 125 μm), og den yderste er harpiksbelægningen til forstærkning. Etage.
2. Optisk fiber numerisk blænde:
Det lys, der falder ind på endefladen af den optiske fiber, kan ikke alt transmitteres af den optiske fiber, men kun det indfaldende lys inden for et bestemt vinkelområde. Denne vinkel kaldes fiberens numeriske åbning. Den større numeriske åbning af den optiske fiber er gavnlig for stødforbindelsen af den optiske fiber. Optiske fibre produceret af forskellige producenter har forskellige numeriske åbninger (AT&T CORNING).
3. Typer af optisk fiber:
Der findes mange typer optiske fibre, og de nødvendige funktioner og ydeevner varierer alt efter forskellige anvendelser. Men principperne for design og fremstilling af optisk fiber til kabel-tv og kommunikation er grundlæggende de samme, såsom: ① lille tab; ② vis båndbredde og lille spredning; ③ nem ledningsføring; ④ nem integration; ⑤ høj pålidelighed; ⑥ fremstilling sammenligning Enkel; ⑦Billig og så videre. Klassificeringen af optisk fiber er hovedsageligt opsummeret fra arbejdsbølgelængde, brydningsindeksfordeling, transmissionstilstand, råmateriale og fremstillingsmetode. Her er eksempler på forskellige klassifikationer som følger.
(1) Arbejdsbølgelængde: ultraviolet fiber, observerbar fiber, nær-infrarød fiber, infrarød fiber (0,85μm, 1,3μm, 1,55μm).
(2) Brydningsindeksfordeling: trin (SI) type fiber, nær-trin type fiber, graderet (GI) type fiber, andre (såsom trekant type, W type, forsænket type osv.).
(3) Transmissionstilstand: single-mode fiber (herunder polarisationsvedligeholdende fiber og ikke-polarisationsvedligeholdende fiber), multi-mode fiber.
(4) Råmaterialer: optisk kvartsfiber, flerkomponent glasfiber, optisk plastfiber, kompositoptisk fiber (såsom plastbeklædning, flydende kerne osv.), infrarøde materialer osv. Ifølge belægningsmaterialet kan det opdeles i uorganiske materialer (kulstof mv.), metalmaterialer (kobber, nikkel mv.) og plast.
(5) Fremstillingsmetoder: Præ-plastificering omfatter aksial aflejring i dampfase (VAD), kemisk dampaflejring (CVD) osv., og ledningstrækningsmetoder omfatter metoder til stangrør og dobbeltdigel.
Silica optisk fiber
Silica Fiber er en optisk fiber, hvor siliciumdioxid (SiO2) er hovedråmaterialet, og brydningsindeksfordelingen af kernen og beklædningen styres i henhold til forskellige dopingmængder. Optiske fibre i kvarts (glas) serien har karakteristika for lavt strømforbrug og bredbånd og er nu meget brugt i kabel-tv og kommunikationssystemer.
Fordelen ved optisk kvartsglasfiber er lavt tab. Når lysets bølgelængde er 1,0~1,7μm (omkring 1,4μm), er tabet kun 1dB/km, og det laveste ved 1,55μm er kun 0,2dB/km.
Fluor-doteret fiber
Fluor Doped Fiber er et af de typiske produkter af silicafiber. Generelt, i den optiske fiber med bølgebåndskommunikation på 1,3 μm, er doteringsmidlet, der styrer kernen, germaniumdioxid (GeO2), og beklædningen er lavet af SiO2. De fleste kerner af fluorforbundne fibre bruger dog SiO2, men fluor er doteret i beklædningen. Fordi Rayleigh spredningstab er et fænomen af lysspredning forårsaget af ændringer i brydningsindeks. Derfor er det ønskeligt at danne dopingmidler af brydningsindeksfluktuationsfaktorer, og mindre er bedre. Den vigtigste effekt af fluor er at reducere brydningsindekset for SIO2. Derfor bruges det ofte til doping af beklædningen.
Sammenlignet med optiske fibre af andre råmaterialer har optiske kvartsfibre også et bredt spektrum af lystransmission fra ultraviolet lys til nær-infrarødt lys. Udover kommunikationsformål kan den også bruges inden for områder som lysleder og billedtransmission.
Infrarød fiber
Da arbejdsbølgelængden af den optiske fiber i kvartsserien er udviklet inden for optisk kommunikation, selvom den bruges i en kortere transmissionsafstand, kan den kun bruges i 2μm. Af denne grund kan den arbejde inden for længere infrarøde bølgelængder, og den udviklede optiske fiber kaldes infrarød optisk fiber. Infrarød optisk fiber bruges hovedsageligt til lysenergitransmission. For eksempel: temperaturmåling, termisk billedtransmission, medicinsk behandling med laserskalpel, termisk energibehandling osv. Penetrationshastigheden er stadig lav.
Kompositfiber
Sammensatte fibre er lavet af SiO2-råmateriale og derefter passende blandede oxider såsom natriumoxid (Na2O), boroxid (B2O3), kaliumoxid (K2O) og andre oxider for at lave en flerkomponent glasfiber, som er karakteriseret ved multi -komponentglas Det har et lavere blødgøringspunkt end kvartsglas og stor forskel i brydningsindeks mellem kerne og beklædning. Fiberoptiske endoskoper, der hovedsageligt anvendes i medicinske tjenester.
CFC fiber
Fluorid Fiber Chloride Fiber (Fluor Fiber) er en optisk fiber lavet af fluorglas. Dette optiske fibermateriale omtales også som ZBLAN (det vil sige, fluoridglasmaterialer såsom ZrF2), bariumfluorid (BaF2), lanthanfluorid (LaF3), aluminiumfluorid (AlF3) og natriumfluorid (NaF) er forenklet til The forkortelse af, fungerer hovedsageligt i den optiske transmissionstjeneste på 2~10μm bølgelængde. Fordi ZBLAN har muligheden for fiber med ultralavt tab, er gennemførlighedsudviklingen for langdistancekommunikationsfiber i gang, for eksempel: dets teoretiske laveste tab, i Det kan nå 10-2~10-3dB/km ved 3μm bølgelængde, mens kvartsfiber er mellem 0,15-0,16dB/Km ved 1,55μm. På nuværende tidspunkt kan ZBLAN-fiber kun bruges ved 2,4-2,7 på grund af vanskeligheden ved at reducere spredningstab. μm temperatursensorer og termisk billedtransmission har endnu ikke været udbredt. For nylig, for at bruge ZBLAN til langdistancetransmission, udvikles en 1,3 μm praseodymium-doteret fiberforstærker (PDFA).
Plastbelagt optisk fiber
Plastic Clad Fiber (Plastic Clad Fiber) er en trin-type fiber, hvori højrent silicaglas bruges som kerne, og plast med et brydningsindeks lidt lavere end silica, såsom silicagel, bruges som beklædning . Sammenlignet med silicafiber har den karakteristika af kerneleje og høj numerisk blænde (NA). Derfor er den let at kombinere med lysdioden LED lyskilde, og tabet er lille. Derfor er den meget velegnet til lokalnetværk (LAN) og kortdistancekommunikation.
Optisk plastfiber
Dette er en optisk fiber, hvor både kerne og beklædning er lavet af plast (polymer). Tidlige produkter blev hovedsageligt brugt i optisk kommunikation til dekoration og lysstyret belysning og kortdistance optiske bindingskredsløb. Råvarerne er hovedsageligt organisk glas (PMMA), polystyren (PS) og polycarbonat (PC). Tabet er begrænset af den iboende CH-kombinerede struktur af plast, generelt op til titusinder af dB pr. km. For at reducere tabet udvikles og påføres plastik i fluorserien. Da kernediameteren af den optiske plastfiber er 1000μm, hvilket er 100 gange større end single-mode kvartsfiberen, er forbindelsen enkel, og den er nem at bøje og konstruere. I de senere år har udviklingen af multimode optisk plastfiber med graderet (GI) brydningsindeks fået social opmærksomhed med udviklingen af bredbåndsdannelsen. For nylig er applikationen relativt hurtig i bilens's interne LAN, og den kan også blive brugt i hjemmet LAN i fremtiden.
Single mode fiber
Single-mode fiber Dette refererer til den fiber, der kun kan transmittere én udbredelsestilstand i arbejdsbølgelængden, normalt omtalt som single-mode fiber (SMF: Single Mode Fiber). På nuværende tidspunkt er det den mest udbredte optiske fiber i kabel-tv og optisk kommunikation. Fordi fiberens kerne er meget tynd (ca. 10μm) og brydningsindekset er i en trinlignende fordeling, når den normaliserede frekvens V-parameter er mindre end 2,4, kan der teoretisk kun dannes single-mode transmission. Derudover har SMF ikke multi-mode dispersion. Ikke kun er transmissionsfrekvensbåndet bredere end fiberen med mere mode, men også materialespredningen og strukturel spredning af SMF tilføjes og forskydes, og dets syntesekarakteristika danner tilfældigvis karakteristikken af nul spredning, hvilket gør transmissionsfrekvensbåndet bredere . I SMF er der mange typer på grund af forskelle i dopingmidler og fremstillingsmetoder. DePr-essed Clad Fiber (DePr-essed Clad Fiber), dens beklædning danner en dobbelt struktur, og beklædningen, der støder op til kernen, har et lavere brydningsindeks end den ydre omvendte beklædning.
Multimode fiber
Multimode fiber refererer til den fiber, hvor den mulige udbredelsestilstand af fiberen er flere tilstande i henhold til arbejdsbølgelængden, kaldet multimode fiber (MMF: MULTi ModeFiber). Kernediameteren er 50μm, og fordi transmissionstilstanden kan nå flere hundrede sammenlignet med SMF, domineres transmissionsbåndbredden hovedsageligt af modal spredning. Historisk har det været brugt til kortdistancetransmission i kabel-tv og kommunikationssystemer. Siden fremkomsten af SMF-fiber ser det ud til at have dannet et historisk produkt. Men faktisk, fordi MMF har en større kernediameter end SMF og er nemmere at kombinere med lyskilder som LED'er, har det flere fordele i mange LAN'er. Derfor får MMF stadig opmærksomhed igen inden for kortdistancekommunikation. Når MMF er klassificeret i henhold til brydningsindeksfordelingen, er der to typer: gradient (GI) type og step (SI) type. Brydningsindekset af GI-typen er det højeste i midten af kernen, og falder gradvist langs beklædningen. Da lysbølgen af SI-typen reflekteres i den optiske fiber, genereres tidsforskellen for hver lysvej, hvilket får den udsendte lysbølge til at blive forvrænget, og farvechokket er stort. Som et resultat er transmissionsbåndbredden indsnævret, og der er i øjeblikket færre MMF-applikationer af SI-typen.
Dispersion forskudt fiber
Når driftsbølgelængden af en enkelt-mode fiber er 1,3 Pm, er tilstandens feltdiameter omkring 9Pm, og dens transmissionstab er omkring 0,3 dB/km. På dette tidspunkt er nul-spredningsbølgelængden præcis klokken 13.3. Blandt de optiske kvartsfibre er transmissionstabet i 1.55pm-sektionen det mindste (ca. 0,2dB/km) fra råmaterialet. Da den praktiske erbium-doterede fiberforstærker (EDFA) fungerer i 1.55pm-båndet, vil det, hvis der kan opnås nulspredning i dette bånd, være mere befordrende for anvendelsen af langdistancetransmission i 1.55pm-båndet. Derfor kan den oprindelige nulspredning af 1,3 pm sektionen flyttes til 1,55 pm sektionen ved at bruge de sammensatte offset-egenskaber for dispersionen af kvartsmaterialet i fibermaterialet og spredningen af kernestrukturen. Derfor hedder det Dispersion Shifted Fiber (DSF: DispersionShifted Fiber). Metoden til at øge den strukturelle dispersion er hovedsageligt at forbedre kernens brydningsindeksfordeling. I langdistancetransmission af optisk kommunikation er nul fiberspredning vigtig, men ikke den eneste. Andre egenskaber omfatter lavt tab, nem tilslutning, kabeldannelse eller små ændringer i egenskaber under arbejdet (inklusive virkningerne af bøjning, strækning og miljøændringer). DSF er designet til at overveje disse faktorer omfattende.
Dispersion flad fiber
Dispersion shifted fiber (DSF) er en single-mode fiber designet med nul spredning i 1.55pm-båndet. Den dispersionsfladede fiber (DFF: Dispersion Flattened Fiber) har et bredt bølgelængdeområde fra 1,3 pm til 1,55 pm. Spredningen kan laves meget lav, og den fiber, der opnår næsten nul spredning, kaldes DFF. Fordi DFF skal reducere spredningen i intervallet 13.3-13.55. Det er nødvendigt at udføre et kompliceret design for brydningsindeksfordelingen af den optiske fiber. Imidlertid er denne type fiber meget velegnet til bølgelængdedelingsmultiplekseringslinjer (WDM). Fordi processen med DFF-fiber er mere kompliceret, er omkostningerne dyrere. I fremtiden, når produktionen stiger, vil priserne også falde.
Dispersionskompensationsfiber
For trunksystemer, der bruger single-mode fibre, er de fleste af dem konstrueret ved hjælp af fibre med nul spredning i 1.3pm-båndet. Men nu er det mindste tab 13.55. På grund af den praktiske brug af EDFA ville det være meget fordelagtigt, hvis 1.55pm bølgelængden kan betjenes på en 1.3pm nul-dispersion fiber. Fordi i 1,3 Pm nul-dispersion fiber, er dispersionen i 1,55 Pm båndet omkring 16ps/km/nm. Hvis en fibersektion med det modsatte fortegn af dispersionen indsættes i denne optiske fiberlinje, kan spredningen af hele den optiske linje nulstilles. Fiberen, der bruges til dette formål, kaldes Dispersion Compensation Fiber (DCF: DisPersion Compensation Fiber). Sammenlignet med standard 1.3pm nul-dispersion fiber, har DCF en tyndere kernediameter og en større brydningsindeksforskel. DCF er også en vigtig del af WDM optiske linjer.
Polarisationsvedligeholdende fiber
Lysbølgerne, der forplanter sig i den optiske fiber, har egenskaberne af elektromagnetiske bølger, så ud over den grundlæggende lysbølge-single-mode er der i det væsentlige to ortogonale tilstande for elektromagnetisk feltfordeling (TE, TM). Generelt, fordi strukturen af fibersektionen er cirkulært symmetrisk, er udbredelseskonstanterne for de to polarisationstilstande ens, og de to polariserede lys interfererer ikke med hinanden. Men faktisk er fiberen ikke helt cirkulært symmetrisk. Kombinationsfaktorerne mellem polarisationstilstandene er uregelmæssigt fordelt på den optiske akse. Spredningen forårsaget af denne ændring i polariseret lys kaldes Polarization Mode Dispersion (PMD). For kabel-tv, som hovedsageligt distribuerer billeder, er påvirkningen ikke for stor, men for nogle tjenester, der har særlige krav til ultrabredbånd i fremtiden, som f.eks.
① Når heterodyndetektion bruges i sammenhængende kommunikation, når lysbølgepolarisering er påkrævet for at være mere stabil;
②Når input- og outputkarakteristika for optisk udstyr er relateret til polarisering;
③ Ved fremstilling af polarisationsvedligeholdende optiske koblere og polarisatorer eller depolarisatorer osv.;
④ Lav optiske fibersensorer, der bruger lysinterferens osv.,
Hvor polarisationen skal holdes konstant, kaldes fiberen, der er blevet modificeret for at gøre polarisationstilstanden uændret, polarisationsvedligeholdende fiber (PMF: Polarization Maintaining fiber) eller fiber med fast polarisering.
Dobbeltbrydende fiber
Dobbeltbrydende fiber refererer til en enkelt-mode fiber, der kan transmittere to iboende polarisationstilstande, der er ortogonale i forhold til hinanden. Det fænomen, at brydningsindekset varierer med retningen af afbøjningen, kaldes dobbeltbrydning. Det kaldes også PANDA fiber, det vil sige polarisationsvedligeholdende OG Absorptionsreducerende fiber. Den er arrangeret i to tværgående retninger af kernen med en glasdel med en stor termisk udvidelseskoefficient og et cirkulært tværsnit. I højtemperatur-fibertrækningsprocessen krymper disse dele, hvilket resulterer i strækning i y-retningen af kernen, og samtidig trykspænding i x-retningen. Dette resulterer i en fotoelastisk effekt af fibermaterialet og en forskel i brydningsindeks i X-retningen og y-retningen. Ifølge dette princip opnås effekten af at holde polarisationen konstant.
Fiber mod dårligt miljø
Den normale arbejdsmiljøtemperatur for optisk fiber til kommunikation kan være mellem -40℃ og +60℃, og designet er også baseret på den forudsætning, at den ikke udsættes for en stor mængde stråling. I modsætning hertil, for den lavere temperatur eller højere temperatur og det barske miljø, der kan udsættes for højt tryk eller ydre kraft, og udsættes for stråling, kaldes den fiber, der også kan arbejde, Hard Condition Resistant Fiber (Hard Condition Resistant Fiber). Generelt, for mekanisk at beskytte overfladen af den optiske fiber, er et ekstra lag plast belagt. Men i takt med at temperaturen stiger, falder plastens beskyttende funktion, hvilket begrænser brugstemperaturen. Skifter du til varmebestandig plast, såsom Teflon (Teflon) og andre harpikser, kan du arbejde ved 300°C. Der er også metaller som nikkel (Ni) og aluminium (Al) belagt på overfladen af kvartsglas. Denne form for fiber kaldes Heat Resistant Fiber (Heat Resistant Fiber). Når den optiske fiber bestråles med stråling, vil det optiske tab desuden stige. Det skyldes, at når kvartsglas udsættes for stråling, vil der opstå strukturelle defekter (også kaldet farvecenter: Farvecenter) i glasset, og tabet vil især stige ved bølgelængden 0,4–0,7pm. Forebyggelsesmetoden er at skifte til kvartsglas doteret med OH- eller F-element, som kan undertrykke tabsfejlene forårsaget af stråling. Denne type fiber kaldes strålingsbestandig fiber, og den bruges mest i optiske fiberspejle til overvågning af atomkraftværker.
Hermetisk coated fiber
For at opretholde den langsigtede stabilitet af den mekaniske styrke og tab af den optiske fiber er glasoverfladen belagt med uorganiske materialer såsom siliciumcarbid (SiC), titaniumcarbid (TiC) og kulstof (C) for at forhindre vand og brint fra at komme udefra. Diffusion af den fremstillede optiske fiber (HCF Hermetically Coated Fiber). På nuværende tidspunkt er det almindeligt anvendt i produktionsprocessen for kemisk dampaflejring (CVD) at bruge et kulstoflag til at akkumulere ved høj hastighed for at opnå en tilstrækkelig tætningseffekt. Denne kulstofbelagte optiske fiber (CCF) kan effektivt afskære den optiske fibers indtrængen fra eksterne brintmolekyler. Det er rapporteret, at det kan opretholdes i 20 år uden øget tab i et brintmiljø ved stuetemperatur. Selvfølgelig kan dens træthedskoefficient (træthedsparameter) nå mere end 200 for at forhindre indtrængen af fugt og forsinke træthedsprocessen af mekanisk styrke. Derfor bruges HCF i systemer, der kræver høj pålidelighed i barske miljøer, såsom optiske undersøiske kabler.
Carbon coated fiber
En optisk fiber belagt med en kulfilm på overfladen af en optisk kvartsfiber kaldes Carbon Coated Fiber (CCF: Carbon Coated Fiber). Mekanismen er at bruge en tæt kulstoffilm til at isolere overfladen af den optiske fiber fra omverdenen for at forbedre det mekaniske træthedstab af den optiske fiber og øge tabet af brintmolekyler. CCF er en type hermetisk coated optisk fiber (HCF).
Metalbelagt optisk fiber
Metal Coated Fiber (Metal Coated Fiber) er en optisk fiber coatet med et metallag såsom Ni, Cu, Al osv. på overfladen af den optiske fiber. Der er også plastbelægninger på ydersiden af metallaget med det formål at forbedre varmebestandigheden og være tilgængelige for energitilførsel og svejsning. Det er en af de anti-dårlige optiske fibre og kan også bruges som en komponent i elektroniske kredsløb. Tidlige produkter blev fremstillet ved at belægge smeltet metal under tegneprocessen. Fordi denne metode har for stor forskel i ekspansionskoefficient mellem glasset og metallet, vil det øge det lille bøjningstab, og den praktiske hastighed er ikke høj. For nylig, på grund af succesen med den ikke-elektrolytiske belægningsmetode med lavt tab på overfladen af den optiske glasfiber, er ydeevnen blevet væsentligt forbedret.
Sjælden jordartsdoteret fiber
I fiberkernen er fiberen doteret med sjældne jordarters elementer såsom Er, Nd og Pr. I 1985 opdagede Payne fra University of Southampton i Storbritannien for første gang, at Rare Earth DoPed Fiber (Rare Earth DoPed Fiber) havde fænomenet laseroscillation og lysforstærkning. Derfor er sløret for lysforstærkning som lokkemad siden blevet afsløret. Den 1.55 pm EDFA, der nu er praktisk, er at bruge agn-dopet single-mode fiber og bruge 1.47 pm laser til excitation for at opnå 1.55 pm optisk signalforstærkning. Derudover er fejldopede fluoridfiberforstærkere (PDFA) under udvikling.
Raman fiber
Raman-effekten betyder, at når monokromatisk lys med frekvensen f projiceres ind i et stof, vil spredt lys med frekvensen f±fR og f±2fR ud over frekvensen f vises i det spredte lys. Dette fænomen kaldes Raman-effekten. . Fordi det er produceret af energiudvekslingen mellem stoffets molekylære bevægelse og gitterbevægelsen. Når et stof absorberer energi, bliver antallet af lysvibrationer mindre, og det spredte lys kaldes stokes line. Omvendt kaldes det spredte lys, der henter energi fra stof og øger antallet af vibrationer, anti-Stokes line. Derfor afspejler vibrationstallets afvigelse FR energiniveauet og kan vise den værdi, der ligger i stoffet. Fiberen fremstillet ved at bruge dette ikke-lineære medium kaldes Raman Fiber (RF: Raman Fiber). For at begrænse lyset i den lille fiberkerne til langdistanceudbredelse, vil interaktionseffekten mellem lys og stof fremkomme, hvilket kan gøre signalbølgeformen uforvrænget og realisere langdistancetransmission. Når indgangslyset forstærkes, opnås kohærent induceret spredt lys. Raman fiberlasere bruges til at registrere Raman spredt lys, som kan bruges som strømkilder til spektroskopisk måling og fiberspredningstest. Derudover er induceret Raman-spredning, i langdistancekommunikation af optisk fiber, under undersøgelse som en optisk forstærker.
Excentrisk fiber
Kernen i den optiske standardfiber er sat i midten af beklædningen, og tværsnitsformen af kernen og beklædningen er koncentrisk. Men på grund af forskellige anvendelser er der også tilfælde, hvor kernepositionen, kerneformen og beklædningsformen er lavet i forskellige tilstande, eller beklædningen er perforeret for at danne en speciel formet struktur. Sammenlignet med standard optiske fibre kaldes disse optiske fibre specialformede optiske fibre. Excentric Core Fiber (Excentric Core Fiber), det er en slags specialformet fiber. Kernen sættes forskudt og tæt på den excentriske position af beklædningens ydre linje. Da kernen er tæt på overfladen, vil en del af lysfeltet spredes over beklædningen (kaldet dette som Evanescent Wave). Ved at bruge dette fænomen kan tilstedeværelsen eller fraværet af vedhæftede stoffer og ændringer i brydningsindeks påvises. Excentrisk fiber (ECF) bruges hovedsageligt som en optisk fibersensor til at detektere stoffer. Kombineret med den optiske tidsdomænereflektometer (OTDR) testmetode kan den også bruges som en distributionssensor.
Lysende fiber
Brug optisk fiber lavet af fluorescerende materiale. Det er en del af den fluorescens, der genereres, når den bestråles af lysbølger såsom stråling, ultraviolette stråler osv., som kan transmitteres gennem den optiske fiber ved at lukke den optiske fiber. Luminescent Fiber (Luminescent Fiber) kan bruges til at detektere stråling og ultraviolette stråler, samt bølgelængdekonvertering, eller som temperatursensor, kemisk sensor. Det kaldes også scintillationsfiber i detektion af stråling. Fra fluorescerende materialers perspektiv og doping udvikles optiske plastfibre.
Multi-core fiber
En normal optisk fiber er sammensat af et kerneområde og et beklædningsområde, der omgiver den. Multi Core Fiber har dog flere kerner i et fælles beklædningsområde. På grund af kernernes tæthed til hinanden er der to funktioner. Den ene er, at kerneafstanden er stor, det vil sige, at der ikke er nogen optisk koblingsstruktur. Denne form for optisk fiber kan øge integrationstætheden pr. arealenhed af transmissionslinjen. Inden for optisk kommunikation kan der laves båndkabler med flere kerner, mens der i ikke-kommunikationsområder, som optiske fiber-billedbundter, fremstilles tusindvis af kerner. Det andet er at få afstanden mellem kernerne til at lukke, hvilket kan producere lysbølgekobling. Ved at bruge dette princip udvikles en dual-core sensor eller optisk kredsløbsenhed.
Hule fibre
Den optiske fiber er lavet til en hul kerne for at danne et cylindrisk rum. Den optiske fiber, der bruges til lystransmission, kaldes en hul fiber (Hollow Fiber). Hul optisk fiber bruges hovedsageligt til energitransmission og kan bruges til røntgen, ultraviolet og langt infrarødt lysenergitransmission. Der er to typer hulfiberstrukturer: den ene er at lave glas til en cylindrisk form, og kerne- og beklædningsprincipperne er de samme som for trintypen. Brug den totale refleksion af lys mellem luften og glasset til at sprede sig. Da det meste af lyset kan transmitteres i luften uden tab, har det den funktion at sprede en vis afstand. Den anden er at gøre reflektansen af cylinderens indre overflade tæt på 1 for at reducere refleksionstabet. For at forbedre reflektionsevnen er der sat et dielektrikum i lampen for at reducere tabet i arbejdsbølgelængdeområdet. For eksempel kan tabet af bølgelængde 22.6pm nå flere dB/m.
Polymer
Ifølge materialet er der uorganisk optisk fiber og polymer optisk fiber. Førstnævnte er meget udbredt i industrien. Uorganiske optiske fibermaterialer er opdelt i to typer: enkeltkomponent og multikomponent. Den enkelte komponent er kvarts, og de vigtigste råmaterialer er siliciumtetrachlorid, phosphoroxychlorid og bortribromid. Dens renhed kræver, at urenhedsindholdet i overgangsmetalioner såsom kobber, jern, kobolt, nikkel, mangan, krom og vanadium er mindre end 10 ppb. Derudover er OH-ion-kravet mindre end 10ppb. Kvartsfiber har været meget brugt. Der er mange multi-komponent råmaterialer, hovedsageligt siliciumdioxid, bortrioxid, natriumnitrat, thalliumoxid og så videre. Dette materiale er endnu ikke populært. Den optiske polymerfiber er en optisk fiber lavet af transparent polymer, som er sammensat af et fiberkernemateriale og et kappemateriale. Kernematerialet er en fiber lavet af høj renhed og højtransmitterende polymethylmethacrylat eller polystyren, og det ydre lag er en fluorholdig polymer eller organisk siliciumpolymer.
Det optiske tab af polymer optisk fiber er relativt højt. I 1982 brugte Japan Telegraph and Telegraph Company deutereret methylmethacrylatpolymerfilament som kernemateriale, og den optiske tabshastighed blev reduceret til 20dB/km. Det karakteristiske ved polymeroptisk fiber er imidlertid, at den kan lave optisk fiber i stor størrelse, stor numerisk åbning, høj koblingseffektivitet af lyskilden, god fleksibilitet, let bøjning påvirker ikke lysstyringsevnen, let arrangement og binding, let at bruge , og lave omkostninger. Det optiske tab er dog stort, og det kan kun bruges på korte afstande. Optisk fiber med optisk tab på 10~100dB/km kan transmittere hundredvis af meter
Polarisationsvedligeholdelse af fiber
Polariseringsbevarende fiber: Polariseringsbevarende fiber transmitterer lineært polariseret lys, som er meget udbredt inden for forskellige områder af national økonomi, såsom rumfart, luftfart, navigation, industriel fremstillingsteknologi og kommunikation. I den interferometriske fibersensor baseret på optisk kohærent detektion kan brugen af polarisationsvedligeholdende fiber sikre, at den lineære polarisationsretning forbliver uændret, forbedre det kohærente signal-til-støj-forhold og opnå højpræcisionsmåling af fysiske mængder. Som en speciel type optisk fiber bruges polarisationsvedligeholdende fiber hovedsageligt i sensorer såsom fiberoptiske gyroskoper, fiberoptiske hydrofoner og fiberoptiske kommunikationssystemer såsom DWDM og EDFA. Fordi fiberoptiske gyroskoper og fiberoptiske hydrofoner kan bruges i militær inertial navigation og sonar, er de højteknologiske produkter, og polarisationsvedligeholdende fiber er dens kernekomponent, så polarisationsvedligeholdende fiber er blevet inkluderet på listen over embargoer mod Kina af vestlige udviklede lande. I tegneprocessen for polarisationsvedligeholdende fiber, på grund af strukturelle defekter genereret inde i fiberen, vil den polarisationsvedligeholdende ydeevne falde. Det vil sige, når lineært polariseret lys transmitteres langs en karakteristisk akse af fiberen, vil en del af det optiske signal blive koblet til en anden. Denne defekt påvirker den dobbeltbrydende effekt i fiberen. I en polariseringsbevarende fiber, jo stærkere dobbeltbrydningseffekten og jo kortere bølgelængden er, jo bedre er det at opretholde polarisationstilstanden for det transmitterede lys.
Anvendelse og fremtidig udviklingsretning af polarisationsvedligeholdelse af fiber
Polarisationsvedligeholdende optisk fiber vil have større markedsefterspørgsel i de næste par år. Med den hurtige udvikling af nye teknologier i verden og den kontinuerlige udvikling af nye produkter vil polarisationsvedligeholdende optiske fibre udvikle sig i følgende retninger:
(1) Brug den nye teknologi af fotoniske krystalfibre til at fremstille en ny type højtydende polarisationsvedligeholdende fiber;
(2) Udvikle temperaturadaptiv polarisationsvedligeholdende optisk fiber for at opfylde kravene i rumfart og andre områder;
(3) Udvikle forskellige sjældne jord-doterede polarisationsvedligeholdende fibre for at imødekomme behovene for optiske forstærkere og andre enhedsapplikationer;
(4) Udvikle fluoridpolarisationsvedligeholdende fiber for at fremme udviklingen af fiberoptisk interferensteknologi inden for infrarød astronomiteknologi;
(5) Lav-dæmpning polarisationsvedligeholdende fiber: Med den kontinuerlige forbedring af single-mode fiberteknologi er tab, materialespredning og bølgelederdispersion ikke længere de vigtigste faktorer, der påvirker fiberkommunikation, og polarisationstilstandspredningen (PMD) af enkelt- mode fiber er efterhånden blevet en begrænsning. Den mest alvorlige flaskehals i kommunikationskvaliteten på optisk fiber er særligt fremtrædende i højhastigheds optiske fiberkommunikationssystemer på 10 Gbit/s og derover.
(6) Brug Kerr-effekt og Faraday-rotationseffekt til at fremstille polariserede lysenheder.
Derudover er der ifølge de forskellige fiberhoveder: C-Lens. G-linse. Grøn linse
Folding almindelige optisk fiber specifikationer
Enkelttilstand: 8/125μm, 9/125μm, 10/125μm
Multimode: 50/125μm, europæisk standard
62,5/125μm, amerikansk standard
Industrielle, medicinske og lavhastighedsnetværk: 100/140μm, 200/230μm
Plast: 98/1000μm, brugt til bilstyring
