Talfyriad o ffibr optegol yw ffibr optegol, ffibr wedi'i wneud o wydr neu blastig, y gellir ei ddefnyddio fel offeryn trosglwyddo ysgafn. Yr egwyddor trosglwyddo yw' adlewyrchiad llwyr y golau'. Cynigiodd cyn-lywyddion Prifysgol Tsieineaidd Hong Kong Gao Kun a George A. Hockham y syniad yn gyntaf y gellir defnyddio ffibr optegol ar gyfer trosglwyddo cyfathrebu. Am y rheswm hwn, enillodd Gao Kun Wobr Nobel mewn Ffiseg 2009.
cyflwyno
Mae'r ffibr optegol bach yn cael ei grynhoi mewn gwain blastig fel y gellir ei blygu heb dorri. Yn gyffredinol, mae'r ddyfais drosglwyddo ar un pen i'r ffibr optegol yn defnyddio deuod allyrru golau (LED) neu drawst laser i drosglwyddo corbys ysgafn i'r ffibr optegol, ac mae'r ddyfais sy'n derbyn ym mhen arall y ffibr optegol yn defnyddio elfen ffotosensitif i canfod y corbys.
Mewn bywyd beunyddiol, gan fod colli golau mewn ffibrau optegol yn llawer is na cholli trydan mewn gwifrau, defnyddir ffibrau optegol ar gyfer trosglwyddo gwybodaeth pellter hir.
Fel arfer mae'r ddau derm ffibr optegol a chebl optegol yn ddryslyd. Rhaid i'r mwyafrif o ffibrau optegol gael eu gorchuddio gan sawl haen o strwythurau amddiffynnol cyn eu defnyddio, a gelwir y ceblau gorchuddiedig yn geblau optegol. Gall yr haen amddiffynnol a'r haen inswleiddio ar haen allanol y ffibr optegol atal difrod i'r ffibr optegol o'r amgylchedd cyfagos, fel dŵr, tân a sioc drydanol. Rhennir cebl optegol yn: ffibr optegol, haen byffer a gorchudd. Mae ffibr optegol yn debyg i gebl cyfechelog, heblaw nad oes tarian rwyll. Yn y canol mae'r craidd gwydr y mae golau yn lluosogi drwyddo.
Mewn ffibr amlfodd, y diamedr craidd yw 50 μm a 62.5 μm, sy'n cyfateb yn fras i drwch gwallt dynol. Mae gan y craidd ffibr un modd ddiamedr o 8 μm i 10 μm. Mae'r craidd wedi'i amgylchynu gan amlen wydr gyda mynegai plygiannol is na'r craidd i gadw'r golau y tu mewn i'r craidd. Ar y tu allan mae siaced blastig denau i amddiffyn yr amlen. Mae ffibrau optegol fel arfer yn cael eu bwndelu a'u hamddiffyn gan gasin. Mae'r craidd ffibr fel arfer yn silindr consentrig haen ddwbl gydag ardal drawsdoriadol fach wedi'i gwneud o wydr cwarts. Mae'n frau ac yn hawdd ei dorri, felly mae angen haen amddiffynnol allanol.
egwyddor
Golau a'i nodweddion
1. Ton electromagnetig yw golau
Yr ystod tonfedd o olau gweladwy yw 390 ~ 760nm (nanomedr). Mae'r rhan sy'n fwy na 760nm yn olau is-goch, ac mae'r rhan sy'n llai na 390nm yn olau uwchfioled. Defnyddir y ffibr optegol mewn tri math: 850nm, 1310nm, a 1550nm.
2. Plygiant, adlewyrchiad a myfyrdod llwyr golau.
Oherwydd bod cyflymder lluosogi golau mewn gwahanol sylweddau yn wahanol, pan mae golau yn cael ei ollwng o un sylwedd i'r llall, mae plygiant ac adlewyrchiad yn digwydd ar ryngwyneb y ddau sylwedd. Ar ben hynny, mae ongl y golau plygiedig yn newid gydag ongl golau digwyddiad. Pan fydd ongl y golau digwyddiad yn cyrraedd neu'n rhagori ar ongl benodol, bydd y golau plygiedig yn diflannu, a bydd yr holl olau digwyddiad yn cael ei adlewyrchu yn ôl, sef adlewyrchiad llwyr y golau. Mae gan wahanol ddefnyddiau onglau plygiant gwahanol ar gyfer golau o'r un donfedd (hynny yw, mae gan wahanol ddefnyddiau fynegeion plygiannol gwahanol), ac mae gan yr un deunydd onglau plygiant gwahanol ar gyfer golau gwahanol donfeddau. Mae cyfathrebu ffibr optegol yn cael ei ffurfio yn seiliedig ar yr egwyddorion uchod.
1. Strwythur ffibr optegol:
Yn gyffredinol, rhennir ffibr noeth ffibr optegol yn dair haen: craidd gwydr mynegai plygiannol uchel y ganolfan (y diamedr craidd yn gyffredinol yw 50 neu 62.5μm), y canol yw'r cladin gwydr silica mynegai plygiannol isel (mae'r diamedr yn gyffredinol yn 125μm), a'r mwyaf allanol yw'r cotio resin i'w atgyfnerthu. Llawr.
2. Agorfa rifiadol ffibr optegol:
Ni all y ffibr optegol drosglwyddo'r digwyddiad golau ar wyneb diwedd y ffibr optegol, ond dim ond y golau digwyddiad o fewn ystod ongl benodol. Gelwir yr ongl hon yn agorfa rifiadol y ffibr. Mae agorfa rifiadol fwy y ffibr optegol yn fuddiol i gysylltiad casgen y ffibr optegol. Mae gan ffibrau optegol a gynhyrchir gan wahanol wneuthurwyr agorfeydd rhifiadol gwahanol (AT& T CORNING).
3. Mathau o ffibr optegol:
Mae yna lawer o fathau o ffibrau optegol, ac mae'r swyddogaethau a'r perfformiadau gofynnol yn amrywio yn ôl gwahanol ddefnyddiau. Fodd bynnag, mae egwyddorion dylunio a gweithgynhyrchu ffibr optegol ar gyfer teledu cebl a chyfathrebu yr un peth yn y bôn, megis: loss colled fach; Wid lled band penodol a gwasgariad bach; ③ gwifrau hawdd; Integration integreiddio hawdd; Reliability dibynadwyedd uchel; Comparison cymhariaeth gweithgynhyrchu Syml; ⑦ Yn rhad ac ati. Crynhoir dosbarthiad ffibr optegol yn bennaf o'r donfedd weithio, dosbarthiad mynegai plygiannol, modd trosglwyddo, deunydd crai a dull gweithgynhyrchu. Dyma enghreifftiau o ddosbarthiadau amrywiol fel a ganlyn.
(1) Tonfedd weithio: ffibr uwchfioled, ffibr arsylladwy, ffibr is-goch bron, ffibr is-goch (0.85μm, 1.3μm, 1.55μm).
(2) Dosbarthiad mynegai plygiannol: ffibr math cam (SI), ffibr math bron i gam, ffibr math graddedig (GI), eraill (megis math triongl, math W, math cilfachog, ac ati).
(3) Modd trosglwyddo: ffibr un modd (gan gynnwys ffibr sy'n cynnal polareiddio a ffibr nad yw'n cynnal polareiddio), ffibr aml-fodd.
(4) Deunyddiau crai: ffibr optegol cwarts, ffibr optegol gwydr aml-gydran, ffibr optegol plastig, ffibr optegol cyfansawdd (fel cladin plastig, craidd hylif, ac ati), deunyddiau is-goch, ac ati. Yn ôl y deunydd cotio, gall cael eu rhannu'n ddeunyddiau anorganig (carbon, ac ati), deunyddiau metel (copr, nicel, ac ati) a phlastigau.
(5) Dulliau gweithgynhyrchu: Mae cyn-blastigoli yn cynnwys dyddodiad echelinol cam anwedd (VAD), dyddodiad anwedd cemegol (CVD), ac ati, ac mae dulliau lluniadu gwifren yn cynnwys intube Rod a dulliau crucible dwbl.
Ffibr Optegol Silica
Mae Silica Fiber yn ffibr optegol lle mae silicon deuocsid (SiO2) yn brif ddeunydd crai, a rheolir dosbarthiad mynegai plygiannol y craidd a'r cladin yn ôl gwahanol symiau docio. Mae gan ffibrau optegol cyfres cwarts (gwydr) nodweddion defnydd pŵer isel a band eang, ac maent bellach yn cael eu defnyddio'n helaeth mewn systemau teledu cebl a chyfathrebu.
Mantais ffibr optegol gwydr cwarts yw colled isel. Pan fydd y donfedd ysgafn yn 1.0 ～ 1.7μm (tua 1.4μm), dim ond 1dB / km yw'r golled, a'r isaf ar 1.55μm yw 0.2dB / km yn unig.
Ffibr wedi'i dopio â fflworin
Ffibr Doped Fflworin yw un o gynhyrchion nodweddiadol ffibr silica. Yn gyffredinol, yn y ffibr optegol cyfathrebu band tonnau 1.3μm, y dopant sy'n rheoli'r craidd yw germaniwm deuocsid (GeO2), ac mae'r cladin wedi'i wneud o SiO2. Fodd bynnag, mae'r rhan fwyaf o greiddiau ffibrau sy'n gysylltiedig â fflworin yn defnyddio SiO2, ond mae fflworin wedi'i dopio yn y cladin. Oherwydd bod colled gwasgaru Rayleigh yn ffenomen o wasgaru golau a achosir gan newidiadau yn y mynegai plygiannol. Felly, mae'n ddymunol ffurfio dopants o ffactorau amrywiad mynegai plygiannol, ac mae llai yn well. Prif effaith fflworin yw lleihau mynegai plygiannol SIO2. Felly, fe'i defnyddir yn aml ar gyfer dopio'r cladin.
O'i gymharu â ffibrau optegol deunyddiau crai eraill, mae gan ffibr optegol cwarts sbectrwm eang o drosglwyddo golau o olau uwchfioled i olau is-goch bron. Yn ogystal â dibenion cyfathrebu, gellir ei ddefnyddio hefyd mewn meysydd fel canllaw ysgafn a throsglwyddo delwedd.
Ffibr is-goch
Wrth i donfedd weithredol ffibr optegol y gyfres cwarts ddatblygu ym maes cyfathrebu optegol, er ei fod yn cael ei ddefnyddio mewn pellter trosglwyddo byrrach, dim ond mewn 2μm y gellir ei ddefnyddio. Am y rheswm hwn, gall weithio ym maes tonfeddi is-goch hirach, a gelwir y ffibr optegol datblygedig yn ffibr optegol is-goch. Defnyddir Ffibr Optegol Is-goch yn bennaf ar gyfer trosglwyddo ynni ysgafn. Er enghraifft: mesur tymheredd, trosglwyddo delwedd thermol, triniaeth feddygol laser scalpel, prosesu ynni thermol, ac ati. Mae'r gyfradd dreiddio yn dal i fod yn isel.
Ffibr cyfansawdd
Gwneir ffibr cyfansawdd o ddeunydd crai SiO2, ac yna ocsidau wedi'u cymysgu'n briodol fel sodiwm ocsid (Na2O), boron ocsid (B2O3), potasiwm ocsid (K2O) ac ocsidau eraill i wneud ffibr gwydr aml-gydran, sy'n cael ei nodweddu gan aml gwydr cydran Mae ganddo bwynt meddalu is na gwydr cwarts a gwahaniaeth mawr yn y mynegai plygiannol rhwng y craidd a'r cladin. Endosgopau ffibr optig a ddefnyddir yn bennaf mewn gwasanaethau meddygol.
Ffibr CFC
Mae Ffibr Clorid Ffibr Fflworid (Ffibr Fflworid) yn ffibr optegol wedi'i wneud o wydr fflworid. Cyfeirir at y deunydd ffibr optegol hwn hefyd fel ZBLAN (hynny yw, mae deunyddiau gwydr fflworid fel ZrF2), fflworid bariwm (BaF2), fflworid lanthanwm (LaF3), fflworid alwminiwm (AlF3), a sodiwm fflworid (NaF) yn cael eu symleiddio i mewn i The talfyriad o, yn bennaf yn gweithio yn y gwasanaeth trosglwyddo optegol o donfedd 2 ～ 10μm. Oherwydd bod gan ZBLAN y posibilrwydd o ffibr colled ultra-isel, mae'r datblygiad dichonoldeb ar gyfer ffibr cyfathrebu pellter hir ar y gweill, er enghraifft: ei golled isaf ddamcaniaethol, yn Gall gyrraedd 10-2 ～ 10-3dB / km ar donfedd 3μm, tra bod mae ffibr cwarts rhwng 0.15-0.16dB / Km ar 1.55μm. Ar hyn o bryd, dim ond ar 2.4 ～ 2.7 y gellir defnyddio ffibr ZBLAN oherwydd yr anhawster o leihau colled gwasgaru. nid yw synwyryddion tymheredd μm a throsglwyddo delwedd thermol wedi'u defnyddio'n helaeth eto. Yn ddiweddar, er mwyn defnyddio ZBLAN ar gyfer trosglwyddo pellter hir, mae mwyhadur ffibr dopio praseodymiwm 1.3 μm (PDFA) yn cael ei ddatblygu.
Ffibr optegol wedi'i orchuddio â phlastig
Mae Ffibr Clad Plastig (Ffibr Clad Plastig) yn ffibr math cam lle mae gwydr silica purdeb uchel yn cael ei ddefnyddio fel y craidd, a defnyddir plastig gyda mynegai plygiannol ychydig yn is na silica, fel gel silica, fel y cladin. . O'i gymharu â ffibr silica, mae ganddo nodweddion rhent craidd ac agorfa rifiadol uchel (NA). Felly, mae'n hawdd cyfuno â ffynhonnell golau LED deuod allyrru golau, ac mae'r golled yn fach. Felly, mae'n addas iawn ar gyfer rhwydwaith ardal leol (LAN) a chyfathrebu pellter byr.
Ffibr Optegol Plastig
Mae hwn yn ffibr optegol lle mae'r craidd a'r cladin wedi'u gwneud o blastig (polymer). Defnyddiwyd cynhyrchion cynnar yn bennaf mewn cyfathrebiadau optegol ar gyfer addurno a goleuadau dan arweiniad golau a chylchedau bond optegol pellter byr. Y deunyddiau crai yn bennaf yw gwydr organig (PMMA), polystyren (PS) a pholycarbonad (PC). Mae colled yn cael ei gyfyngu gan strwythur cyfun cynhenid CH o blastigau, hyd at ddegau o dB y km yn gyffredinol. Er mwyn lleihau'r golled, mae plastigau cyfres fflworin yn cael eu datblygu a'u cymhwyso. Gan fod diamedr craidd y ffibr Optegol Plastig yn 1000μm, sydd 100 gwaith yn fwy na'r ffibr cwarts un modd, mae'r cysylltiad yn syml, ac mae'n hawdd ei blygu a'i adeiladu. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gyda chynnydd band eang, mae datblygu ffibr optegol plastig amlfodd â mynegai plygiannol graddedig (GI) wedi cael sylw cymdeithasol. Yn ddiweddar, mae'r cais yn gymharol gyflym yn y car' s LAN mewnol, ac efallai y bydd hefyd yn cael ei ddefnyddio yn y LAN cartref yn y dyfodol.
Ffibr modd sengl
Ffibr modd sengl Mae hyn yn cyfeirio at y ffibr na all drosglwyddo ond un dull lluosogi yn y donfedd weithio, y cyfeirir ato fel arfer fel ffibr un modd (SMF: Ffibr Modd Sengl). Ar hyn o bryd, hwn yw'r ffibr optegol a ddefnyddir fwyaf eang mewn teledu cebl a chyfathrebu optegol. Oherwydd bod craidd y ffibr yn denau iawn (tua 10μm) ac mae'r mynegai plygiannol mewn dosbarthiad tebyg i gam, pan fo'r paramedr amledd V wedi'i normaleiddio yn llai na 2.4, yn ddamcaniaethol, dim ond trosglwyddiad un modd y gellir ei ffurfio. Yn ogystal, nid oes gan SMF wasgariad aml-fodd. Nid yn unig y mae'r band amledd trosglwyddo yn ehangach na'r ffibr gyda mwy o fodd, ond hefyd mae gwasgariad deunydd a gwasgariad strwythurol SMF yn cael ei ychwanegu a'i wrthbwyso, ac mae ei nodwedd synthesis yn digwydd i ffurfio'r nodwedd o wasgariad sero, sy'n gwneud y band amledd trosglwyddo yn ehangach. . Yn SMF, mae yna lawer o fathau oherwydd gwahaniaethau mewn dopants a dulliau gweithgynhyrchu. Ffibr Clad DePr-essed (DePr-essed Clad Fiber), mae ei cladin yn ffurfio strwythur dwbl, ac mae gan y cladin ger y craidd fynegai plygiannol is na'r cladin gwrthdro allanol.
Ffibr Multimode
Mae ffibr amlfodd yn cyfeirio at y ffibr lle mae modd lluosogi posibl y ffibr yn foddau lluosog yn ôl y donfedd weithredol, o'r enw ffibr amlfodd (MMF: MULti ModeFiber). Y diamedr craidd yw 50μm, ac oherwydd y gall y modd trosglwyddo gyrraedd cannoedd, o'i gymharu â SMF, gwasgariad moddol sy'n dominyddu'r lled band trosglwyddo yn bennaf. Yn hanesyddol, fe'i defnyddiwyd ar gyfer trosglwyddo pellter byr mewn systemau teledu cebl a chyfathrebu. Ers ymddangosiad ffibr SMF, mae'n ymddangos ei fod wedi ffurfio cynnyrch hanesyddol. Ond mewn gwirionedd, oherwydd bod gan MMF ddiamedr craidd mwy na SMF a'i bod yn haws ei gyfuno â ffynonellau golau fel LEDs, mae ganddo fwy o fanteision mewn llawer o LANs. Felly, mae MMF yn dal i gael sylw eto ym maes cyfathrebu pellter byr. Pan ddosberthir MMF yn ôl y dosbarthiad mynegai plygiannol, mae dau fath: math graddiant (GI) a math cam (SI). Y mynegai plygiannol o'r math GI yw'r uchaf yng nghanol y craidd, ac mae'n gostwng yn raddol ar hyd y cladin. Wrth i'r don ysgafn math SI gael ei hadlewyrchu yn y ffibr optegol, cynhyrchir gwahaniaeth amser pob llwybr golau, sy'n achosi i'r don golau a allyrrir gael ei ystumio ac mae'r sioc lliw yn fawr. O ganlyniad, mae'r lled band trawsyrru wedi'i gulhau, ac ar hyn o bryd mae llai o gymwysiadau MMF math SI.
Ffibr wedi'i symud gwasgariad
Pan fydd tonfedd weithredol ffibr un modd yn 1.3Pm, mae diamedr y maes modd tua 9Pm, ac mae ei golled trosglwyddo oddeutu 0.3dB / km. Ar yr adeg hon, mae'r donfedd gwasgariad sero yn union am 1.3pm. Ymhlith y ffibrau optegol cwarts, y golled trosglwyddo yn yr adran 1.55pm yw'r lleiaf (tua 0.2dB / km) o'r deunydd crai. Gan fod y mwyhadur ffibr doped erbium ymarferol (EDFA) yn gweithio yn y band 1.55pm, os gellir cyflawni gwasgariad sero yn y band hwn, bydd yn fwy ffafriol i gymhwyso trosglwyddiad pellter hir yn y band 1.55pm. Felly, trwy ddefnyddio nodweddion gwrthbwyso cyfansawdd gwasgariad y deunydd cwarts yn y deunydd ffibr a gwasgariad y strwythur craidd yn glyfar, gellir symud gwasgariad sero gwreiddiol yr adran 1.3Pm i'r adran 1.55pm i fod yn wasgariad sero. Felly, fe'i enwir yn Ffibr wedi'i Symud â Gwasgariad (DSF: DispersionShifted Fiber). Y dull o gynyddu'r gwasgariad strwythurol yn bennaf yw gwella perfformiad dosbarthiad mynegai plygiannol y craidd. Wrth drosglwyddo cyfathrebu optegol pellter hir, mae gwasgariad sero ffibr yn bwysig, ond nid yr unig un. Mae priodweddau eraill yn cynnwys colled isel, cysylltiad hawdd, ffurfio cebl neu newidiadau bach mewn nodweddion yn ystod gwaith (gan gynnwys effeithiau plygu, ymestyn ac newidiadau amgylcheddol). Dyluniwyd DSF i ystyried y ffactorau hyn yn gynhwysfawr.
Ffibr Gwastad Gwasgariad
Mae ffibr wedi'i symud gwasgariad (DSF) yn ffibr un modd wedi'i ddylunio gyda gwasgariad sero yn y band 1.55pm. Mae gan y ffibr gwastad gwasgariad (DFF: Ffibr Gwastadedd Gwasgariad) ystod tonfedd eang o 1.3Pm i 1.55pm. Gellir gwneud y gwasgariad yn isel iawn, a gelwir y ffibr sy'n cyflawni gwasgariad bron yn sero yn DFF. Oherwydd bod yn rhaid i DFF leihau'r gwasgariad yn yr ystod o 1.3pm i 1.55pm. Mae angen cynnal dyluniad cymhleth ar gyfer dosbarthiad mynegai plygiannol y ffibr optegol. Fodd bynnag, mae'r math hwn o ffibr yn addas iawn ar gyfer llinellau amlblecsio rhannu tonfedd (WDM). Oherwydd bod y broses o ffibr DFF yn fwy cymhleth, mae'r gost yn ddrytach. Yn y dyfodol, wrth i'r allbwn gynyddu, bydd prisiau hefyd yn gostwng.
Ffibr Iawndal Gwasgariad
Ar gyfer systemau cefnffyrdd sy'n defnyddio ffibrau un modd, mae'r rhan fwyaf ohonynt yn cael eu hadeiladu gan ddefnyddio ffibrau heb wasgariad sero yn y band 1.3pm. Fodd bynnag, nawr y golled leiaf yw 1.55pm. Oherwydd y defnydd ymarferol o EDFA, byddai'n fuddiol iawn pe bai modd gweithredu'r donfedd 1.55pm ar ffibr gwasgariad sero 1.3pm. Oherwydd, yn y ffibr gwasgariad sero 1.3Pm, mae'r gwasgariad yn y band 1.55Pm tua 16ps / km / nm. Os mewnosodir darn o ffibr ag arwydd cyferbyniol y gwasgariad yn y llinell ffibr optegol hon, gellir gwneud gwasgariad y llinell optegol gyfan yn sero. Gelwir y ffibr a ddefnyddir at y diben hwn yn Ffibr Iawndal Gwasgariad (DCF: Ffibr Cystadleuaeth Gwasgaru). O'i gymharu â'r ffibr gwasgariad sero 1.3pm safonol, mae gan DCF ddiamedr craidd teneuach a gwahaniaeth mynegai plygiannol mwy. Mae DCF hefyd yn rhan bwysig o linellau optegol WDM.
Polareiddio cynnal ffibr
Mae gan y tonnau ysgafn sy'n lluosogi yn y ffibr optegol briodweddau tonnau electromagnetig, felly yn ychwanegol at y modd sengl tonnau golau sylfaenol, yn y bôn mae dau fodd orthogonal o ddosbarthiad maes electromagnetig (TE, TM). Yn gyffredinol, oherwydd bod strwythur y darn ffibr yn gymesur yn gylchol, mae cysonion lluosogi'r ddau fodd polareiddio yn gyfartal, ac nid yw'r ddau oleuadau polariaidd yn ymyrryd â'i gilydd. Fodd bynnag, mewn gwirionedd, nid yw'r ffibr yn hollol gymesur yn gylchol. Mae'r ffactorau cyfuno rhwng y dulliau polareiddio yn cael eu dosbarthu'n afreolaidd ar yr echel optegol. Gelwir y gwasgariad a achosir gan y newid hwn mewn golau polariaidd yn Gwasgariad Modd polareiddio (PMD). Ar gyfer teledu cebl, sy'n dosbarthu delweddau yn bennaf, nid yw'r effaith yn rhy fawr, ond ar gyfer rhai gwasanaethau sydd â gofynion arbennig ar gyfer band ultra-eang yn y dyfodol, megis:
① Pan ddefnyddir canfod heterodyne mewn cyfathrebu cydlynol, pan fydd angen polareiddio tonnau golau i fod yn fwy sefydlog;
Hen Pan fydd nodweddion mewnbwn ac allbwn offer optegol yn gysylltiedig â polareiddio;
Hen Pan fydd yn gwneud cwplwyr optegol a polaryddion neu polaryddion, ac ati;
④ Gwneud synwyryddion ffibr optegol sy'n defnyddio ymyrraeth ysgafn, ac ati.
Lle mae'n ofynnol cadw'r polareiddio yn gyson, gelwir y ffibr sydd wedi'i addasu i wneud y wladwriaeth polareiddio yn ddigyfnewid yn polareiddio cynnal ffibr (PMF: polareiddio Cynnal ffibr), neu ffibr polareiddio sefydlog.
Ffibr birefringent
Mae ffibr birefringent yn cyfeirio at ffibr un modd sy'n gallu trosglwyddo dau fodd polareiddio cynhenid sy'n orthogonal i'w gilydd. Yr enw ar y ffenomen bod y mynegai plygiannol yn amrywio yn ôl cyfeiriad y gwyro yw birefringence. Fe'i gelwir hefyd yn ffibr PANDA, hynny yw, ffibr polareiddio-maintai-ning a lleihau amsugno. Mae wedi'i drefnu i ddau gyfeiriad traws o'r craidd, gyda rhan wydr gyda chyfernod ehangu thermol mawr a chroestoriad crwn. Yn y broses lluniadu ffibr tymheredd uchel, mae'r rhannau hyn yn crebachu, sy'n arwain at ymestyn i gyfeiriad y y craidd, ac ar yr un pryd straen cywasgol yn y cyfeiriad-x. Mae hyn yn arwain at effaith ffotodlastig ar y deunydd ffibr, a gwahaniaeth mewn mynegai plygiannol yn y cyfeiriad X a'r cyfeiriad y. Yn ôl yr egwyddor hon, cyflawnir effaith cadw'r polareiddio yn gyson.
Ffibr amgylchedd gwrth-ddrwg
Gall tymheredd amgylchedd gwaith arferol ffibr optegol ar gyfer cyfathrebu fod rhwng -40 ℃ a +60 ℃, ac mae'r dyluniad hefyd yn seiliedig ar y rhagdybiaeth nad yw'n agored i lawer o ymbelydredd. Mewn cyferbyniad, ar gyfer y tymheredd is neu'r tymheredd uwch a'r amgylchedd garw y gall fod yn destun pwysau uchel neu rym allanol, ac sy'n agored i ymbelydredd, gelwir y ffibr a all weithio hefyd yn Ffibr Gwrthiannol Cyflwr Caled (Ffibr Gwrthiannol Cyflwr Caled). Yn gyffredinol, er mwyn amddiffyn wyneb y ffibr optegol yn fecanyddol, mae haen ychwanegol o blastig wedi'i orchuddio. Fodd bynnag, wrth i'r tymheredd gynyddu, mae swyddogaeth amddiffynnol y plastig yn gostwng, sy'n cyfyngu ar y tymheredd defnyddio. Os byddwch chi'n newid i blastig sy'n gwrthsefyll gwres, fel Teflon (Teflon) a resinau eraill, gallwch chi weithio ar 300 ° C. Mae yna fetelau hefyd fel nicel (Ni) ac alwminiwm (Al) wedi'u gorchuddio ar wyneb gwydr cwarts. Gelwir y math hwn o ffibr yn Ffibr Gwrthiannol Gwres (Ffibr Gwrthiannol Gwres). Yn ogystal, pan fydd y ffibr optegol yn cael ei arbelydru gan ymbelydredd, bydd y golled optegol yn cynyddu. Mae hyn oherwydd pan fydd gwydr cwarts yn agored i ymbelydredd, bydd diffygion strwythurol (a elwir hefyd yn ganolfan liw: Canolfan Lliw) yn ymddangos yn y gwydr, a bydd y golled yn cynyddu yn enwedig ar y donfedd o 0.4 ～ 0.7pm. Y dull atal yw newid i wydr cwarts wedi'i dopio ag elfen OH neu F, a all atal y diffygion colli a achosir gan ymbelydredd. Gelwir y math hwn o ffibr yn Ffibr Gwrthiannol Ymbelydredd, ac fe'i defnyddir yn bennaf mewn drychau ffibr optegol ar gyfer monitro gorsafoedd pŵer niwclear.
Ffibr wedi'i orchuddio â hermetig
Er mwyn cynnal sefydlogrwydd tymor hir cryfder mecanyddol a cholli'r ffibr optegol, mae'r wyneb gwydr wedi'i orchuddio â deunyddiau anorganig fel carbid silicon (SiC), titaniwm carbid (TiC), a charbon (C) i atal dŵr a hydrogen rhag dod o'r tu allan. Trylediad y ffibr optegol a weithgynhyrchir (HCF wedi'i Gorchuddio'n Hermetig). Ar hyn o bryd, fe'i defnyddir yn gyffredin yn y broses gynhyrchu dyddodiad anwedd cemegol (CVD) i ddefnyddio haen garbon i gronni ar gyflymder uchel i gael effaith selio ddigonol. Gall y ffibr optegol hwn wedi'i orchuddio â charbon (CCF) dorri ymyrraeth y ffibr optegol o foleciwlau hydrogen allanol yn effeithiol. Adroddir y gellir ei gynnal am 20 mlynedd heb gynyddu colled mewn amgylchedd hydrogen ar dymheredd yr ystafell. Wrth gwrs, gall ei gyfernod blinder (Paramedr Blinder) gyrraedd mwy na 200 wrth atal ymyrraeth lleithder ac oedi'r broses blinder o gryfder mecanyddol. Felly, defnyddir HCF mewn systemau sy'n gofyn am ddibynadwyedd uchel mewn amgylcheddau garw, fel ceblau optegol llong danfor.
Ffibr wedi'i orchuddio â charbon
Gelwir ffibr optegol wedi'i orchuddio â ffilm garbon ar wyneb ffibr optegol cwarts yn Ffibr wedi'i Gorchuddio â Charbon (CCF: Ffibr wedi'i Gorchuddio â Charbon). Y mecanwaith yw defnyddio ffilm garbon drwchus i ynysu wyneb y ffibr optegol o'r byd y tu allan i wella colli blinder mecanyddol y ffibr optegol a chynyddu colli moleciwlau hydrogen. Mae CCF yn fath o ffibr optegol wedi'i orchuddio â hermetig (HCF).
Ffibr optegol wedi'i orchuddio â metel
Mae Ffibr wedi'i Gorchuddio â Metel (Ffibr wedi'i Gorchuddio â Metel) yn ffibr optegol wedi'i orchuddio â haen fetel fel Ni, Cu, Al, ac ati ar wyneb y ffibr optegol. Mae haenau plastig hefyd y tu allan i'r haen fetel at y diben o wella ymwrthedd gwres a bod ar gael ar gyfer egni a weldio. Mae'n un o ffibrau optegol yr amgylchedd gwrth-ddrwg, a gellir ei ddefnyddio hefyd fel cydran o gylchedau electronig. Gwnaed cynhyrchion cynnar trwy orchuddio metel tawdd yn ystod y broses arlunio. Oherwydd bod gan y dull hwn ormod o wahaniaeth mewn cyfernod ehangu rhwng y gwydr a'r metel, bydd yn cynyddu'r golled blygu fach, ac nid yw'r gyfradd ymarferol yn uchel. Yn ddiweddar, oherwydd llwyddiant y dull cotio di-electrolytig colled isel ar wyneb y ffibr optegol gwydr, mae'r perfformiad wedi'i wella'n fawr.
Ffibr wedi'i dopio â phridd prin
Yn y craidd ffibr, mae'r ffibr wedi'i dopio ag elfennau daear prin fel Er, Nd, a Pr. Ym 1985, darganfu Payne o Brifysgol Southampton yn y Deyrnas Unedig gyntaf fod gan Ffibr DoPed Rare Earth (Ffibr DoPed Rare Earth) ffenomen osciliad laser ac ymhelaethiad ysgafn. Felly, ers hynny, dadorchuddiwyd gorchudd ymhelaethiad ysgafn fel abwyd. Yr EDFA 1.55pm sydd bellach yn ymarferol yw defnyddio ffibr un modd ar ffurf abwyd a defnyddio laser 1.47pm ar gyfer cyffroi i gael ymhelaethiad signal optegol 1.55pm. Yn ogystal, mae chwyddseinyddion ffibr fflworid wedi'u dopio â gwall (PDFA) wrthi'n cael eu datblygu.
Ffibr Raman
Mae effaith Raman yn golygu pan fydd golau monocromatig amledd f yn cael ei daflunio i sylwedd, bydd golau gwasgaredig amledd f ± fR ac f ± 2fR heblaw amlder f yn ymddangos yn y golau gwasgaredig. Gelwir y ffenomen hon yn effaith Raman. . Oherwydd ei fod yn cael ei gynhyrchu gan y cyfnewid ynni rhwng mudiant moleciwlaidd y sylwedd a'r mudiant dellt. Pan fydd sylwedd yn amsugno egni, mae nifer y dirgryniadau o olau yn dod yn llai, a gelwir y golau gwasgaredig yn llinell stokes. I'r gwrthwyneb, gelwir y golau gwasgaredig sy'n cael egni o fater ac yn cynyddu nifer y dirgryniadau yn llinell gwrth-Stokes. Felly, mae gwyriad FR y rhif dirgryniad yn adlewyrchu'r lefel egni a gall ddangos y gwerth sy'n gynhenid yn y sylwedd. Yr enw ar y ffibr a wneir trwy ddefnyddio'r cyfrwng aflinol hwn yw Raman Fiber (RF: Raman Fiber). Er mwyn cyfyngu'r golau yn y craidd ffibr bach ar gyfer lluosogi pellter hir, bydd yr effaith ryngweithio rhwng golau a mater yn ymddangos, a all wneud tonffurf y signal heb ei drin a gwireddu trosglwyddiad pellter hir. Pan fydd y golau mewnbwn yn cael ei wella, ceir golau gwasgaredig ysgogedig cydlynol. Defnyddir laserau ffibr Raman ar gyfer synhwyro golau gwasgaredig Raman, y gellir ei ddefnyddio fel ffynonellau pŵer ar gyfer mesur sbectrosgopig a phrofi gwasgariad ffibr. Yn ogystal, mae gwasgariad ysgogedig Raman, wrth gyfathrebu pellter hir â ffibr optegol, yn cael ei astudio fel mwyhadur optegol.
Ffibr ecsentrig
Mae craidd y ffibr optegol safonol wedi'i osod yng nghanol y cladin, ac mae siâp trawsdoriadol y craidd a'r cladin yn ganolbwyntiol. Fodd bynnag, oherwydd gwahanol ddefnyddiau, mae yna achosion hefyd lle mae'r safle craidd, siâp craidd, a siâp cladin yn cael eu gwneud yn wahanol daleithiau neu mae'r cladin yn dyllog i ffurfio strwythur siâp arbennig. O'u cymharu â ffibrau optegol safonol, gelwir y ffibrau optegol hyn yn ffibrau optegol siâp arbennig. Ffibr Craidd Excentric (Ffibr Craidd Excentric), mae'n fath o ffibr siâp arbennig. Mae'r craidd wedi'i osod oddi ar y canol ac yn agos at safle ecsentrig llinell allanol y cladin. Gan fod y craidd yn agos at yr wyneb, bydd rhan o'r cae ysgafn yn ymledu dros y cladin (a elwir hwn yn don Evanescent). Gan ddefnyddio'r ffenomen hon, gellir canfod presenoldeb neu absenoldeb sylweddau ynghlwm a newidiadau yn y mynegai plygiannol. Defnyddir ffibr ecsentrig (ECF) yn bennaf fel synhwyrydd ffibr optegol ar gyfer canfod sylweddau. Wedi'i gyfuno â'r dull prawf adlewyrchiad parth amser optegol (OTDR), gellir ei ddefnyddio hefyd fel synhwyrydd dosbarthu.
Ffibr goleuol
Defnyddiwch ffibr optegol wedi'i wneud o ddeunydd fflwroleuol. Mae'n rhan o'r fflwroleuedd a gynhyrchir pan fydd yn cael ei arbelydru gan donnau ysgafn fel ymbelydredd, pelydrau uwchfioled, ac ati, y gellir eu trosglwyddo trwy'r ffibr optegol trwy gau'r ffibr optegol. Gellir defnyddio Ffibr Luminescent (Ffibr Luminescent) i ganfod ymbelydredd a phelydrau uwchfioled, yn ogystal â throsi tonfedd, neu fel synhwyrydd tymheredd, synhwyrydd cemegol. Fe'i gelwir hefyd yn Ffibr Scintillation wrth ganfod ymbelydredd. O safbwynt deunyddiau fflwroleuol a dopio, mae ffibrau optegol plastig yn cael eu datblygu.
Ffibr aml-graidd
Mae ffibr optegol arferol yn cynnwys rhanbarth craidd a rhanbarth cladin o'i gwmpas. Fodd bynnag, mae gan Ffibr Aml-graidd greiddiau lluosog mewn man cladin cyffredin. Oherwydd agosrwydd y creiddiau at ei gilydd, mae dwy swyddogaeth. Un yw bod y bylchau craidd yn fawr, hynny yw, nid oes strwythur cyplu optegol. Gall y math hwn o ffibr optegol gynyddu'r dwysedd integreiddio fesul ardal uned o'r llinell drosglwyddo. Mewn cyfathrebiadau optegol, gellir gwneud ceblau rhuban â chreiddiau lluosog, tra mewn miloedd o gyfathrebu, fel bwndeli delwedd ffibr optegol, mae miloedd o greiddiau wedi'u gwneud. Yr ail yw gwneud y pellter rhwng y creiddiau'n agos, a all gynhyrchu cyplu tonnau ysgafn. Gan ddefnyddio'r egwyddor hon, mae synhwyrydd craidd deuol neu ddyfais cylched optegol yn cael ei ddatblygu.
Ffibr gwag
Gwneir y ffibr optegol yn graidd gwag i ffurfio gofod silindrog. Gelwir y ffibr optegol a ddefnyddir i drosglwyddo golau yn ffibr gwag (Hollow Fiber). Defnyddir ffibr optegol gwag yn bennaf ar gyfer trosglwyddo egni, a gellir ei ddefnyddio ar gyfer trosglwyddo pelydr-X, uwchfioled a thrawsyrru ynni ysgafn is-goch. Mae dau fath o strwythur ffibr gwag: un yw gwneud gwydr yn siâp silindrog, ac mae'r egwyddorion craidd a chladin yr un fath â'r rhai o'r math gris. Defnyddiwch adlewyrchiad llwyr y golau rhwng yr aer a'r gwydr i ymledu. Gan y gellir trosglwyddo'r rhan fwyaf o'r golau yn yr awyr heb ei golli, mae ganddo'r swyddogaeth o ledaenu pellter penodol. Yr ail yw gwneud adlewyrchiad wyneb mewnol y silindr yn agos at 1, er mwyn lleihau colli adlewyrchiad. Er mwyn gwella'r adlewyrchedd, gosodir dielectric yn y lamp i leihau'r golled yn yr ystod tonfedd weithio. Er enghraifft, gall colli tonfedd 10.6pm gyrraedd sawl dB / m.
Polymer
Yn ôl y deunydd, mae ffibr optegol anorganig a ffibr optegol polymer. Defnyddir y cyntaf yn helaeth mewn diwydiant. Rhennir deunyddiau ffibr optegol anorganig yn ddau fath: un gydran ac aml-gydran. Chwarts yw'r gydran sengl, a'r prif ddeunyddiau crai yw tetraclorid silicon, ocsidlorid ffosfforws a tribromid boron. Mae ei burdeb yn mynnu bod cynnwys amhuredd ïonau metel pontio fel copr, haearn, cobalt, nicel, manganîs, cromiwm a vanadium yn llai na 10ppb. Yn ogystal, mae'r gofyniad OH-ion yn llai na 10ppb. Mae ffibr cwarts wedi'i ddefnyddio'n helaeth. Mae yna lawer o ddeunyddiau crai aml-gydran, yn bennaf silicon deuocsid, boron trocsid, sodiwm nitrad, thallium ocsid ac ati. Nid yw'r deunydd hwn yn boblogaidd eto. Mae'r ffibr optegol polymer yn ffibr optegol wedi'i wneud o bolymer tryloyw, sy'n cynnwys deunydd craidd ffibr a deunydd gwain. Mae'r deunydd craidd yn ffibr wedi'i wneud o methacrylate polymethyl uchel-purdeb a throsglwyddiad uchel neu bolystyren, ac mae'r haen allanol yn bolymer sy'n cynnwys fflworin neu bolymer silicon organig.
Mae colled optegol ffibr optegol polymer yn gymharol uchel. Ym 1982, defnyddiodd Japan Telegraph and Telegraph Company ffilament polymer methyl methacrylate deuterated fel y deunydd craidd, a gostyngwyd y gyfradd colli optegol i 20dB / km. Fodd bynnag, nodwedd ffibr optegol polymer yw y gall wneud maint optegol, maint optegol agorfa rifiadol fawr, effeithlonrwydd cyplu uchel ffynhonnell golau, hyblygrwydd da, nid yw plygu bach yn effeithio ar allu tywys golau, trefniant hawdd a bondio, yn hawdd ei ddefnyddio , a chost isel. Fodd bynnag, mae'r golled optegol yn fawr, a dim ond mewn pellteroedd byr y gellir ei ddefnyddio. Gall ffibr optegol gyda cholled optegol o 10 ～ 100dB / km drosglwyddo cannoedd o fetrau
Polareiddio Cynnal Ffibr
Polareiddio cynnal ffibr: Mae polareiddio sy'n cynnal ffibr yn trosglwyddo golau polariaidd llinol, a ddefnyddir yn helaeth mewn amrywiol feysydd o'r economi genedlaethol megis awyrofod, hedfan, llywio, technoleg gweithgynhyrchu diwydiannol a chyfathrebu. Yn y synhwyrydd ffibr interferometrig yn seiliedig ar ganfod cydlynol optegol, gall defnyddio ffibr sy'n cynnal polareiddio sicrhau bod y cyfeiriad polareiddio llinol yn aros yr un fath, gwella'r gymhareb signal-i-sŵn gydlynol, a chyflawni mesuriadau manwl uchel o feintiau corfforol. Fel math arbennig o ffibr optegol, defnyddir polareiddio ffibr cynnal a chadw yn bennaf mewn synwyryddion fel gyrosgopau ffibr optig, hydroffonau ffibr optig, a systemau cyfathrebu ffibr optig fel DWDM ac EDFA. Oherwydd y gellir defnyddio gyrosgopau ffibr optig a hydroffonau ffibr optig mewn llywio anadweithiol milwrol a sonar, maent yn gynhyrchion uwch-dechnoleg, a ffibr sy'n cynnal polareiddio yw ei gydran graidd, felly mae ffibr sy'n cynnal polareiddio wedi'i gynnwys yn y rhestr o embargoau yn erbyn Tsieina. gan wledydd datblygedig y gorllewin. Yn y broses arlunio ffibr sy'n cynnal polareiddio, oherwydd diffygion strwythurol a gynhyrchir y tu mewn i'r ffibr, bydd y perfformiad sy'n cynnal polareiddio yn lleihau. Hynny yw, pan drosglwyddir golau polariaidd llinol ar hyd echel nodweddiadol y ffibr, bydd rhan o'r signal optegol yn cael ei gyplysu i mewn i un arall. Yn y pen draw, mae'r echel nodweddiadol yn arwain at ostyngiad yng nghymhareb difodiant polareiddio'r signal golau polariaidd allbwn. Mae'r nam hwn yn effeithio ar yr effaith birefringence yn y ffibr. Mewn ffibr sy'n cynnal polareiddio, y cryfaf yw'r effaith birefringence a'r byrraf yw'r donfedd, y gorau i gynnal cyflwr polareiddio'r golau a drosglwyddir.
Cymhwyso a datblygu yn y dyfodol polareiddio cynnal ffibr
Bydd mwy o alw yn y farchnad yn yr ychydig flynyddoedd nesaf am ffibr optegol sy'n cynnal polareiddio. Gyda datblygiad cyflym technolegau newydd yn y byd a datblygiad parhaus cynhyrchion newydd, bydd ffibrau optegol sy'n cynnal polareiddio yn datblygu i'r cyfarwyddiadau canlynol:
(1) Defnyddiwch y dechnoleg newydd o ffibr grisial ffotonig i gynhyrchu math newydd o ffibr cynnal polareiddio perfformiad uchel;
(2) Datblygu polareiddio sy'n addasu tymheredd i gynnal ffibr optegol i fodloni gofynion awyrofod a meysydd eraill;
(3) Datblygu amrywiol ffibrau cynnal polareiddio prin ar y ddaear i ddiwallu anghenion chwyddseinyddion optegol a chymwysiadau dyfeisiau eraill;
(4) Datblygu ffibr polareiddio cynnal fflworid i hyrwyddo datblygiad technoleg ymyrraeth ffibr optig ym maes technoleg seryddiaeth is-goch;
(5) Ffibr cynnal polareiddio gwanhau isel: Gyda gwelliant parhaus technoleg ffibr un modd, nid colled, gwasgariad deunydd a gwasgariad tonnau tonnau yw'r prif ffactorau sy'n effeithio ar gyfathrebu ffibr bellach, a gwasgariad modd polareiddio (PMD) sengl- mae ffibr modd wedi dod yn gyfyngiad yn raddol Mae'r dagfa fwyaf difrifol o ansawdd cyfathrebu ffibr optegol yn arbennig o amlwg mewn systemau cyfathrebu ffibr optegol cyflym o 10 Gbit yr eiliad.
(6) Defnyddiwch effaith Kerr ac effaith cylchdroi Faraday i gynhyrchu dyfeisiau golau polariaidd.
Yn ogystal, yn ôl y gwahanol bennau ffibr, mae: C-Lens. G-Lens. Lens gwyrdd
Plygu manylebau ffibr optegol cyffredin
Modd sengl: 8 / 125μm, 9 / 125μm, 10 / 125μm
Multimode: 50 / 125μm, safon Ewropeaidd
62.5 / 125μm, safon America
Rhwydweithiau diwydiannol, meddygol a chyflymder isel: 100 / 140μm, 200 / 230μm
Plastig: 98 / 1000μm, a ddefnyddir ar gyfer rheoli ceir
