1. Structuur van optische vezels
Eenoptische vezel(OF) is een transparante diëlektrische vezel die wordt gebruikt voor het geleiden van licht. Een praktische optische vezel bestaat uit meerdere lagen transparante media, doorgaans verdeeld in drie lagen:
Kern: Gelegen in het midden van de vezel (diameter 5~80μm), samengesteld uit hoog{2}}zuiver silica, gedoteerd met een kleine hoeveelheid doteermiddelen (bijv. germaniumdioxide, fosforpentoxide) om de brekingsindex (n1) te verhogen. Voor communicatievezels is de kerndiameter 5~10μm (single-mode-vezel) of 50~80μm (multi-mode-vezel).
Bekleding: Rondom de kern (diameter ~125μm), samengesteld uit hoog-zuiver silica met een kleine hoeveelheid doteermiddelen (bijv. boortrioxide), bedoeld om de brekingsindex (n2) te verlagen, iets lager dan de kern). De bekleding kan uit één-laag of meer-laag bestaan.
Coating: De buitenste laag (gemaakt van acrylaat, siliconenrubber of nylon) die een beschermende functie heeft. Het omvat een primaire coating en een secundaire coating (mantel). Na het coaten is de buitendiameter van de vezel ongeveer 1,5 cm.
2. Classificatie van optische vezels
Er zijn vier hoofdclassificatiemethoden voor optische vezels; ze kunnen ook worden geclassificeerd op basis van hun samenstelling (bijvoorbeeld silicavezels, fluoride-bevattende vezels, plastic vezels, enz.).
(1) Classificatie op basis van brekingsindexprofiel van de vezeldwars-sectie
Verdeeld inStap Index Fiber (SIF)EnGraded Index-vezel (GIF).
Step Index-vezel: De brekingsindices van de kern en de bekleding zijn uniform (respectievelijk aangeduid met \\(n_1\\) en \\(n_2\\)), met een stapsgewijze verandering op het grensvlak tussen de kern en de bekleding. Het brekingsindexprofiel wordt uitgedrukt als:
Dit was een vroege vezelstructuur, geleidelijk vervangen door graduele indexvezels in multi-mode-vezels, maar heeft weer de aandacht gekregen als een mainstream-structuur in single-vezels.
Graded Index-vezel: De brekingsindex op de kernas (n1) is de grootste, neemt geleidelijk af in de radiale richting (volgens een parabolische wet) en daalt naar de brekingsindex (n2) van de bekleding op het kern-bekledingsgrensvlak; de brekingsindex van de bekleding is uniform (n2)
Het brekingsindexprofiel wordt uitgedrukt als:
Waar: g de exponent van het brekingsindexprofiel is; (a1) is de kernradius; (Delta) is het relatieve brekingsindexverschil
Functie: Vermindert de modale spreiding in multi{0}}vezels en verhoogt de transmissiecapaciteit.
(2) Classificatie op basis van het aantal voortplantingsmodi
Verdeeld inMulti-glasvezel (MMF)EnSingle Mode-glasvezel (SMF).
Multi-glasvezel: Voor een bepaalde bedrijfsgolflengte bestaan er meerdere transmissiemodi in de vezel. Het brekingsindexprofiel van de dwars-doorsnede kan uniform zijn (stap-index multi-modus) of niet-uniform (graduele-index multi-modus). Kenmerken: slechte transmissie-eigenschappen, smalle bandbreedte, kleine transmissiecapaciteit.
Single Mode-glasvezel: Voor een bepaalde bedrijfsgolflengte bestaat er slechts één transmissiemodus (de fundamentele modus) in de vezel, zonder intermodaal vertragingsverschil. Kenmerken: Bandbreedte veel groter dan die van multi-mode-vezels, geschikt voor transmissie op hoge- snelheid.
(3) Classificatie op operationele golflengte
Verdeeld inVezels met korte-golflengteEnVezels met lange-golflengte.
Vezels met korte-golflengte: Golflengte 0,6 ~ 0,9 μm (typische waarde 0,85 μm), een vroeg product, dat nu zelden wordt gebruikt.
Vezels met lange-golflengte: Golflengte 1,0 ~ 2,0 μm (typische waarden 1,31 μm, 1,55 μm). In deze band hebben silicavezels een lage demping en een kleine materiaalverspreiding. Kenmerken: Lage demping, grote bandbreedte, geschikt voor communicatie over lange-afstanden en met grote- capaciteit.
(4) Classificatie per manteltype
Verdeeld inStrakke-gebufferde vezelsEnLosse-buisvezels.
Strakke-gebufferde vezels: De secundaire en tertiaire coatings zijn stevig verbonden met de primaire coating, kern en bekleding. Nadeel: de temperatuureigenschappen worden slechter na het ommantelen (het ommantelingsmateriaal heeft een hoge uitzettingscoëfficiënt; krimp bij lage- temperatuur veroorzaakt microbuiging van de vezel, waardoor de verzwakking toeneemt).
Losse-buisvezels: De voor-gecoate vezel wordt losjes in een plastic buis geplaatst, zonder secundaire of tertiaire coating.Voordelen: Eenvoudig productieproces; betere demping-temperatuureigenschappen en mechanische eigenschappen dan strak-gebufferde vezels, die steeds vaker worden gebruikt.
