Fibra ótica é uma abreviatura de fibra ótica, uma fibra feita de vidro ou plástico, que pode ser usada como uma ferramenta de transmissão de luz. O princípio de transmissão é' reflexão total da luz'. Os ex-presidentes da Universidade Chinesa de Hong Kong, Gao Kun e George A. Hockham, propuseram pela primeira vez a ideia de que a fibra óptica pode ser usada para transmissão de comunicação. Por esse motivo, Gao Kun ganhou o Prêmio Nobel de Física de 2009.
introduzir
A minúscula fibra óptica é encapsulada em uma bainha de plástico para que possa ser dobrada sem quebrar. Geralmente, o dispositivo de transmissão em uma extremidade da fibra óptica usa um diodo emissor de luz (LED) ou um feixe de laser para transmitir pulsos de luz para a fibra óptica e o dispositivo de recepção na outra extremidade da fibra óptica usa um elemento fotossensível para detectar os pulsos.
Na vida cotidiana, como a perda de transmissão da luz nas fibras ópticas é muito menor do que a da eletricidade nos fios, as fibras ópticas são utilizadas para a transmissão de informações de longa distância.
Normalmente, os dois termos fibra óptica e cabo óptico são confundidos. A maioria das fibras ópticas deve ser coberta por várias camadas de estruturas de proteção antes do uso, e os cabos cobertos são chamados de cabos ópticos. A camada protetora e a camada isolante na camada externa da fibra óptica podem evitar danos à fibra óptica do ambiente circundante, como água, fogo e choque elétrico. O cabo óptico é dividido em: fibra óptica, camada de buffer e revestimento. A fibra óptica é semelhante ao cabo coaxial, exceto que não há malha de blindagem. No centro está o núcleo de vidro através do qual a luz se propaga.
Em uma fibra multimodo, o diâmetro do núcleo é de 50 μm e 62,5 μm, que são aproximadamente equivalentes à espessura de um cabelo humano. O núcleo de fibra monomodo tem um diâmetro de 8 μm a 10 μm. O núcleo é circundado por um envelope de vidro com um índice de refração mais baixo do que o núcleo para manter a luz dentro do núcleo. Do lado de fora, há uma fina capa de plástico para proteger o envelope. As fibras ópticas são geralmente agrupadas e protegidas por um invólucro. O núcleo da fibra é geralmente um cilindro concêntrico de camada dupla com uma pequena área de seção transversal feita de vidro de quartzo. É frágil e fácil de quebrar, portanto, é necessária uma camada externa de proteção.
princípio
Luz e suas características
1. A luz é uma onda eletromagnética
A faixa de comprimento de onda da luz visível é 390 ~ 760nm (nanômetro). A parte maior do que 760 nm é luz infravermelha e a parte menor do que 390 nm é luz ultravioleta. A fibra óptica é usada em três tipos: 850 nm, 1310 nm e 1550 nm.
2. Refração, reflexão e reflexão total da luz.
Como a velocidade de propagação da luz em diferentes substâncias é diferente, quando a luz é emitida de uma substância para outra, a refração e a reflexão ocorrem na interface das duas substâncias. Além disso, o ângulo da luz refratada muda com o ângulo da luz incidente. Quando o ângulo da luz incidente atinge ou ultrapassa um certo ângulo, a luz refratada desaparecerá e toda a luz incidente será refletida de volta, que é o reflexo total da luz. Diferentes materiais têm diferentes ângulos de refração para luz do mesmo comprimento de onda (ou seja, diferentes materiais têm diferentes índices de refração) e o mesmo material tem diferentes ângulos de refração para luz de diferentes comprimentos de onda. A comunicação de fibra óptica é formada com base nos princípios acima.
1. Estrutura de fibra óptica:
A fibra nua da fibra óptica é geralmente dividida em três camadas: o núcleo central de vidro de alto índice de refração (o diâmetro do núcleo é geralmente 50 ou 62,5 μm), o meio é o revestimento de vidro de sílica de baixo índice de refração (o diâmetro é geralmente 125 μm), e o mais externo é o revestimento de resina para reforço. Piso.
2. Abertura numérica de fibra óptica:
A luz incidente na face final da fibra ótica não pode ser toda transmitida pela fibra ótica, mas apenas a luz incidente dentro de uma certa faixa de ângulo. Esse ângulo é chamado de abertura numérica da fibra. A maior abertura numérica da fibra óptica é benéfica para a conexão de topo da fibra óptica. As fibras ópticas produzidas por diferentes fabricantes têm diferentes aberturas numéricas (AT& T CORNING).
3. Tipos de fibra óptica:
Existem muitos tipos de fibras ópticas e as funções e desempenhos necessários variam de acordo com os diferentes usos. No entanto, os princípios de projeto e fabricação de fibra óptica para TV a cabo e comunicação são basicamente os mesmos, tais como: ① pequena perda; ② certa largura de banda e pequena dispersão; ③ fiação fácil; ④ integração fácil; ⑤ alta confiabilidade; ⑥ comparação de fabricação Simples; ⑦Barato e assim por diante. A classificação da fibra óptica é resumida principalmente a partir do comprimento de onda de trabalho, distribuição do índice de refração, modo de transmissão, matéria-prima e método de fabricação. Aqui estão alguns exemplos de várias classificações a seguir.
(1) Comprimento de onda de trabalho: fibra ultravioleta, fibra observável, fibra infravermelha próxima, fibra infravermelha (0,85μm, 1,3μm, 1,55μm).
(2) Distribuição do índice de refração: fibra do tipo degrau (SI), fibra do tipo próximo ao degrau, fibra do tipo graduado (GI), outros (como tipo triângulo, tipo W, tipo rebaixado, etc.).
(3) Modo de transmissão: fibra monomodo (incluindo fibra para manutenção da polarização e fibra para manutenção da não polarização), fibra multimodo.
(4) Matérias-primas: fibra óptica de quartzo, fibra óptica de vidro multicomponente, fibra óptica de plástico, fibra óptica composta (como revestimento de plástico, núcleo líquido, etc.), materiais infravermelhos, etc. De acordo com o material de revestimento, pode ser dividido em materiais inorgânicos (carbono, etc.), materiais metálicos (cobre, níquel, etc.) e plásticos.
(5) Métodos de fabricação: A pré-plastificação inclui a deposição axial em fase de vapor (VAD), deposição química em vapor (CVD), etc., e os métodos de trefilação incluem os métodos Rod intube e duplo cadinho.
Fibra Ótica de Sílica
A fibra de sílica é uma fibra óptica na qual o dióxido de silício (SiO2) é a principal matéria-prima, e a distribuição do índice de refração do núcleo e do revestimento é controlada de acordo com diferentes quantidades de dopagem. As fibras ópticas da série de quartzo (vidro) têm as características de baixo consumo de energia e banda larga, e agora são amplamente utilizadas em televisão a cabo e sistemas de comunicação.
A vantagem da fibra óptica de vidro de quartzo é a baixa perda. Quando o comprimento de onda da luz é 1,0 ～ 1,7 μm (cerca de 1,4 μm), a perda é de apenas 1dB / km, e a menor em 1,55 μm é de apenas 0,2dB / km.
Fibra dopada com flúor
A fibra dopada com flúor é um dos produtos típicos da fibra de sílica. Geralmente, na fibra óptica de comunicação de banda de onda de 1,3 μm, o dopante que controla o núcleo é dióxido de germânio (GeO2) e o revestimento é feito de SiO2. No entanto, a maioria dos núcleos das fibras conectadas ao flúor usam SiO2, mas o flúor é dopado no revestimento. Porque a perda de espalhamento de Rayleigh é um fenômeno de espalhamento de luz causado por mudanças no índice de refração. Portanto, é desejável formar dopantes de fatores de flutuação do índice de refração, e menos é melhor. O principal efeito do flúor é reduzir o índice de refração de SIO2. Portanto, é frequentemente usado para a dopagem do revestimento.
Comparada com as fibras ópticas de outras matérias-primas, a fibra óptica de quartzo também possui um amplo espectro de transmissão de luz desde a luz ultravioleta até a luz infravermelha próxima. Além de fins de comunicação, também pode ser usado em áreas como guia de luz e transmissão de imagens.
Fibra infravermelha
Sendo o comprimento de onda de trabalho da fibra ótica da série quartzo desenvolvida no campo da comunicação ótica, embora seja utilizada em uma distância de transmissão mais curta, ela só pode ser utilizada em 2μm. Por esta razão, ele pode trabalhar no campo de comprimentos de onda infravermelhos mais longos, e a fibra óptica desenvolvida é chamada de fibra óptica infravermelha. A fibra óptica infravermelha é usada principalmente para transmissão de energia luminosa. Por exemplo: medição de temperatura, transmissão de imagem térmica, tratamento médico com bisturi a laser, processamento de energia térmica, etc. A taxa de penetração ainda é baixa.
Fibra composta
A fibra composta é feita de matéria-prima de SiO2 e, em seguida, óxidos adequadamente misturados, como óxido de sódio (Na2O), óxido de boro (B2O3), óxido de potássio (K2O) e outros óxidos para fazer uma fibra de vidro multicomponente, que é caracterizada por -vidro componente Possui um ponto de amolecimento inferior ao do vidro de quartzo e uma grande diferença no índice de refração entre o núcleo e o revestimento. Endoscópios de fibra óptica usados principalmente em serviços médicos.
Fibra CFC
Fibra de fluoreto A fibra de cloreto (fibra de fluoreto) é uma fibra óptica feita de vidro fluoretado. Este material de fibra óptica também é conhecido como ZBLAN (ou seja, materiais de vidro de fluoreto, como ZrF2), fluoreto de bário (BaF2), fluoreto de lantânio (LaF3), fluoreto de alumínio (AlF3) e fluoreto de sódio (NaF) são simplificados em abreviatura de, funciona principalmente no serviço de transmissão óptica de 2 ～ 10μm de comprimento de onda. Como o ZBLAN tem a possibilidade de perda ultrabaixa de fibra, o desenvolvimento da viabilidade para fibra de comunicação de longa distância está em andamento, por exemplo: sua menor perda teórica, em Pode atingir 10-2 ～ 10-3dB / km em comprimento de onda de 3μm, enquanto a fibra de quartzo está entre 0,15-0,16dB / Km a 1,55μm. No momento, a fibra ZBLAN só pode ser usada em 2,4 ～ 2,7 devido à dificuldade de reduzir a perda por espalhamento. Sensores de temperatura μm e transmissão de imagem térmica ainda não foram amplamente utilizados. Recentemente, a fim de usar o ZBLAN para transmissão de longa distância, um amplificador de fibra dopada com praseodímio de 1,3 μm (PDFA) está sendo desenvolvido.
Fibra ótica revestida de plástico
Plastic Clad Fiber (Plastic Clad Fiber) é uma fibra do tipo degrau em que o vidro de sílica de alta pureza é usado como o núcleo e o plástico com um índice de refração ligeiramente inferior ao da sílica, como o gel de sílica, é usado como o revestimento . Comparado com a fibra de sílica, possui as características de renda do núcleo e alta abertura numérica (NA). Portanto, é fácil de combinar com a fonte de luz LED de diodo emissor de luz, e a perda é pequena. Portanto, é muito adequado para rede local (LAN) e comunicação de curta distância.
Fibra Ótica Plástica
Trata-se de uma fibra óptica em que tanto o núcleo quanto o revestimento são feitos de plástico (polímero). Os primeiros produtos eram usados principalmente em comunicações ópticas para decoração e iluminação guiada por luz e circuitos de ligação óptica de curta distância. As matérias-primas são principalmente vidro orgânico (PMMA), poliestireno (PS) e policarbonato (PC). A perda é restringida pela estrutura combinada de CH inerente dos plásticos, geralmente até dezenas de dB por km. Para reduzir a perda, plásticos da série de flúor estão sendo desenvolvidos e aplicados. Como o diâmetro do núcleo da fibra óptica de plástico é 1000μm, que é 100 vezes maior do que a fibra de quartzo monomodo, a conexão é simples e fácil de dobrar e construir. Nos últimos anos, com o progresso da banda larga, o desenvolvimento de fibra óptica plástica multimodo com índice de refração graduado (GI) tem recebido atenção social. Recentemente, o aplicativo é relativamente rápido na LAN interna do carro' e também pode ser usado na LAN doméstica no futuro.
Fibra monomodo
Fibra monomodo Refere-se à fibra que pode transmitir apenas um modo de propagação no comprimento de onda de trabalho, geralmente chamada de fibra monomodo (SMF: Fibra monomodo). Atualmente, é a fibra óptica mais utilizada na televisão por cabo e nas comunicações ópticas. Como o núcleo da fibra é muito fino (cerca de 10 μm) e o índice de refração está em uma distribuição em etapas, quando o parâmetro V de frequência normalizado é menor que 2,4, teoricamente, apenas a transmissão monomodo pode ser formada. Além disso, o SMF não possui dispersão multimodo. Não apenas a banda de frequência de transmissão é mais larga do que a fibra com mais modo, mas também a dispersão de material e a dispersão estrutural de SMF são adicionadas e compensadas, e sua característica de síntese passa a formar a característica de dispersão zero, o que torna a banda de frequência de transmissão mais larga . No SMF, existem muitos tipos devido às diferenças nos dopantes e métodos de fabricação. DePr-essed Clad Fiber (DePr-essed Clad Fiber), seu revestimento forma uma estrutura dupla e o revestimento adjacente ao núcleo tem um índice de refração mais baixo do que o revestimento externo invertido.
Fibra multimodo
Fibra multimodo refere-se à fibra em que o modo de propagação possível da fibra é em modos múltiplos de acordo com o comprimento de onda de trabalho, denominada fibra multimodo (MMF: MULti ModeFiber). O diâmetro do núcleo é de 50μm e, como o modo de transmissão pode chegar a várias centenas, em comparação com SMF, a largura de banda de transmissão é principalmente dominada pela dispersão modal. Historicamente, ele tem sido usado para transmissão de curta distância em sistemas de comunicação e televisão a cabo. Desde o surgimento da fibra SMF, ela parece ter formado um produto histórico. Mas, na verdade, como o MMF tem um diâmetro de núcleo maior do que o SMF e é mais fácil de combinar com fontes de luz como LEDs, ele tem mais vantagens em muitas LANs. Portanto, o MMF ainda está recebendo atenção novamente no campo da comunicação de curta distância. Quando o MMF é classificado de acordo com a distribuição do índice de refração, existem dois tipos: tipo gradiente (GI) e tipo degrau (SI). O índice de refração do tipo GI é o mais alto no centro do núcleo e diminui gradualmente ao longo do revestimento. Como a onda de luz do tipo SI é refletida na fibra óptica, a diferença de tempo de cada caminho de luz é gerada, o que faz com que a onda de luz emitida seja distorcida e o choque de cor seja grande. Como resultado, a largura de banda de transmissão é reduzida e atualmente há menos aplicativos MMF do tipo SI.
Fibra deslocada de dispersão
Quando o comprimento de onda operacional de uma fibra monomodo é de 1,3 Pm, o diâmetro do campo de modo é de cerca de 9 Pm, e sua perda de transmissão é de cerca de 0,3 dB / km. Neste momento, o comprimento de onda de dispersão zero é exatamente 13h. Entre as fibras ópticas de quartzo, a perda de transmissão na seção de 1.55pm é a menor (cerca de 0.2dB / km) da matéria-prima. Como o amplificador de fibra dopada com érbio (EDFA) prático funciona na faixa de 1.55pm, se a dispersão zero puder ser alcançada nesta banda, será mais propício para a aplicação de transmissão de longa distância na banda de 1.55pm. Portanto, usando de forma inteligente as características de deslocamento compostas da dispersão do material de quartzo no material de fibra e a dispersão da estrutura do núcleo, a dispersão zero original da seção de 1,3 Pm pode ser deslocada para a seção de 1,55pm para constituir a dispersão zero. Portanto, é denominado Fibra Deslocada por Dispersão (DSF: Fibra Deslocada por Dispersão). O método de aumentar a dispersão estrutural é principalmente para melhorar o desempenho de distribuição do índice de refração do núcleo. Na transmissão de longa distância de comunicação óptica, a dispersão zero da fibra é importante, mas não a única. Outras propriedades incluem baixa perda, fácil conexão, formação de cabo ou pequenas mudanças nas características durante o trabalho (incluindo os efeitos de flexão, alongamento e mudanças ambientais). O DSF foi projetado para considerar esses fatores de forma abrangente.
Fibra plana de dispersão
Fibra de dispersão deslocada (DSF) é uma fibra monomodo projetada com dispersão zero na banda de 1.55pm. A fibra achatada de dispersão (DFF: Fibra Achatada de Dispersão) tem uma ampla faixa de comprimento de onda de 1,3 pm a 1,55 pm. A dispersão pode ser muito baixa e a fibra que atinge a dispersão quase zero é chamada de DFF. Porque o DFF tem que reduzir a dispersão na faixa de 1.3pm a 1.55pm. É necessário realizar um projeto complicado para a distribuição do índice de refração da fibra óptica. No entanto, esse tipo de fibra é muito adequado para linhas de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM). Como o processo de fibra DFF é mais complicado, o custo é mais caro. No futuro, com o aumento da produção, os preços também diminuirão.
Fibra de compensação de dispersão
Para sistemas tronco que usam fibras monomodo, a maioria deles é construída usando fibras com dispersão zero na faixa de 1,3pm. No entanto, agora a menor perda é às 13h55. Devido ao uso prático de EDFA, seria muito benéfico se o comprimento de onda de 1.55pm pudesse ser operado em uma fibra de dispersão zero de 1.3pm. Porque, na fibra de dispersão zero de 1,3 Pm, a dispersão na banda de 1,55 Pm é de cerca de 16 ps / km / nm. Se uma seção de fibra com o sinal oposto da dispersão for inserida nesta linha de fibra óptica, a dispersão de toda a linha óptica pode ser zerada. A fibra utilizada para este fim é denominada Fibra de Compensação de Dispersão (DCF: Fibra de Compensação de Dispersão). Comparado com a fibra de dispersão zero de 1,3pm padrão, o DCF tem um diâmetro de núcleo mais fino e uma diferença de índice de refração maior. DCF também é uma parte importante das linhas ópticas WDM.
Polarização mantendo a fibra
As ondas de luz que se propagam na fibra óptica têm as propriedades das ondas eletromagnéticas, portanto, além do modo único da onda de luz básica, existem essencialmente dois modos ortogonais de distribuição do campo eletromagnético (TE, TM). Geralmente, como a estrutura da seção da fibra é circularmente simétrica, as constantes de propagação dos dois modos de polarização são iguais e as duas luzes polarizadas não interferem uma na outra. No entanto, na verdade, a fibra não é completamente simétrica circular. Os fatores de combinação entre os modos de polarização são distribuídos irregularmente no eixo óptico. A dispersão causada por essa mudança na luz polarizada é chamada de Dispersão do Modo de Polarização (PMD). Para a TV a cabo, que distribui principalmente imagens, o impacto não é muito grande, mas para alguns serviços que terão requisitos especiais para banda ultralarga no futuro, como:
① Quando a detecção heteródina é usada na comunicação coerente, quando a polarização da onda de luz é necessária para ser mais estável;
②Quando as características de entrada e saída do equipamento óptico estão relacionadas à polarização;
③Ao fazer acopladores ópticos de manutenção da polarização e polarizadores ou despolarizadores, etc .;
④ Faça sensores de fibra óptica que usam interferência de luz, etc.,
Onde a polarização deve ser mantida constante, a fibra que foi modificada para tornar o estado de polarização inalterado é chamada de fibra de manutenção de polarização (PMF: Fibra de manutenção de polarização) ou fibra de polarização fixa.
Fibra birrefringente
A fibra birrefringente se refere a uma fibra monomodo que pode transmitir dois modos de polarização inerentes que são ortogonais entre si. O fenômeno de que o índice de refração varia com a direção da deflexão é chamado de birrefringência. Também é chamada de fibra PANDA, ou seja, fibra de redução de absorção E manutenção de polarização. Está disposto em duas direções transversais do núcleo, com uma parte de vidro com um grande coeficiente de dilatação térmica e uma seção transversal circular. No processo de estiramento da fibra em alta temperatura, essas peças encolhem, o que resulta no alongamento na direção y do núcleo e, ao mesmo tempo, tensão de compressão na direção x. Isso resulta em um efeito fotoelástico do material de fibra e uma diferença no índice de refração na direção X e na direção y. De acordo com este princípio, o efeito de manter a polarização constante é alcançado.
Fibra anti-mau ambiente
A temperatura ambiente normal de trabalho da fibra óptica para comunicação pode ser entre -40 ℃ e +60 ℃, e o design também se baseia na premissa de que não é exposta a uma grande quantidade de radiação. Em contraste, para a temperatura mais baixa ou mais alta e o ambiente hostil que pode ser submetido a alta pressão ou força externa e exposta à radiação, a fibra que também pode funcionar é chamada de Hard Condition Resistant Fiber (Hard Condition Resistant Fiber). Geralmente, para proteger mecanicamente a superfície da fibra óptica, uma camada extra de plástico é revestida. Porém, conforme a temperatura aumenta, a função protetora do plástico diminui, o que limita a temperatura de uso. Se você mudar para plásticos resistentes ao calor, como Teflon (Teflon) e outras resinas, você pode trabalhar a 300 ° C. Existem também metais como níquel (Ni) e alumínio (Al) revestidos na superfície do vidro de quartzo. Este tipo de fibra é denominado Fibra Resistente ao Calor (Fibra Resistente ao Calor). Além disso, quando a fibra óptica é irradiada por radiação, a perda óptica aumenta. Isso ocorre porque quando o vidro de quartzo é exposto à radiação, defeitos estruturais (também chamados de centro de cor: centro de cor) aparecerão no vidro, e a perda aumentará especialmente no comprimento de onda de 0,4 ± 0,7pm. O método de prevenção é mudar para vidro de quartzo dopado com elemento OH ou F, que pode suprimir os defeitos de perda causados pela radiação. Esse tipo de fibra é chamada de fibra resistente à radiação e é usada principalmente em espelhos de fibra óptica para monitoramento de usinas nucleares.
Fibra hermética revestida
A fim de manter a estabilidade de longo prazo da resistência mecânica e perda da fibra óptica, a superfície do vidro é revestida com materiais inorgânicos, como carboneto de silício (SiC), carboneto de titânio (TiC) e carbono (C) para evitar água e o hidrogênio vem de fora. Difusão da fibra ótica manufaturada (HCF Hermetically Coated Fiber). Atualmente, é comumente usado no processo de produção de deposição química de vapor (CVD) para usar uma camada de carbono para se acumular em alta velocidade para obter um efeito de vedação suficiente. Esta fibra óptica revestida de carbono (CCF) pode efetivamente cortar a intrusão da fibra óptica de moléculas de hidrogênio externas. É relatado que pode ser mantido por 20 anos sem aumentar a perda em um ambiente de hidrogênio à temperatura ambiente. Claro, seu coeficiente de fadiga (Parâmetro de Fadiga) pode chegar a mais de 200 na prevenção da intrusão de umidade e no retardo do processo de fadiga da resistência mecânica. Portanto, o HCF é usado em sistemas que requerem alta confiabilidade em ambientes hostis, como cabos ópticos submarinos.
Fibra revestida de carbono
Uma fibra óptica revestida com um filme de carbono na superfície de uma fibra óptica de quartzo é chamada de Carbon Coated Fiber (CCF: Carbon Coated Fiber). O mecanismo é usar um filme de carbono denso para isolar a superfície da fibra óptica do mundo exterior para melhorar a perda por fadiga mecânica da fibra óptica e aumentar a perda de moléculas de hidrogênio. O CCF é um tipo de fibra óptica com revestimento hermético (HCF).
Fibra ótica revestida de metal
Fibra com revestimento metálico (Metal Coated Fiber) é uma fibra óptica revestida com uma camada de metal como Ni, Cu, Al, etc. na superfície da fibra óptica. Existem também revestimentos plásticos na parte externa da camada de metal com o objetivo de melhorar a resistência ao calor e estar disponível para energização e soldagem. É uma das fibras ópticas anti-mau ambiente, podendo também ser utilizada como componente de circuitos eletrônicos. Os primeiros produtos eram feitos por revestimento de metal fundido durante o processo de estiramento. Como esse método tem muita diferença no coeficiente de expansão entre o vidro e o metal, ele aumentará a pequena perda por dobra e a taxa prática não é alta. Recentemente, devido ao sucesso do método de revestimento não eletrolítico de baixa perda na superfície da fibra óptica de vidro, o desempenho foi muito melhorado.
Fibra dopada com terra rara
No núcleo da fibra, a fibra é dopada com elementos de terras raras, como Er, Nd e Pr. Em 1985, Payne, da Universidade de Southampton, no Reino Unido, descobriu pela primeira vez que a Rare Earth DoPed Fiber (Rare Earth DoPed Fiber) tinha o fenômeno da oscilação do laser e amplificação de luz. Portanto, desde então, o véu da amplificação da luz, como a isca, foi revelado. O EDFA de 1.55pm que agora é prático é usar fibra monomodo dopada com isca e usar laser de 1.47pm para excitação para obter amplificação de sinal óptico de 1.55pm. Além disso, amplificadores de fibra de flúor dopada com erro (PDFA) estão em desenvolvimento.
Fibra Raman
O efeito Raman significa que quando a luz monocromática de frequência f é projetada em uma substância, luz espalhada de frequência f ± fR ef ± 2fR diferente da frequência f aparecerá na luz espalhada. Este fenômeno é denominado efeito Raman. . Porque é produzida pela troca de energia entre o movimento molecular da substância e o movimento da rede. Quando uma substância absorve energia, o número de vibrações da luz fica menor, e a luz espalhada é chamada de linha de Stokes. Por outro lado, a luz espalhada que obtém energia da matéria e aumenta o número de vibrações é chamada de linha anti-Stokes. Portanto, o desvio FR do número de vibração reflete o nível de energia e pode mostrar o valor inerente à substância. A fibra feita usando este meio não linear é chamada de Fibra Raman (RF: Fibra Raman). A fim de confinar a luz no pequeno núcleo da fibra para propagação a longa distância, o efeito de interação entre a luz e a matéria aparecerá, o que pode tornar a forma de onda do sinal não distorcida e realizar a transmissão de longa distância. Quando a luz de entrada é aumentada, a luz dispersa induzida coerente será obtida. Os lasers de fibra Raman são usados para detectar luz espalhada Raman, que pode ser usada como fonte de energia para medição espectroscópica e teste de dispersão de fibra. Além disso, o espalhamento Raman induzido, na comunicação de longa distância de fibra óptica, está em estudo como um amplificador óptico.
Fibra excêntrica
O núcleo da fibra óptica padrão é colocado no centro do revestimento e a forma da seção transversal do núcleo e do revestimento é concêntrica. No entanto, devido aos diferentes usos, também há casos em que a posição do núcleo, a forma do núcleo e a forma do revestimento são feitas em diferentes estados ou o revestimento é perfurado para formar uma estrutura de formato especial. Em comparação com as fibras ópticas padrão, essas fibras ópticas são chamadas de fibras ópticas de formato especial. Excentric Core Fiber (Excentric Core Fiber), é um tipo de fibra com formato especial. O núcleo é colocado fora do centro e próximo à posição excêntrica da linha externa do revestimento. Como o núcleo está próximo à superfície, parte do campo de luz se espalhará sobre o revestimento (chamado de Onda Evanescente). Usando este fenômeno, a presença ou ausência de substâncias aderidas e mudanças no índice de refração podem ser detectadas. A fibra excêntrica (ECF) é usada principalmente como um sensor de fibra óptica para detectar substâncias. Combinado com o método de teste do refletômetro óptico no domínio do tempo (OTDR), ele também pode ser usado como um sensor de distribuição.
Fibra luminosa
Use fibra óptica feita de material fluorescente. É uma parte da fluorescência gerada ao ser irradiada por ondas de luz, como radiação, raios ultravioleta, etc., que podem ser transmitidos através da fibra ótica ao fechar a fibra ótica. A fibra luminescente (fibra luminescente) pode ser usada para detectar radiação e raios ultravioleta, bem como conversão de comprimento de onda, ou como um sensor de temperatura, sensor químico. É também chamada de Fibra de Cintilação na detecção de radiação. Do ponto de vista de materiais fluorescentes e dopagem, as fibras ópticas plásticas estão sendo desenvolvidas.
Fibra multi-core
Uma fibra óptica normal é composta de uma região central e uma região de revestimento ao seu redor. No entanto, a fibra Multi Core tem vários núcleos em uma área de revestimento comum. Devido à proximidade dos núcleos entre si, existem duas funções. Uma delas é que o espaçamento do núcleo é grande, ou seja, não há estrutura de acoplamento óptico. Este tipo de fibra óptica pode aumentar a densidade de integração por unidade de área da linha de transmissão. Em comunicações ópticas, cabos de fita com múltiplos núcleos podem ser feitos, enquanto em campos de não comunicação, como feixes de imagem de fibra óptica, milhares de núcleos são feitos. A segunda é fazer com que a distância entre os núcleos se feche, o que pode produzir o acoplamento das ondas de luz. Usando este princípio, um sensor dual-core ou dispositivo de circuito óptico está sendo desenvolvido.
Fibra oca
A fibra óptica é transformada em um núcleo oco para formar um espaço cilíndrico. A fibra óptica usada para transmissão de luz é chamada de fibra oca (Hollow Fiber). A fibra óptica oca é usada principalmente para transmissão de energia e pode ser usada para transmissão de energia de raios-X, ultravioleta e infravermelho distante. Existem dois tipos de estruturas de fibra oca: uma é para fazer o vidro em uma forma cilíndrica, e os princípios do núcleo e do revestimento são os mesmos do tipo degrau. Use o reflexo total da luz entre o ar e o vidro para se espalhar. Como a maior parte da luz pode ser transmitida pelo ar sem perdas, ela tem a função de espalhar uma certa distância. A segunda é fazer com que a refletância da superfície interna do cilindro seja próxima de 1, para reduzir a perda de reflexão. A fim de melhorar a refletividade, um dielétrico é colocado na lâmpada para reduzir a perda na faixa de comprimento de onda de trabalho. Por exemplo, a perda de comprimento de onda às 22h6 pode chegar a vários dB / m.
Polímero
De acordo com o material, há fibra ótica inorgânica e fibra ótica polimérica. O primeiro é amplamente utilizado na indústria. Os materiais inorgânicos de fibra óptica são divididos em dois tipos: monocomponente e multicomponente. O único componente é o quartzo, e as principais matérias-primas são o tetracloreto de silício, o oxicloreto de fósforo e o tribrometo de boro. Sua pureza requer que o conteúdo de impurezas de íons de metais de transição, como cobre, ferro, cobalto, níquel, manganês, cromo e vanádio, seja inferior a 10ppb. Além disso, o requisito de íon OH é inferior a 10ppb. A fibra de quartzo tem sido amplamente utilizada. Existem muitas matérias-primas multicomponentes, principalmente dióxido de silício, trióxido de boro, nitrato de sódio, óxido de tálio e assim por diante. Este material ainda não é popular. A fibra óptica de polímero é uma fibra óptica feita de polímero transparente, que é composta por um material de núcleo de fibra e um material de revestimento. O material do núcleo é uma fibra feita de polimetilmetacrilato ou poliestireno de alta pureza e alta transmissão, e a camada externa é um polímero contendo flúor ou um polímero de silício orgânico.
A perda óptica de fibra óptica de polímero é relativamente alta. Em 1982, a Japan Telegraph and Telegraph Company usou filamento de polímero de metacrilato de metila deuterado como o material do núcleo, e a taxa de perda óptica foi reduzida para 20 dB / km. No entanto, a característica da fibra óptica de polímero é que ela pode ter um tamanho grande, fibra óptica de grande abertura numérica, alta eficiência de acoplamento da fonte de luz, boa flexibilidade, ligeira curvatura não afeta a capacidade de orientação da luz, fácil arranjo e ligação, fácil de usar e baixo custo. No entanto, a perda óptica é grande e só pode ser usada em curtas distâncias. Fibra ótica com perda ótica de 10 ～ 100dB / km pode transmitir centenas de metros
Polarização Mantendo Fibra
Fibra de manutenção de polarização: A fibra de manutenção de polarização transmite luz polarizada linearmente, que é amplamente utilizada em vários campos da economia nacional, como aeroespacial, aviação, navegação, tecnologia de fabricação industrial e comunicações. No sensor de fibra interferométrica com base na detecção coerente óptica, o uso de fibra de manutenção da polarização pode garantir que a direção da polarização linear permaneça inalterada, melhorar a relação sinal-ruído coerente e alcançar medição de alta precisão de grandezas físicas. Como um tipo especial de fibra óptica, a fibra de manutenção da polarização é usada principalmente em sensores como giroscópios de fibra óptica, hidrofones de fibra óptica e sistemas de comunicação de fibra óptica como DWDM e EDFA. Como giroscópios de fibra óptica e hidrofones de fibra óptica podem ser usados em navegação inercial militar e sonar, eles são produtos de alta tecnologia, e a fibra de manutenção de polarização é seu principal componente, então a fibra de manutenção de polarização foi incluída na lista de embargos contra a China pelos países desenvolvidos ocidentais. No processo de estiramento da fibra de manutenção da polarização, devido a defeitos estruturais gerados dentro da fibra, o desempenho de manutenção da polarização diminuirá. Ou seja, quando a luz polarizada linearmente é transmitida ao longo de um eixo característico da fibra, parte do sinal óptico será acoplado a outro. O eixo característico, em última análise, resulta em uma diminuição na razão de extinção de polarização do sinal de luz polarizada de saída. Este defeito afeta o efeito de birrefringência na fibra. Em uma fibra que mantém a polarização, quanto mais forte o efeito de birrefringência e mais curto o comprimento de onda, melhor para manter o estado de polarização da luz transmitida.
Aplicação e direção de desenvolvimento futuro da fibra de manutenção da polarização
A fibra óptica para manutenção da polarização terá maior demanda de mercado nos próximos anos. Com o rápido desenvolvimento de novas tecnologias no mundo e o desenvolvimento contínuo de novos produtos, as fibras ópticas de manutenção da polarização se desenvolverão nas seguintes direções:
(1) Usar a nova tecnologia de fibra de cristal fotônico para fabricar um novo tipo de fibra de alto desempenho para manutenção da polarização;
(2) Desenvolver fibra óptica de manutenção da polarização adaptável à temperatura para atender aos requisitos da indústria aeroespacial e de outros campos;
(3) Desenvolver várias fibras de manutenção da polarização dopadas com terras raras para atender às necessidades de amplificadores ópticos e outras aplicações de dispositivos;
(4) Desenvolver fibra de manutenção da polarização de fluoreto para promover o desenvolvimento da tecnologia de interferência de fibra óptica no campo da tecnologia de astronomia infravermelha;
(5) Fibra de manutenção da polarização de baixa atenuação: Com a melhoria contínua da tecnologia de fibra monomodo, a perda, a dispersão do material e a dispersão do guia de onda não são mais os principais fatores que afetam a comunicação da fibra e a dispersão do modo de polarização (PMD) de modo único O modo de fibra tornou-se gradualmente uma limitação O gargalo mais sério da qualidade da comunicação de fibra óptica é particularmente proeminente em sistemas de comunicação de fibra óptica de alta velocidade de 10 Gbit / se acima.
(6) Use o efeito Kerr e o efeito de rotação Faraday para fabricar dispositivos de luz polarizada.
Além disso, de acordo com as diferentes cabeças de fibra, existem: C-Lens. G-Lens. Lente verde
Especificações de fibra óptica dobrável
Modo único: 8 / 125μm, 9 / 125μm, 10 / 125μm
Multimodo: 50 / 125μm, padrão europeu
62,5 / 125μm, padrão americano
Redes industriais, médicas e de baixa velocidade: 100 / 140μm, 200 / 230μm
Plástico: 98 / 1000μm, usado para controle de automóveis
