Optinis pluoštas yra optinio pluošto, stiklo arba plastiko pluošto, kuris gali būti naudojamas kaip šviesos perdavimo įrankis, santrumpa. Perdavimo principas yra'visiškas šviesos atspindys'. Buvę Kinijos Honkongo universiteto prezidentai Gao Kunas ir George'as A. Hockhamas pirmiausia pasiūlė idėją, kad optinis pluoštas gali būti naudojamas ryšių perdavimui. Dėl šios priežasties Gao Kunas 2009 m. laimėjo Nobelio fizikos premiją.
pristatyti
Mažytis optinis pluoštas yra įdėtas į plastikinį apvalkalą, kad jį būtų galima sulenkti nesulaužant. Paprastai viename optinio pluošto gale esantis siųstuvas naudoja šviesos diodą (LED) arba lazerio spindulį, kad perduotų šviesos impulsus į optinį skaidulą, o priėmimo įtaisas kitame optinio pluošto gale naudoja šviesai jautrų elementą. aptikti impulsus.
Kasdieniame gyvenime, kadangi šviesos pralaidumas optinėse skaidulose yra daug mažesnis nei elektros laiduose, optinės skaidulos naudojamos informacijos perdavimui dideliais atstumais.
Paprastai painiojami du terminai optinis pluoštas ir optinis kabelis. Dauguma šviesolaidžių prieš naudojimą turi būti padengti keliais apsauginių konstrukcijų sluoksniais, o uždengti kabeliai vadinami optiniais kabeliais. Apsauginis sluoksnis ir izoliacinis sluoksnis, esantis ant išorinio optinio pluošto sluoksnio, gali apsaugoti nuo supančios aplinkos, pvz., vandens, ugnies ir elektros smūgio, sugadinimo optiniam pluoštui. Optinis kabelis skirstomas į: šviesolaidį, buferinį sluoksnį ir dangą. Optinis pluoštas yra panašus į koaksialinį kabelį, išskyrus tai, kad nėra tinklinio ekrano. Centre yra stiklo šerdis, per kurią sklinda šviesa.
Daugiamodio pluošto šerdies skersmuo yra 50 μm ir 62, 5 μm, o tai apytiksliai atitinka žmogaus plauko storį. Vienmodžio pluošto šerdies skersmuo yra nuo 8 μm iki 10 μm. Šerdį supa stiklinis apvalkalas, kurio lūžio rodiklis yra mažesnis nei šerdies, kad šviesa išliktų šerdies viduje. Išorėje yra plona plastikinė striukė, apsauganti voką. Optinės skaidulos paprastai yra surištos ir apsaugotos apvalkalu. Pluošto šerdis paprastai yra dviejų sluoksnių koncentrinis cilindras su nedideliu skerspjūvio plotu, pagamintas iš kvarcinio stiklo. Jis yra trapus ir lengvai lūžta, todėl reikalingas išorinis apsauginis sluoksnis.
principu
Šviesa ir jos savybės
1. Šviesa yra elektromagnetinė banga
Matomos šviesos bangų ilgių diapazonas yra 390–760 nm (nanometras). Didesnė nei 760 nm dalis yra infraraudonoji šviesa, o mažesnė nei 390 nm dalis yra ultravioletinė šviesa. Optinis pluoštas naudojamas trijų tipų: 850 nm, 1310 nm ir 1550 nm.
2. Šviesos lūžis, atspindys ir visiškas atspindys.
Kadangi šviesos sklidimo greitis skirtingose medžiagose yra skirtingas, kai šviesa sklinda iš vienos medžiagos į kitą, dviejų medžiagų sąsajoje atsiranda refrakcija ir atspindys. Be to, lūžusios šviesos kampas keičiasi kartu su krintančios šviesos kampu. Kai krintančios šviesos kampas pasiekia arba viršija tam tikrą kampą, lūžusi šviesa išnyks, o visa krintanti šviesa atsispindės atgal, o tai yra bendras šviesos atspindys. Skirtingos medžiagos turi skirtingus to paties bangos ilgio šviesos lūžio kampus (tai yra, skirtingos medžiagos turi skirtingus lūžio rodiklius), o ta pati medžiaga turi skirtingus lūžio kampus skirtingo bangos ilgio šviesai. Šviesolaidžio ryšys formuojamas remiantis aukščiau pateiktais principais.
1. Optinio pluošto struktūra:
Plikas optinio pluošto pluoštas paprastai skirstomas į tris sluoksnius: centrinė aukšto lūžio rodiklio stiklo šerdis (paprastai šerdies skersmuo yra 50 arba 62,5 μm), vidurinė yra mažo lūžio rodiklio silicio stiklo danga (skersmuo paprastai yra 125 μm), o tolimiausia yra dervos danga sutvirtinimui. Grindys.
2. Optinės skaidulos skaitmeninė diafragma:
Šviesolaidinis pluoštas negali perduoti visos šviesos, patenkančios į galinį optinio pluošto paviršių, o tik krintanti šviesa tam tikru kampu. Šis kampas vadinamas skaitine pluošto apertūra. Didesnė optinio pluošto skaitmeninė diafragma yra naudinga optinio pluošto užpakaliniam sujungimui. Skirtingų gamintojų gaminamos optinės skaidulos turi skirtingas skaitmenines apertūras (AT&T CORNING).
3. Optinio pluošto tipai:
Yra daug optinių skaidulų tipų, o reikalingos funkcijos ir našumas skiriasi priklausomai nuo naudojimo. Tačiau kabelinės televizijos ir ryšių optinio pluošto projektavimo ir gamybos principai iš esmės yra vienodi, pavyzdžiui: ① nedideli nuostoliai; ② tam tikras pralaidumas ir maža sklaida; ③ lengvas laidų sujungimas; ④ lengva integracija; ⑤ didelis patikimumas; ⑥ gamybos palyginimas paprastas; ⑦ Nebrangus ir pan. Optinio pluošto klasifikacija daugiausia apibendrinta pagal darbinį bangos ilgį, lūžio rodiklio pasiskirstymą, perdavimo režimą, žaliavą ir gamybos metodą. Toliau pateikiami įvairių klasifikacijų pavyzdžiai.
(1) Darbinis bangos ilgis: ultravioletinis pluoštas, stebimas pluoštas, artimojo infraraudonųjų spindulių pluoštas, infraraudonųjų spindulių pluoštas (0,85 μm, 1,3 μm, 1,55 μm).
(2) Lūžio rodiklio pasiskirstymas: pakopinio (SI) tipo pluoštas, artimojo laiptelio tipo pluoštas, rūšiuoto (GI) tipo pluoštas, kiti (pvz., trikampio tipo, W tipo, įgilinto tipo ir kt.).
(3) Perdavimo režimas: vienmodis pluoštas (įskaitant poliarizaciją palaikantį ir nepoliarizacinį pluoštą), daugiamodis pluoštas.
(4) Žaliavos: kvarcinis optinis pluoštas, daugiakomponentis stiklo optinis pluoštas, plastikinis optinis pluoštas, kompozicinis optinis pluoštas (pvz., plastiko apvalkalas, skysta šerdis ir kt.), infraraudonųjų spindulių medžiagos ir kt. Pagal dangos medžiagą, jis gali skirstomi į neorganines medžiagas (anglis ir kt.), metalines medžiagas (varis, nikelis ir kt.) ir plastikus.
(5) Gamybos metodai: išankstinis plastifikavimas apima ašinį nusodinimą garų fazėje (VAD), cheminį nusodinimą garais (CVD) ir kt., o vielos tempimo metodai apima strypo vamzdžio ir dvigubo tiglio metodus.
Silicio optinis pluoštas
Silicio pluoštas yra optinis pluoštas, kurio pagrindinė žaliava yra silicio dioksidas (SiO2), o šerdies ir apvalkalo lūžio rodiklio pasiskirstymas kontroliuojamas pagal skirtingus dopingo kiekius. Kvarcinės (stiklo) serijos optinės skaidulos pasižymi mažu energijos suvartojimu ir plačiajuosčiu ryšiu, todėl dabar plačiai naudojamos kabelinės televizijos ir ryšių sistemose.
Kvarcinio stiklo optinio pluošto pranašumas yra mažas nuostolis. Kai šviesos bangos ilgis yra 1,0–1,7 μm (apie 1,4 μm), nuostoliai yra tik 1 dB/km, o mažiausias – 1,55 μm – tik 0,2 dB/km.
Fluoru legiruotas pluoštas
Fluoru legiruotas pluoštas yra vienas iš tipiškų silicio pluošto gaminių. Paprastai 1,3 μm bangų juostos ryšio optiniame pluošte šerdį valdantis priedas yra germanio dioksidas (GeO2), o apvalkalas pagamintas iš SiO2. Tačiau daugumoje su fluoru sujungtų pluoštų šerdies naudojamas SiO2, tačiau apvalkale yra legiruotas fluoras. Kadangi Rayleigh sklaidos nuostoliai yra šviesos sklaidos reiškinys, kurį sukelia lūžio rodiklio pokyčiai. Todėl pageidautina formuoti lūžio rodiklio svyravimo faktorių priedus, o mažiau yra geriau. Pagrindinis fluoro poveikis yra sumažinti SIO2 lūžio rodiklį. Todėl jis dažnai naudojamas dangos dopingui.
Palyginti su kitų žaliavų optiniais pluoštais, kvarcinis optinis pluoštas taip pat turi platų šviesos perdavimo spektrą nuo ultravioletinių spindulių iki artimųjų infraraudonųjų spindulių. Be komunikacijos tikslų, jis taip pat gali būti naudojamas tokiose srityse kaip šviesos vadovas ir vaizdo perdavimas.
Infraraudonųjų spindulių pluoštas
Kadangi kvarco serijos optinio pluošto darbinis bangos ilgis sukurtas optinio ryšio srityje, nors jis naudojamas trumpesniu perdavimo atstumu, jis gali būti naudojamas tik 2 μm. Dėl šios priežasties jis gali veikti ilgesnių infraraudonųjų spindulių bangų srityje, o sukurtas optinis pluoštas vadinamas infraraudonuoju optiniu pluoštu. Infraraudonųjų spindulių optinis pluoštas daugiausia naudojamas šviesos energijos perdavimui. Pavyzdžiui: temperatūros matavimas, terminio vaizdo perdavimas, gydymas lazeriu skalpeliu, šiluminės energijos apdorojimas ir tt Prasiskverbimo greitis vis dar mažas.
Sudėtinis pluoštas
Sudėtinis pluoštas gaminamas iš SiO2 žaliavos, o tada atitinkamai sumaišomi oksidai, tokie kaip natrio oksidas (Na2O), boro oksidas (B2O3), kalio oksidas (K2O) ir kiti oksidai, kad būtų pagamintas daugiakomponentis stiklo pluoštas, kuriam būdingas daugialypis Komponentinis stiklas Jo minkštėjimo temperatūra yra žemesnė nei kvarcinio stiklo, o šerdies ir apvalkalo lūžio rodiklis skiriasi. Šviesolaidiniai endoskopai dažniausiai naudojami medicinos paslaugoms.
CFC pluoštas
Fluoro pluoštas Chlorido pluoštas (fluorido pluoštas) yra optinis pluoštas, pagamintas iš fluorido stiklo. Ši optinio pluošto medžiaga taip pat vadinama ZBLAN (ty fluorido stiklo medžiagos, tokios kaip ZrF2), bario fluoridas (BaF2), lantano fluoridas (LaF3), aliuminio fluoridas (AlF3) ir natrio fluoridas (NaF) yra supaprastintos. santrumpa, daugiausia veikia 2～10μm bangos ilgio optinio perdavimo tarnyboje. Kadangi ZBLAN turi itin mažo nuostolio šviesolaidžio galimybę, vyksta tolimojo ryšio šviesolaidžio galimybių plėtra, pavyzdžiui: teorinis mažiausias nuostolis, esant 3 μm bangos ilgiui, jis gali siekti 10-2～10-3dB/km, o kvarco pluoštas yra nuo 0,15 iki 0,16 dB/Km esant 1,55 μm. Šiuo metu ZBLAN pluoštas gali būti naudojamas tik esant 2,4–2,7, nes sunku sumažinti sklaidos nuostolius. μm temperatūros jutikliai ir šiluminio vaizdo perdavimas dar nebuvo plačiai naudojami. Neseniai, norint naudoti ZBLAN tolimojo perdavimo perdavimui, kuriamas 1,3 μm prazeodimiu legiruotas skaidulinis stiprintuvas (PDFA).
Plastiku dengtas optinis pluoštas
Plastikinis plakiruotas pluoštas (Plastic Clad Fiber) yra laiptinio tipo pluoštas, kurio šerdis naudojamas didelio grynumo silicio dioksido stiklas, o plastikas, kurio lūžio rodiklis šiek tiek mažesnis nei silicio dioksido, pvz., silikagelis, naudojamas kaip apvalkalas. . Palyginti su silicio pluoštu, jis pasižymi šerdies nuomos ir didelės skaitmeninės diafragmos (NA) savybėmis. Todėl jį lengva derinti su šviesos diodų LED šviesos šaltiniu, o nuostoliai nedideli. Todėl jis labai tinka vietiniam tinklui (LAN) ir trumpo nuotolio ryšiui.
Plastikinis optinis pluoštas
Tai optinis pluoštas, kurio šerdis ir apvalkalas yra pagaminti iš plastiko (polimero). Ankstyvieji gaminiai daugiausia buvo naudojami optiniuose ryšiuose dekoravimui ir šviesai valdomam apšvietimui bei trumpojo nuotolio optinio ryšio grandinėms. Žaliavos daugiausia yra organinis stiklas (PMMA), polistirenas (PS) ir polikarbonatas (PC). Nuostolius riboja būdinga CH kombinuota plastikų struktūra, paprastai iki dešimčių dB/km. Siekiant sumažinti nuostolius, kuriami ir taikomi fluoro serijos plastikai. Kadangi plastikinio optinio pluošto šerdies skersmuo yra 1000 μm, o tai 100 kartų didesnis nei vienmodžio kvarco pluošto, jungtis paprasta, ją lengva sulenkti ir konstruoti. Pastaraisiais metais, plėtojant plačiajuostį ryšį, socialinio dėmesio sulaukė daugiamodio plastikinio optinio pluošto su graduotu (GI) lūžio rodikliu kūrimas. Pastaruoju metu programa gana greitai veikia automobilio' vidiniame LAN ir ateityje gali būti naudojama ir namų LAN.
Vienmodžio pluošto
Vienmodės skaidulos Tai pluoštas, galintis perduoti tik vieną sklidimo režimą darbiniu bangos ilgiu, paprastai vadinamas vienmodiu pluoštu (SMF: Single Mode Fiber). Šiuo metu tai yra plačiausiai naudojamas optinis pluoštas kabelinės televizijos ir optinių ryšių srityse. Kadangi pluošto šerdis yra labai plona (apie 10 μm), o lūžio rodiklis yra pakopinio pasiskirstymo, kai normalizuoto dažnio V parametras yra mažesnis nei 2,4, teoriškai gali susidaryti tik vienmodis perdavimas. Be to, SMF neturi kelių režimų dispersijos. Ne tik perdavimo dažnių juosta yra platesnė nei pluošto su daugiau režimų, bet ir pridedama ir kompensuojama SMF medžiagos sklaida ir struktūrinė dispersija, o jos sintezės charakteristika sudaro nulinės dispersijos charakteristiką, todėl perdavimo dažnių juosta yra platesnė. . SMF yra daug tipų dėl priedų ir gamybos metodų skirtumų. DePr-essed Clad Fiber (DePr-essed Clad Fiber), jo apvalkalas sudaro dvigubą struktūrą, o greta šerdies esantis apvalkalas turi mažesnį lūžio rodiklį nei išorinis apverstas apvalkalas.
Daugiamodis pluoštas
Daugiamodis pluoštas reiškia pluoštą, kuriame galimas pluošto sklidimo būdas yra keli režimai pagal darbinį bangos ilgį, vadinami daugiamodiais pluoštais (MMF: MULTi ModeFiber). Šerdies skersmuo yra 50 μm, o kadangi perdavimo režimas gali siekti kelis šimtus, palyginti su SMF, perdavimo dažnių juostos plotyje daugiausia dominuoja modalinė dispersija. Istoriškai jis buvo naudojamas trumpų nuotolių perdavimui kabelinės televizijos ir ryšių sistemose. Atrodo, kad nuo SMF pluošto atsiradimo jis suformavo istorinį produktą. Tačiau iš tikrųjų, kadangi MMF šerdies skersmuo yra didesnis nei SMF, ir jį lengviau derinti su šviesos šaltiniais, tokiais kaip LED, jis turi daugiau pranašumų daugelyje LAN. Todėl PRF vis dar sulaukia dėmesio trumpojo nuotolio komunikacijos srityje. Kai PMF klasifikuojamas pagal lūžio rodiklio pasiskirstymą, yra du tipai: gradiento (GI) tipas ir žingsnio (SI) tipas. GI tipo lūžio rodiklis yra didžiausias šerdies centre ir palaipsniui mažėja palei apvalkalą. Kadangi SI tipo šviesos banga atsispindi optinėje skaiduloje, susidaro kiekvieno šviesos kelio laiko skirtumas, dėl kurio skleidžiama šviesos banga iškreipiama ir spalvos šokas yra didelis. Dėl to susiaurėja perdavimo dažnių juostos plotis ir šiuo metu yra mažiau SI tipo PMF programų.
Dispersijos pasislinkęs pluoštas
Kai vienmodio skaidulos veikimo bangos ilgis yra 1,3 µm, režimo lauko skersmuo yra apie 9 µm, o perdavimo nuostoliai yra apie 0,3 dB/km. Šiuo metu nulinės dispersijos bangos ilgis yra lygiai 1,3 val. Tarp kvarcinių optinių skaidulų perdavimo nuostoliai 1,55 pm atkarpoje yra mažiausi (apie 0,2 dB/km) nuo žaliavos. Kadangi praktinis erbiu legiruotas skaidulinis stiprintuvas (EDFA) veikia 1,55 min dažnių juostoje, jei šioje juostoje galima pasiekti nulinę sklaidą, tai bus palankesnė tolimojo perdavimo taikymui 1,55 min. dažnių juostoje. Todėl sumaniai naudojant kvarco medžiagos dispersijos pluošto medžiagoje ir šerdies struktūros dispersijos sudėtines poslinkio charakteristikas, pradinė 1,3 µm sekcijos nulinė dispersija gali būti perkelta į 1,55 pm sekciją, kad būtų sudaryta nulinė dispersija. Todėl jis pavadintas Dispersion Shifted Fiber (DSF: DispersionShifted Fiber). Struktūrinės dispersijos didinimo metodas daugiausia skirtas pagerinti šerdies lūžio rodiklio pasiskirstymą. Perduodant optinį ryšį dideliais atstumais, nulinė skaidulų dispersija yra svarbi, bet ne vienintelė. Kitos savybės yra maži nuostoliai, lengvas prijungimas, kabelio formavimas arba nedideli charakteristikų pokyčiai darbo metu (įskaitant lenkimo, tempimo ir aplinkos pokyčius). DSF sukurta siekiant visapusiškai atsižvelgti į šiuos veiksnius.
Dispersinis plokščias pluoštas
Dispersijos poslinkis skaidulos (DSF) yra vienmodis pluoštas, sukurtas su nuline dispersija 1,55 min juostoje. Dispersijos plokščias pluoštas (DFF: Dispersion Flattened Fiber) turi platų bangos ilgių diapazoną nuo 1,3 iki 1,55 pm. Dispersija gali būti labai maža, o pluoštas, pasiekiantis beveik nulinę dispersiją, vadinamas DFF. Kadangi DFF turi sumažinti dispersiją nuo 13.3 iki 13.55 val. Būtina atlikti sudėtingą optinio pluošto lūžio rodiklio pasiskirstymo projektą. Tačiau tokio tipo pluoštas labai tinka bangos ilgio padalijimo tankinimo (WDM) linijoms. Kadangi DFF pluošto procesas yra sudėtingesnis, kaina yra brangesnė. Ateityje, didėjant gamybai, kainos taip pat mažės.
Dispersijos kompensavimo pluoštas
Magistralinių sistemų, naudojančių vienmodį skaidulą, dauguma jų yra sukonstruoti naudojant skaidulas, kurių dispersija yra nulinė 1,3 min juostoje. Tačiau dabar mažiausias nuostolis – 13.55 val. Dėl praktinio EDFA panaudojimo būtų labai naudinga, jei 1,55 pm bangos ilgį būtų galima valdyti 1,3 pm nulinės dispersijos pluošte. Nes 1,3 µm nulinės dispersijos pluošte dispersija 1,55 µm juostoje yra apie 16 ps/km/nm. Jei į šią šviesolaidžio liniją įterpiama skaidulos dalis su priešingu dispersijos ženklu, visos optinės linijos dispersija gali būti lygi nuliui. Šiam tikslui naudojamas pluoštas vadinamas dispersijos kompensavimo pluoštu (DCF: DisPersion Compe-nsation Fiber). Palyginti su standartiniu 1,3 min nulinės dispersijos pluoštu, DCF šerdies skersmuo yra plonesnis ir lūžio rodiklio skirtumas didesnis. DCF taip pat yra svarbi WDM optinių linijų dalis.
Poliarizaciją palaikantis pluoštas
Šviesos pluošte sklindančios šviesos bangos turi elektromagnetinių bangų savybių, todėl be pagrindinės šviesos bangos vienmodio, iš esmės yra du stačiakampiai elektromagnetinio lauko (TE, TM) pasiskirstymo režimai. Paprastai, kadangi pluošto sekcijos struktūra yra simetriška, dviejų poliarizacijos režimų sklidimo konstantos yra vienodos, o dvi poliarizuotos šviesos netrukdo viena kitai. Tačiau iš tikrųjų pluoštas nėra visiškai simetriškas. Poliarizacijos režimų derinimo faktoriai yra netaisyklingai paskirstyti optinėje ašyje. Dispersijos, kurią sukelia šis poliarizuotos šviesos pokytis, vadinama poliarizacijos režimo dispersija (PMD). Kabelinei televizijai, kuri daugiausia platina vaizdus, poveikis nėra per didelis, tačiau kai kurioms paslaugoms, kurioms ateityje bus taikomi specialūs itin plačiajuosčio ryšio reikalavimai, pavyzdžiui:
① Kai heterodino aptikimas naudojamas nuosekliam ryšiui, kai reikia, kad šviesos bangos poliarizacija būtų stabilesnė;
②Kai optinės įrangos įvesties ir išvesties charakteristikos yra susijusios su poliarizacija;
③ Gaminant poliarizaciją palaikančius optinius jungtis ir poliarizatorius arba depoliarizatorius ir kt.;
④ Padarykite optinio pluošto jutiklius, kurie naudoja šviesos trukdžius ir pan.,
Kai poliarizaciją reikia išlaikyti pastovią, pluoštas, kuris buvo modifikuotas, kad poliarizacijos būsena nepasikeistų, vadinamas poliarizaciją palaikančiu pluoštu (PMF: poliarizaciją palaikantis pluoštas) arba fiksuotos poliarizacijos pluoštu.
Dvigubai laužantis pluoštas
Dvigubai laužantis pluoštas reiškia vieno modo pluoštą, kuris gali perduoti du būdingus poliarizacijos režimus, kurie yra statmeni vienas kitam. Reiškinys, kai lūžio rodiklis kinta priklausomai nuo deformacijos krypties, vadinamas dvigubu lūžiu. Jis taip pat vadinamas PANDA pluoštu, tai yra, poliarizaciją palaikančiu IR absorbciją mažinančiu pluoštu. Jis išdėstytas dviem skersinėmis šerdies kryptimis, su stikline dalimi su dideliu šiluminio plėtimosi koeficientu ir apskrito skerspjūvio. Aukštos temperatūros pluošto tempimo procese šios dalys susitraukia, todėl šerdies tempimas y kryptimi, o kartu ir gniuždymo įtempis x kryptimi. Dėl to susidaro pluošto medžiagos fotoelastinis efektas ir skiriasi lūžio rodiklis X ir y kryptimis. Pagal šį principą pasiekiamas pastovios poliarizacijos palaikymo efektas.
Anti-blogos aplinkos pluoštas
Įprasta ryšio optinio pluošto darbo aplinkos temperatūra gali būti nuo -40 ℃ iki +60 ℃, o dizainas taip pat pagrįstas prielaida, kad jis nėra veikiamas daug spinduliuotės. Priešingai, esant žemesnei arba aukštesnei temperatūrai ir atšiauriai aplinkai, kurią gali veikti didelis slėgis ar išorinė jėga ir spinduliuotė, pluoštas, kuris taip pat gali veikti, vadinamas kietai būklei atspariu pluoštu (kietai būklei atspariu pluoštu). Paprastai, siekiant mechaniškai apsaugoti optinio pluošto paviršių, padengiamas papildomas plastiko sluoksnis. Tačiau kylant temperatūrai plastiko apsauginė funkcija mažėja, o tai riboja naudojimo temperatūrą. Jei pereinate prie karščiui atsparaus plastiko, pavyzdžiui, teflono (teflono) ir kitų dervų, galite dirbti 300°C temperatūroje. Taip pat yra metalų, tokių kaip nikelis (Ni) ir aliuminis (Al), padengti kvarcinio stiklo paviršiumi. Šis pluoštas vadinamas karščiui atspariu pluoštu (karščiui atspariu pluoštu). Be to, kai optinis pluoštas yra apšvitintas spinduliuote, optiniai nuostoliai padidės. Taip yra todėl, kad kvarcinį stiklą veikiant spinduliuotei, stikle atsiras struktūrinių defektų (dar vadinamų spalvų centru: spalvų centru), o nuostoliai ypač padidės, kai bangos ilgis yra 0,4–0,7 min. Prevencinis metodas yra pereiti prie kvarcinio stiklo, legiruoto OH arba F elementu, kuris gali slopinti radiacijos sukeltus nuostolių defektus. Šis pluoštas vadinamas radiacijai atspariu pluoštu ir dažniausiai naudojamas optinio pluošto veidrodžiuose atominės elektrinės stebėjimui.
Hermetiškai padengtas pluoštas
Siekiant išlaikyti ilgalaikį optinio pluošto mechaninio stiprumo ir praradimo stabilumą, stiklo paviršius yra padengtas neorganinėmis medžiagomis, tokiomis kaip silicio karbidas (SiC), titano karbidas (TiC) ir anglis (C), kad būtų išvengta vandens susidarymo. o vandenilis iš išorės. Pagaminto optinio pluošto difuzija (HCF hermetiškai padengtas pluoštas). Šiuo metu cheminio nusodinimo garais (CVD) gamybos procese dažniausiai naudojamas anglies sluoksnis, kuris kaupiasi dideliu greičiu, kad būtų pasiektas pakankamas sandarinimo efektas. Šis anglimi dengtas optinis pluoštas (CCF) gali veiksmingai nutraukti išorinių vandenilio molekulių optinio pluošto įsiskverbimą. Pranešama, kad jį galima išlaikyti 20 metų nepadidinant nuostolių vandenilio aplinkoje kambario temperatūroje. Žinoma, jo nuovargio koeficientas (nuovargio parametras) gali siekti daugiau nei 200 užkertant kelią drėgmės įsiskverbimui ir atitolinant mechaninio stiprumo nuovargio procesą. Todėl HCF naudojamas sistemose, kurioms reikalingas didelis patikimumas atšiaurioje aplinkoje, pavyzdžiui, povandeniniuose optiniuose kabeliuose.
Anglies dengtas pluoštas
Optinis pluoštas, padengtas anglies plėvele ant kvarcinio optinio pluošto paviršiaus, vadinamas anglimi dengtu pluoštu (CCF: Carbon Coated Fiber). Mechanizmas yra naudoti tankią anglies plėvelę, kad būtų galima izoliuoti optinio pluošto paviršių nuo išorinio pasaulio, kad būtų pagerintas optinio pluošto mechaninis nuovargis ir padidintas vandenilio molekulių praradimas. CCF yra hermetiškai padengto optinio pluošto (HCF) tipas.
Metalu dengtas optinis pluoštas
Metal Coated Fiber (Metal Coated Fiber) yra optinis pluoštas, padengtas metalo sluoksniu, tokiu kaip Ni, Cu, Al ir tt ant optinio pluošto paviršiaus. Taip pat metalo sluoksnio išorėje yra plastikinės dangos, kurios pagerina atsparumą karščiui ir yra prieinamos energijos tiekimui bei suvirinimui. Tai vienas iš anti-blogos aplinkos optinių skaidulų, taip pat gali būti naudojamas kaip elektroninių grandinių komponentas. Ankstyvieji gaminiai buvo gaminami padengiant išlydytą metalą tempimo proceso metu. Kadangi šis metodas turi per didelį stiklo ir metalo plėtimosi koeficiento skirtumą, jis padidins mažus lenkimo nuostolius, o praktinis greitis nėra didelis. Pastaruoju metu dėl mažo nuostolio neelektrolitinio stiklo optinio pluošto paviršiaus padengimo metodo sėkmės labai pagerėjo veikimas.
Retųjų žemių legiruotas pluoštas
Pluošto šerdyje pluoštas yra legiruotas retųjų žemių elementais, tokiais kaip Er, Nd ir Pr. 1985 m. Payne'as iš Sautamptono universiteto Jungtinėje Karalystėje pirmą kartą atrado, kad Rare Earth DoPed Fiber (Rare Earth DoPed Fiber) turi lazerio virpesių ir šviesos stiprinimo reiškinį. Todėl nuo tada šviesos stiprinimo, pavyzdžiui, masalo, šydas buvo praskleistas. Šiuo metu praktiškas 13.55 val. EDFA yra naudoti vienmodį skaidulą su masalu ir 13.47 min lazerį sužadinimui, kad būtų gautas 13.55 min optinio signalo stiprinimas. Be to, kuriami klaidų turintys fluorido pluošto stiprintuvai (PDFA).
Ramano pluoštas
Ramano efektas reiškia, kad kai į medžiagą projektuojama monochromatinė f dažnio šviesa, išsklaidytoje šviesoje atsiras išsklaidyta šviesa, kurios dažnis yra f±fR ir f±2fR, išskyrus f dažnį. Šis reiškinys vadinamas Ramano efektu. . Kadangi jis susidaro vykstant energijos mainams tarp medžiagos molekulinio judėjimo ir gardelės judėjimo. Kai medžiaga sugeria energiją, šviesos virpesių skaičius sumažėja, o išsklaidyta šviesa vadinama Stokes linija. Ir atvirkščiai, išsklaidyta šviesa, kuri gauna energiją iš materijos ir padidina virpesių skaičių, vadinama anti-Stokes linija. Todėl vibracijos skaičiaus nuokrypis FR atspindi energijos lygį ir gali parodyti medžiagai būdingą vertę. Pluoštas, pagamintas naudojant šią netiesinę terpę, vadinamas Ramano pluoštu (RF: Ramano pluoštas). Siekiant apriboti šviesą mažame pluošto šerdyje, kad būtų galima sklisti dideliais atstumais, atsiras šviesos ir materijos sąveikos efektas, dėl kurio signalo bangos forma nebus iškraipyta ir perduodamas tolimojo atstumo. Kai įvesties šviesa yra sustiprinta, gaunama nuosekli išsklaidyta šviesa. Ramano skaidulų lazeriai naudojami Ramano išsklaidytos šviesos jutimui, kuris gali būti naudojamas kaip energijos šaltinis atliekant spektroskopinius matavimus ir skaidulų sklaidos testus. Be to, kaip optinis stiprintuvas tiriamas sukelta Ramano sklaida, perduodama tolimojo optinio pluošto ryšiu.
Ekscentrinis pluoštas
Standartinio optinio pluošto šerdis yra apvalkalo centre, o šerdies ir apvalkalo skerspjūvio forma yra koncentrinė. Tačiau dėl skirtingo naudojimo atvejų taip pat pasitaiko atvejų, kai šerdies padėtis, šerdies forma ir apvalkalo forma yra skirtingos būsenos arba danga perforuojama, kad susidarytų specialios formos struktūra. Palyginti su standartinėmis optinėmis skaidulomis, šios optinės skaidulos vadinamos specialios formos optinėmis skaidulomis. Excentric Core Fiber (Excentric Core Fiber), tai yra specialios formos pluošto rūšis. Šerdis yra nutolusi nuo centro ir arti išorinės dangos linijos ekscentrinės padėties. Kadangi šerdis yra arti paviršiaus, dalis šviesos lauko pasklis per apvalkalą (tai vadinama „Evanescent Wave“). Naudojant šį reiškinį, galima nustatyti prisitvirtinusių medžiagų buvimą ar nebuvimą ir lūžio rodiklio pokyčius. Ekscentrinis pluoštas (ECF) daugiausia naudojamas kaip optinio pluošto jutiklis medžiagoms aptikti. Kartu su optinio laiko srities reflektometro (OTDR) bandymo metodu jis taip pat gali būti naudojamas kaip paskirstymo jutiklis.
Šviečiantis pluoštas
Naudokite optinį pluoštą, pagamintą iš fluorescencinės medžiagos. Tai dalis fluorescencijos, kuri susidaro, kai ją apšvitina šviesos bangos, tokios kaip spinduliuotė, ultravioletiniai spinduliai ir kt., kurios gali būti perduodamos per optinį pluoštą uždarant optinį skaidulą. Liuminescencinis pluoštas (Luminescent Fiber) gali būti naudojamas radiacijai ir ultravioletiniams spinduliams aptikti, taip pat bangos ilgiui konvertuoti arba kaip temperatūros jutiklis, cheminis jutiklis. Radiacijos aptikimo metu jis taip pat vadinamas scintiliaciniu pluoštu. Fluorescencinių medžiagų ir dopingo požiūriu yra kuriami plastikiniai optiniai pluoštai.
Daugiagyslis pluoštas
Įprastas optinis pluoštas susideda iš šerdies srities ir ją supančios apvalkalo srities. Tačiau „Multi Core Fiber“ turi kelias šerdis bendroje dangos srityje. Dėl branduolių artumo vienas kitam yra dvi funkcijos. Viena iš jų yra ta, kad tarpas tarp šerdies yra didelis, tai yra, nėra optinės jungties struktūros. Tokio tipo optinis pluoštas gali padidinti integracijos tankį perdavimo linijos ploto vienetui. Optiniuose ryšiuose gali būti pagaminti juostiniai kabeliai su keliomis gyslomis, o ne ryšio srityse, kaip optinio pluošto vaizdo ryšuliai, pagaminama tūkstančiai gyslų. Antrasis yra, kad atstumas tarp šerdžių būtų artimas, o tai gali sukelti šviesos bangų jungtį. Šiuo principu kuriamas dviejų branduolių jutiklis arba optinės grandinės įrenginys.
Tuščiaviduris pluoštas
Optinis pluoštas yra pagamintas į tuščiavidurę šerdį, kad būtų suformuota cilindrinė erdvė. Šviesos perdavimui naudojamas optinis pluoštas vadinamas tuščiaviduriu pluoštu (Hollow Fiber). Tuščiaviduris optinis pluoštas daugiausia naudojamas energijos perdavimui ir gali būti naudojamas rentgeno, ultravioletinių ir tolimųjų infraraudonųjų spindulių šviesos energijai perduoti. Yra dviejų tipų tuščiavidurių pluoštų struktūros: viena yra stiklo cilindro forma, o šerdies ir apmušimo principai yra tokie patys kaip ir laiptinio tipo. Norėdami skleisti, naudokite bendrą šviesos atspindį tarp oro ir stiklo. Kadangi didžioji dalis šviesos gali būti perduodama ore be nuostolių, ji turi skleisti tam tikrą atstumą. Antrasis – kad cilindro vidinio paviršiaus atspindžio koeficientas būtų artimas 1, kad būtų sumažintas atspindžio nuostolis. Siekiant pagerinti atspindžio koeficientą, lempoje yra nustatytas dielektrikas, kuris sumažina nuostolius darbiniame bangos ilgio diapazone. Pavyzdžiui, bangos ilgio 22,6 min praradimas gali siekti kelis dB/m.
Polimeras
Pagal medžiagą yra neorganinis optinis pluoštas ir polimerinis optinis pluoštas. Pirmasis yra plačiai naudojamas pramonėje. Neorganinės optinio pluošto medžiagos skirstomos į dvi rūšis: vienkomponentes ir daugiakomponentes. Vienintelis komponentas yra kvarcas, o pagrindinės žaliavos yra silicio tetrachloridas, fosforo oksichloridas ir boro tribromidas. Jo grynumas reikalauja, kad pereinamųjų metalų jonų, tokių kaip varis, geležis, kobaltas, nikelis, manganas, chromas ir vanadis, priemaišų kiekis būtų mažesnis nei 10 ppb. Be to, OH jonų poreikis yra mažesnis nei 10 ppb. Kvarco pluoštas buvo plačiai naudojamas. Yra daug daugiakomponentinių žaliavų, daugiausia silicio dioksido, boro trioksido, natrio nitratas, talio oksido ir pan. Ši medžiaga dar nėra populiari. Polimerinis optinis pluoštas yra optinis pluoštas, pagamintas iš skaidraus polimero, kurį sudaro pluošto šerdies medžiaga ir apvalkalo medžiaga. Pagrindinė medžiaga yra pluoštas, pagamintas iš didelio grynumo ir labai pralaidaus polimetilmetakrilato arba polistireno, o išorinis sluoksnis yra fluoro turintis polimeras arba organinio silicio polimeras.
Polimerinio optinio pluošto optiniai nuostoliai yra gana dideli. 1982 m. Japan Telegraph and Telegraph Company kaip pagrindinę medžiagą naudojo deuteruoto metilmetakrilato polimero siūlą, o optinių nuostolių greitis buvo sumažintas iki 20 dB/km. Tačiau polimerinio optinio pluošto savybė yra ta, kad jis gali pagaminti didelio dydžio, didelės skaitmeninės diafragmos optinį skaidulą, didelį šviesos šaltinio sujungimo efektyvumą, gerą lankstumą, nedidelis lenkimas neturi įtakos šviesos valdymo gebėjimui, lengvas išdėstymas ir sujungimas, lengvas naudojimas. , ir maža kaina. Tačiau optiniai nuostoliai yra dideli ir gali būti naudojami tik nedideliais atstumais. Optinis pluoštas, kurio optiniai nuostoliai yra 10–100 dB/km, gali perduoti šimtus metrų
Poliarizaciją palaikantis pluoštas
Poliarizaciją palaikantis pluoštas: Poliarizaciją palaikantis pluoštas praleidžia tiesiškai poliarizuotą šviesą, kuri plačiai naudojama įvairiose šalies ekonomikos srityse, tokiose kaip aviacija, aviacija, navigacija, pramoninės gamybos technologijos ir komunikacijos. Interferometriniame skaidulų jutiklyje, pagrįstame optiniu koherentiniu aptikimu, poliarizaciją palaikančio pluošto naudojimas gali užtikrinti, kad linijinės poliarizacijos kryptis išliks nepakitusi, pagerintų nuoseklų signalo ir triukšmo santykį ir būtų galima pasiekti didelio tikslumo fizikinių dydžių matavimą. Kaip specialus optinio pluošto tipas, poliarizaciją palaikantis pluoštas daugiausia naudojamas jutikliuose, tokiuose kaip šviesolaidiniai giroskopai, šviesolaidiniai hidrofonai ir šviesolaidinio ryšio sistemos, tokios kaip DWDM ir EDFA. Kadangi šviesolaidiniai giroskopai ir šviesolaidiniai hidrofonai gali būti naudojami karinėje inercinėje navigacijoje ir sonare, jie yra aukštųjų technologijų gaminiai, o poliarizaciją palaikantis pluoštas yra pagrindinė jo sudedamoji dalis, todėl poliarizaciją palaikantis šviesolaidis buvo įtrauktas į embargų prieš Kiniją sąrašą. Vakarų išsivysčiusių šalių. Poliarizaciją palaikančio pluošto tempimo procese dėl pluošto viduje susidarančių struktūrinių defektų poliarizaciją palaikančios savybės sumažės. Tai yra, kai linijiškai poliarizuota šviesa perduodama išilgai būdingos skaidulos ašies, dalis optinio signalo bus sujungta su kita. Būdinga ašis galiausiai sumažina poliarizuotos šviesos signalo išėjimo poliarizacijos išnykimo santykį. Šis defektas turi įtakos pluošto dvigubo lūžio efektui. Poliarizaciją palaikančiame pluošte kuo stipresnis dvigubo lūžio efektas ir kuo trumpesnis bangos ilgis, tuo geriau išlaikoma skleidžiamos šviesos poliarizacijos būsena.
Poliarizaciją palaikančio pluošto taikymas ir ateities plėtros kryptis
Poliarizaciją palaikančio optinio pluošto paklausa rinkoje per ateinančius kelerius metus bus didesnė. Pasaulyje sparčiai tobulėjant naujoms technologijoms ir nuolat kuriant naujus gaminius, poliarizaciją palaikančios optinės skaidulos vystysis šiomis kryptimis:
(1) naudokite naują fotoninio kristalo pluošto technologiją, kad pagamintumėte naujo tipo didelio našumo poliarizaciją palaikantį pluoštą;
(2) Sukurti prie temperatūros prisitaikantį poliarizaciją palaikantį optinį pluoštą, kad jis atitiktų aviacijos ir kitų sričių reikalavimus;
(3) Sukurti įvairius retųjų žemių legiruotus poliarizaciją palaikančius pluoštus, kad būtų patenkinti optinių stiprintuvų ir kitų prietaisų reikmenys;
(4) Sukurti fluoro poliarizaciją palaikantį skaidulą, kad būtų skatinama šviesolaidinių trukdžių technologijos plėtra infraraudonųjų spindulių astronomijos technologijų srityje;
(5) Mažo susilpnėjimo poliarizaciją palaikantis pluoštas: nuolat tobulinant vienmodžio pluošto technologiją, nuostoliai, medžiagos sklaida ir bangolaidžio sklaida nebėra pagrindiniai veiksniai, darantys įtaką skaidulų ryšiui, o vienmodžio pluošto poliarizacijos režimo dispersija (PMD). režimo šviesolaidis pamažu tapo apribojimu Rimčiausia šviesolaidžio ryšio kokybės kliūtis ypač išryškėja didelės spartos, 10 Gbit/s ir didesnės optinio pluošto ryšio sistemose.
(6) Naudokite Kerr efektą ir Faradėjaus sukimosi efektą poliarizuotos šviesos prietaisams gaminti.
Be to, pagal skirtingas pluošto galvutes yra: C-Lens. G objektyvas. Žalias objektyvas
Lankstomos bendros optinio pluošto specifikacijos
Vieno režimo: 8/125 μm, 9/125 μm, 10/125 μm
Daugiamodis: 50/125μm, Europos standartas
62,5/125μm, amerikietiškas standartas
Pramoniniai, medicinos ir mažos spartos tinklai: 100/140μm, 200/230μm
Plastikas: 98/1000μm, naudojamas automobilio valdymui
