Optische vezel is een afkorting van optische vezel, een vezel gemaakt van glas of kunststof, die kan worden gebruikt als hulpmiddel voor lichttransmissie. Het transmissieprincipe is'totale reflectie van licht'. De voormalige presidenten van de Chinese Universiteit van Hong Kong, Gao Kun en George A. Hockham, kwamen voor het eerst met het idee dat glasvezel kan worden gebruikt voor communicatietransmissie. Om deze reden won Gao Kun in 2009 de Nobelprijs voor de natuurkunde.
voorstellen
De kleine optische vezel is ingekapseld in een plastic omhulsel, zodat het kan worden gebogen zonder te breken. Over het algemeen gebruikt het zendapparaat aan het ene uiteinde van de optische vezel een lichtemitterende diode (LED) of een laserstraal om lichtpulsen naar de optische vezel te zenden, en het ontvangende apparaat aan het andere uiteinde van de optische vezel gebruikt een lichtgevoelig element om de pulsen detecteren.
Omdat het transmissieverlies van licht in optische vezels in het dagelijks leven veel lager is dan dat van elektriciteit in draden, worden optische vezels gebruikt voor informatieoverdracht over lange afstand.
Gewoonlijk worden de twee termen optische vezel en optische kabel verward. De meeste optische vezels moeten vóór gebruik worden bedekt met verschillende lagen beschermende structuren en de bedekte kabels worden optische kabels genoemd. De beschermende laag en isolerende laag op de buitenste laag van de optische vezel kunnen schade aan de optische vezel uit de omgeving, zoals water, vuur en elektrische schokken, voorkomen. Optische kabel is onderverdeeld in: glasvezel, bufferlaag en coating. Optische vezel is vergelijkbaar met coaxkabel, behalve dat er geen mesh-afscherming is. In het midden bevindt zich de glazen kern waardoor het licht zich voortplant.
In een multimode-vezel is de kerndiameter 50 m en 62,5 m, wat ongeveer gelijk is aan de dikte van een mensenhaar. De single-mode vezelkern heeft een diameter van 8 m tot 10 m. De kern is omgeven door een glazen omhulsel met een lagere brekingsindex dan de kern om het licht binnen de kern te houden. Aan de buitenkant zit een dun plastic omhulsel om de envelop te beschermen. Optische vezels worden meestal gebundeld en beschermd door een omhulsel. De vezelkern is meestal een dubbellaagse concentrische cilinder met een kleine dwarsdoorsnede van kwartsglas. Het is broos en gemakkelijk te breken, dus een externe beschermende laag is nodig.
beginsel
Licht en zijn kenmerken
1. Licht is een elektromagnetische golf
Het golflengtebereik van zichtbaar licht is 390 ~ 760 nm (nanometer). Het deel groter dan 760 nm is infrarood licht en het deel kleiner dan 390 nm is ultraviolet licht. De optische vezel wordt gebruikt in drie typen: 850nm, 1310nm en 1550nm.
2. Breking, reflectie en totale reflectie van licht.
Omdat de voortplantingssnelheid van licht in verschillende stoffen verschillend is, treden breking en reflectie op het grensvlak van de twee stoffen op wanneer licht van de ene stof naar de andere wordt uitgestraald. Bovendien verandert de hoek van het gebroken licht met de hoek van het invallende licht. Wanneer de hoek van het invallende licht een bepaalde hoek bereikt of overschrijdt, zal het gebroken licht verdwijnen en zal al het invallende licht worden teruggekaatst, wat de totale reflectie van licht is. Verschillende materialen hebben verschillende brekingshoeken voor licht van dezelfde golflengte (dat wil zeggen, verschillende materialen hebben verschillende brekingsindexen), en hetzelfde materiaal heeft verschillende brekingshoeken voor licht van verschillende golflengten. Glasvezelcommunicatie wordt gevormd op basis van de bovenstaande principes.
1. Optische vezelstructuur:
De blote vezel van optische vezels is over het algemeen verdeeld in drie lagen: de middelste glaskern met hoge brekingsindex (de kerndiameter is over het algemeen 50 of 62,5 m), het midden is de silicaglasbekleding met lage brekingsindex (de diameter is over het algemeen 125 m), en de buitenste is de harscoating voor versterking. Vloer.
2. Optische vezel numerieke apertuur:
Het licht dat invalt op het eindvlak van de optische vezel kan niet allemaal door de optische vezel worden doorgelaten, maar alleen het invallende licht binnen een bepaald hoekbereik. Deze hoek wordt de numerieke apertuur van de vezel genoemd. De grotere numerieke apertuur van de optische vezel is gunstig voor de stompe verbinding van de optische vezel. Optische vezels geproduceerd door verschillende fabrikanten hebben verschillende numerieke openingen (AT& T CORNING).
3. Soorten optische vezels:
Er zijn veel soorten optische vezels en de vereiste functies en prestaties variëren afhankelijk van het gebruik. De principes van ontwerp en fabricage van glasvezel voor kabel-tv en communicatie zijn echter in principe hetzelfde, zoals: ① klein verlies; ② bepaalde bandbreedte en kleine spreiding; ③ eenvoudige bedrading; ④ eenvoudige integratie; ⑤ hoge betrouwbaarheid; ⑥ fabricage vergelijking Eenvoudig; Goedkoop enzovoort. De classificatie van optische vezels wordt voornamelijk samengevat op basis van de werkgolflengte, brekingsindexverdeling, transmissiemodus, grondstof en productiemethode. Hier zijn voorbeelden van verschillende classificaties als volgt.
(1) Werkgolflengte: ultraviolette vezel, waarneembare vezel, nabij-infraroodvezel, infraroodvezel (0,85 m, 1,3 m, 1,55 m).
(2) Brekingsindexverdeling: stap (SI) type vezel, near-step type vezel, gegradeerde (GI) type vezel, andere (zoals driehoekstype, W-type, verzonken type, enz.).
(3) Transmissiemodus: single-mode vezel (inclusief polarisatiebehoudende vezel en niet-polarisatiebehoudende vezel), multimode-vezel.
(4) Grondstoffen: kwarts optische vezel, meercomponenten glasvezel, plastic optische vezel, composiet optische vezel (zoals plastic bekleding, vloeibare kern, etc.), infrarood materialen, etc. Volgens het coatingmateriaal kan het worden onderverdeeld in anorganische materialen (koolstof, enz.), metalen materialen (koper, nikkel, enz.) en kunststoffen.
(5) Fabricagemethoden: Pre-plastificeren omvat axiale depositie in de dampfase (VAD), chemische dampafzetting (CVD), enz., en draadtrekmethoden omvatten staafintube- en dubbele smeltkroesmethoden.
Silica optische vezel
Silica Fiber is een optische vezel waarin siliciumdioxide (SiO2) de belangrijkste grondstof is, en de brekingsindexverdeling van de kern en bekleding wordt geregeld op basis van verschillende doteringshoeveelheden. Optische vezels uit de serie kwarts (glas) hebben de kenmerken van een laag stroomverbruik en breedband en worden nu veel gebruikt in kabeltelevisie- en communicatiesystemen.
Het voordeel van kwartsglas optische vezel is laag verlies. Wanneer de lichtgolflengte 1,0 1,7 m is (ongeveer 1,4 m), is het verlies slechts 1 dB/km, en de laagste bij 1,55 m is slechts 0,2 dB/km.
Met fluor gedoteerde vezels
Met fluor gedoteerde vezel is een van de typische producten van silicavezel. Over het algemeen is in de optische vezel voor communicatie met een golfband van 1,3 m de doteringsstof die de kern regelt germaniumdioxide (GeO2) en is de bekleding gemaakt van SiO2. De meeste kernen van met fluor verbonden vezels gebruiken echter SiO2, maar fluor is gedoteerd in de bekleding. Omdat Rayleigh-verstrooiingsverlies een fenomeen is van lichtverstrooiing veroorzaakt door veranderingen in de brekingsindex. Daarom is het wenselijk om doteermiddelen van brekingsindexfluctuatiefactoren te vormen, en minder is beter. Het belangrijkste effect van fluor is het verlagen van de brekingsindex van SIO2. Daarom wordt het vaak gebruikt voor het dopen van de bekleding.
Vergeleken met optische vezels van andere grondstoffen, heeft kwarts optische vezel ook een breed spectrum van lichttransmissie van ultraviolet licht tot nabij-infrarood licht. Naast communicatiedoeleinden kan het ook worden gebruikt op gebieden als lichtgeleiding en beeldoverdracht.
infrarood vezel
Aangezien de werkgolflengte van de optische vezel uit de kwartsserie is ontwikkeld op het gebied van optische communicatie, kan deze, hoewel deze op een kortere transmissieafstand wordt gebruikt, alleen in 2 m worden gebruikt. Om deze reden kan het werken op het gebied van langere infraroodgolflengten, en de ontwikkelde optische vezel wordt infrarood optische vezel genoemd. Infrarood optische vezel wordt voornamelijk gebruikt voor de transmissie van lichtenergie. Bijvoorbeeld: temperatuurmeting, overdracht van warmtebeelden, medische behandeling met laserscalpel, verwerking van thermische energie, enz. De penetratiegraad is nog steeds laag.
Composietvezel
Samengestelde vezel is gemaakt van SiO2-grondstof en vervolgens op de juiste manier gemengde oxiden zoals natriumoxide (Na2O), booroxide (B2O3), kaliumoxide (K2O) en andere oxiden om een multicomponent-glasvezel te maken, die wordt gekenmerkt door meerdere -componentenglas Het heeft een lager verwekingspunt dan kwartsglas en een groot verschil in brekingsindex tussen de kern en de bekleding. Glasvezel endoscopen voornamelijk gebruikt in de medische dienstverlening.
CFK-vezel
Fluoridevezel Chloridevezel (Fluoridevezel) is een optische vezel gemaakt van fluorideglas. Dit optische vezelmateriaal wordt ook wel ZBLAN genoemd (d.w.z. fluorideglasmaterialen zoals ZrF2), bariumfluoride (BaF2), lanthaanfluoride (LaF3), aluminiumfluoride (AlF3) en natriumfluoride (NaF) worden vereenvoudigd tot de afkorting van, werkt voornamelijk in de optische transmissieservice van 2～10μm golflengte. Omdat ZBLAN de mogelijkheid heeft van glasvezel met ultralaag verlies, is de haalbaarheidsontwikkeling voor langeafstandscommunicatievezel aan de gang, bijvoorbeeld: het theoretische laagste verlies, in Het kan 10-2～10-3dB / km bereiken bij een golflengte van 3 μm, terwijl kwartsvezel is tussen 0.15-0.16dB/Km bij 1.55μm. Op dit moment kan ZBLAN-vezel alleen worden gebruikt bij 2,4 2,7 vanwege de moeilijkheid om verstrooiingsverlies te verminderen. m-temperatuursensoren en warmtebeeldtransmissie worden nog niet veel gebruikt. Om ZBLAN te gebruiken voor transmissie over lange afstanden, wordt onlangs een 1,3 m praseodymium-gedoteerde vezelversterker (PDFA) ontwikkeld.
Kunststof gecoate optische vezel
Plastic Clad Fiber (Plastic Clad Fiber) is een stapvormige vezel waarin zeer zuiver silicaglas wordt gebruikt als de kern en plastic met een brekingsindex die iets lager is dan die van silica, zoals silicagel, wordt gebruikt als bekleding . In vergelijking met silicavezel heeft het de kenmerken van kernrente en hoge numerieke apertuur (NA). Daarom is het gemakkelijk te combineren met de lichtgevende diode LED-lichtbron en is het verlies klein. Daarom is het zeer geschikt voor local area network (LAN) en korteafstandscommunicatie.
Kunststof optische vezel
Dit is een optische vezel waarbij zowel de kern als de mantel van kunststof (polymeer) zijn gemaakt. Vroege producten werden voornamelijk gebruikt in optische communicatie voor decoratie en lichtgeleide verlichting en optische verbindingscircuits op korte afstand. De grondstoffen zijn voornamelijk organisch glas (PMMA), polystyreen (PS) en polycarbonaat (PC). Het verlies wordt beperkt door de inherente CH-gecombineerde structuur van kunststoffen, doorgaans tot tientallen dB per km. Om het verlies te verminderen, worden kunststoffen uit de fluorserie ontwikkeld en toegepast. Omdat de kerndiameter van de plastic optische vezel 1000 m is, wat 100 keer groter is dan de single-mode kwartsvezel, is de verbinding eenvoudig en gemakkelijk te buigen en te construeren. In de afgelopen jaren, met de vooruitgang van breedbandisering, heeft de ontwikkeling van multimode plastic optische vezels met gegradeerde (GI) brekingsindex maatschappelijke aandacht gekregen. Onlangs is de applicatie relatief snel in het interne LAN van de auto', en in de toekomst kan het ook in het thuis-LAN worden gebruikt.
Single-mode vezel
Single-mode vezel Dit verwijst naar de vezel die slechts één voortplantingsmodus in de werkende golflengte kan verzenden, meestal aangeduid als single-mode vezel (SMF: Single Mode Fiber). Momenteel is het de meest gebruikte optische vezel in kabeltelevisie en optische communicatie. Omdat de kern van de vezel erg dun is (ongeveer 10 m) en de brekingsindex in een stapsgewijze verdeling is, wanneer de genormaliseerde frequentie V-parameter kleiner is dan 2,4, kan theoretisch alleen single-mode transmissie worden gevormd. Bovendien heeft SMF geen multimode-dispersie. Niet alleen is de transmissiefrequentieband breder dan de vezel met meer modus, maar ook de materiële dispersie en structurele dispersie van SMF worden toegevoegd en gecompenseerd, en het synthesekenmerk ervan vormt toevallig het kenmerk van nuldispersie, waardoor de transmissiefrequentieband breder wordt . In SMF zijn er veel soorten vanwege verschillen in doteermiddelen en productiemethoden. DePr-essed Clad Fiber (DePr-essed Clad Fiber), de bekleding vormt een dubbele structuur en de bekleding naast de kern heeft een lagere brekingsindex dan de buitenste omgekeerde bekleding.
Multimode vezel
Multimode-vezel verwijst naar de vezel waarin de mogelijke voortplantingsmodus van de vezel meerdere modi is volgens de werkende golflengte, multimode-vezel genoemd (MMF: MULti ModeFiber). De kerndiameter is 50 m en omdat de transmissiemodus enkele honderden kan bereiken, vergeleken met SMF, wordt de transmissiebandbreedte voornamelijk gedomineerd door modale spreiding. Van oudsher werd het gebruikt voor transmissie over korte afstanden in kabeltelevisie- en communicatiesystemen. Sinds de opkomst van SMF-vezel lijkt het een historisch product te hebben gevormd. Maar omdat MMF een grotere kerndiameter heeft dan SMF en makkelijker te combineren is met lichtbronnen zoals LED's, heeft het in veel LAN's meer voordelen. Daarom krijgt MMF nog steeds aandacht op het gebied van korteafstandscommunicatie. Wanneer MMF wordt geclassificeerd volgens de brekingsindexverdeling, zijn er twee typen: gradiënttype (GI) en staptype (SI). De brekingsindex van het GI-type is het hoogst in het midden van de kern en neemt geleidelijk af langs de bekleding. Omdat de lichtgolf van het SI-type wordt gereflecteerd in de optische vezel, wordt het tijdsverschil van elk lichtpad gegenereerd, waardoor de uitgezonden lichtgolf wordt vervormd en de kleurschok groot is. Als gevolg hiervan wordt de transmissiebandbreedte kleiner en zijn er momenteel minder SI-type MMF-toepassingen.
Dispersie verschoven vezel
Wanneer de bedrijfsgolflengte van een single-mode vezel 1,3 pm is, is de diameter van het modusveld ongeveer 9 pm en is het transmissieverlies ongeveer 0,3 dB/km. Op dit moment is de nul-dispersiegolflengte precies op 1,3 pm. Van de optische kwartsvezels is het transmissieverlies in het 1.55pm-gedeelte het kleinst (ongeveer 0,2 dB/km) van de grondstof. Aangezien de praktische erbium-gedoteerde vezelversterker (EDFA) in de 1.55pm-band werkt, zal als nuldispersie in deze band kan worden bereikt, dit meer bevorderlijk zijn voor de toepassing van langeafstandstransmissie in de 1.55pm-band. Daarom kan, door slim gebruik te maken van de composiet-offset-eigenschappen van de dispersie van het kwartsmateriaal in het vezelmateriaal en de dispersie van de kernstructuur, de oorspronkelijke nuldispersie van de sectie van 1,3 pm worden verschoven naar de sectie van 1,55 pm om een nuldispersie te vormen. Daarom heet het Dispersion Shifted Fiber (DSF: DispersionShifted Fiber). De methode om de structurele dispersie te vergroten, is voornamelijk om de brekingsindexdistributieprestaties van de kern te verbeteren. Bij de langeafstandstransmissie van optische communicatie is nulvezeldispersie belangrijk, maar niet de enige. Andere eigenschappen zijn onder meer een laag verlies, gemakkelijke aansluiting, kabelvorming of kleine veranderingen in kenmerken tijdens het werk (inclusief de effecten van buigen, strekken en veranderingen in de omgeving). DSF is ontworpen om deze factoren uitgebreid in overweging te nemen.
Dispersie platte vezel
Dispersion shifted fiber (DSF) is een single-mode vezel die is ontworpen zonder dispersie in de 1.55pm-band. De dispersion flattened fiber (DFF: Dispersion Flattened Fiber) heeft een breed golflengtebereik van 1,3 pm tot 1,55 pm. De dispersie kan zeer laag worden gemaakt en de vezel die bijna geen dispersie bereikt, wordt DFF genoemd. Omdat DFF de spreiding moet verminderen in het bereik van 13:00 uur tot 13,55 uur. Het is noodzakelijk om een gecompliceerd ontwerp uit te voeren voor de brekingsindexverdeling van de optische vezel. Dit soort vezel is echter zeer geschikt voor golflengteverdeling multiplexing (WDM) lijnen. Omdat het proces van DFF-vezel ingewikkelder is, zijn de kosten duurder. In de toekomst, als de productie stijgt, zullen de prijzen ook dalen.
Dispersie Compensatie Vezel
Voor trunksystemen die single-mode vezels gebruiken, zijn de meeste geconstrueerd met vezels zonder dispersie in de band van 13 uur. Nu is het kleinste verlies echter 13.55 uur. Vanwege het praktische gebruik van EDFA zou het zeer gunstig zijn als de 1.55pm-golflengte kan worden gebruikt op een 1.3pm nul-dispersievezel. Omdat in de 1,3 pm nul-dispersievezel de dispersie in de 1,55 pm-band ongeveer 16 ps/km/nm is. Als een vezelsectie met het tegengestelde teken van de dispersie in deze optische vezellijn wordt ingevoegd, kan de dispersie van de gehele optische lijn nul worden gemaakt. De hiervoor gebruikte vezel heet Dispersion Compensation Fiber (DCF: DisPersion Compensation Fiber). Vergeleken met de standaard 1,3 pm nul-dispersievezel, heeft DCF een dunnere kerndiameter en een groter brekingsindexverschil. DCF is ook een belangrijk onderdeel van WDM optische lijnen.
Polarisatie die vezels in stand houdt
De lichtgolven die zich in de optische vezel voortplanten, hebben de eigenschappen van elektromagnetische golven, dus naast de enkele basislichtgolfmodus zijn er in wezen twee orthogonale modi van elektromagnetische velddistributie (TE, TM). In het algemeen zijn, omdat de structuur van de vezelsectie cirkelsymmetrisch is, de voortplantingsconstanten van de twee polarisatiemodi gelijk en interfereren de twee gepolariseerde lichten niet met elkaar. In feite is de vezel echter niet volledig cirkelsymmetrisch. De combinerende factoren tussen de polarisatiemodi zijn onregelmatig verdeeld over de optische as. De dispersie die door deze verandering in gepolariseerd licht wordt veroorzaakt, wordt Polarization Mode Dispersion (PMD) genoemd. Voor kabel-tv, die voornamelijk beelden distribueert, is de impact niet al te groot, maar voor sommige diensten die in de toekomst speciale eisen stellen aan ultrabreedband, zoals:
① Wanneer heterodyne detectie wordt gebruikt in coherente communicatie, wanneer de polarisatie van lichtgolven stabieler moet zijn;
②Wanneer de invoer- en uitvoerkenmerken van optische apparatuur verband houden met polarisatie;
③Bij het maken van polarisatiebehoudende optische koppelaars en polarisatoren of depolarisatoren, enz.;
④ Maak optische vezelsensoren die gebruik maken van lichtinterferentie, enz.,
Waar de polarisatie constant moet worden gehouden, wordt de vezel die is gemodificeerd om de polarisatietoestand onveranderd te maken, polarisatiebehoudvezel (PMF: Polarization Maintaining fiber) of vaste polarisatievezel genoemd.
Dubbelbrekende vezels
Dubbelbrekende vezel verwijst naar een single-mode vezel die twee inherente polarisatiemodi kan overbrengen die orthogonaal op elkaar staan. Het fenomeen dat de brekingsindex varieert met de richting van de afbuiging wordt dubbele breking genoemd. Het wordt ook wel PANDA-vezel genoemd, dat wil zeggen Polarisatie-behoudende EN Absorptie-reducerende vezel. Het is gerangschikt in twee dwarsrichtingen van de kern, met een glazen deel met een grote thermische uitzettingscoëfficiënt en een cirkelvormige dwarsdoorsnede. Bij het vezeltrekproces bij hoge temperatuur krimpen deze onderdelen, wat resulteert in rek in de y-richting van de kern en tegelijkertijd drukspanning in de x-richting. Dit resulteert in een foto-elastisch effect van het vezelmateriaal en een verschil in brekingsindex in de X-richting en de y-richting. Volgens dit principe wordt het effect van het constant houden van de polarisatie bereikt.
Anti-slechte milieuvezel
De normale werkomgevingstemperatuur van optische vezels voor communicatie kan tussen -40 en +60 liggen, en het ontwerp is ook gebaseerd op het uitgangspunt dat het niet wordt blootgesteld aan een grote hoeveelheid straling. Daarentegen, voor de lagere temperatuur of hogere temperatuur en de ruwe omgeving die kan worden blootgesteld aan hoge druk of externe kracht, en blootgesteld aan straling, wordt de vezel die ook kan werken de Hard Condition Resistant Fiber (Hard Condition Resistant Fiber) genoemd. Om het oppervlak van de optische vezel mechanisch te beschermen, wordt doorgaans een extra laag kunststof gecoat. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de beschermende functie van het plastic echter af, waardoor de gebruikstemperatuur wordt beperkt. Schakelt u over op hittebestendige kunststoffen, zoals Teflon (Teflon) en andere harsen, dan kunt u werken bij 300°C. Er zijn ook metalen zoals nikkel (Ni) en aluminium (Al) gecoat op het oppervlak van kwartsglas. Dit soort vezel wordt Hittebestendige Vezel (Hittebestendige Vezel) genoemd. Bovendien zal, wanneer de optische vezel wordt bestraald met straling, het optische verlies toenemen. Dit komt omdat wanneer kwartsglas wordt blootgesteld aan straling, structurele defecten (ook wel kleurcentrum: kleurcentrum genoemd) in het glas zullen verschijnen en het verlies zal toenemen, vooral bij de golflengte van 0,4～0,7 pm. De preventiemethode is om over te stappen op kwartsglas gedoteerd met OH- of F-element, dat de verliesdefecten veroorzaakt door straling kan onderdrukken. Dit soort vezel wordt stralingsbestendige vezel genoemd en wordt meestal gebruikt in glasvezelspiegels voor bewaking van kerncentrales.
Hermetische gecoate vezel
Om de stabiliteit op lange termijn van de mechanische sterkte en het verlies van de optische vezel te behouden, is het glasoppervlak gecoat met anorganische materialen zoals siliciumcarbide (SiC), titaniumcarbide (TiC) en koolstof (C) om water te voorkomen en waterstof van buitenaf. Diffusie van de vervaardigde optische vezel (HCF Hermetisch gecoate vezel). Op dit moment wordt het vaak gebruikt in het productieproces van chemische dampafzetting (CVD) om een koolstoflaag te gebruiken om zich met hoge snelheid op te hopen om een voldoende afdichtend effect te bereiken. Deze met koolstof beklede optische vezel (CCF) kan het binnendringen van de optische vezel van externe waterstofmoleculen effectief afsnijden. Het is gemeld dat het 20 jaar kan worden gehandhaafd zonder toenemend verlies in een waterstofomgeving bij kamertemperatuur. Natuurlijk kan de vermoeidheidscoëfficiënt (vermoeidheidsparameter) meer dan 200 bereiken bij het voorkomen van het binnendringen van vocht en het vertragen van het vermoeidheidsproces van mechanische sterkte. Daarom wordt HCF gebruikt in systemen die een hoge betrouwbaarheid vereisen in ruwe omgevingen, zoals onderzeese optische kabels.
Koolstof gecoate vezel
Een optische vezel die is gecoat met een koolstoffilm op het oppervlak van een optische kwartsvezel wordt Carbon Coated Fiber (CCF: Carbon Coated Fiber) genoemd. Het mechanisme is om een dichte koolstoffilm te gebruiken om het oppervlak van de optische vezel van de buitenwereld te isoleren om het mechanische vermoeidheidsverlies van de optische vezel te verbeteren en het verlies van waterstofmoleculen te vergroten. CCF is een type hermetische gecoate optische vezel (HCF).
Met metaal beklede optische vezel
Metal Coated Fiber (Metal Coated Fiber) is een optische vezel die is gecoat met een metaallaag zoals Ni, Cu, Al, enz. op het oppervlak van de optische vezel. Ook zijn er aan de buitenzijde van de metaallaag kunststof coatings aangebracht om de hittebestendigheid te verbeteren en beschikbaar te zijn voor bekrachtiging en lassen. Het is een van de optische vezels tegen een slechte omgeving en kan ook worden gebruikt als onderdeel van elektronische schakelingen. Vroege producten werden gemaakt door gesmolten metaal te coaten tijdens het trekproces. Omdat deze methode te veel verschil in uitzettingscoëfficiënt heeft tussen het glas en het metaal, zal het kleine buigverlies toenemen en is de praktische snelheid niet hoog. Dankzij het succes van de verliesarme niet-elektrolytische coatingmethode op het oppervlak van de optische glasvezel, is de prestatie recentelijk sterk verbeterd.
Zeldzame aarde gedoteerde vezel
In de vezelkern is de vezel gedoteerd met zeldzame aardelementen zoals Er, Nd en Pr. In 1985 ontdekte Payne van de Universiteit van Southampton in het Verenigd Koninkrijk voor het eerst dat Rare Earth DoPed Fiber (Rare Earth DoPed Fiber) het fenomeen laseroscillatie en lichtversterking had. Daarom is sindsdien de sluier van lichtversterking zoals aas onthuld. De 1.55pm EDFA die nu praktisch is, is om met aas gedoteerde single-mode vezel te gebruiken en 1.47pm laser te gebruiken voor excitatie om 1.55pm optische signaalversterking te verkrijgen. Bovendien zijn foutgedoteerde fluoridevezelversterkers (PDFA) in ontwikkeling.
Raman-vezel
Raman-effect betekent dat wanneer monochromatisch licht met frequentie f in een stof wordt geprojecteerd, verstrooid licht met frequentie f±fR en f±2fR anders dan frequentie f in het verstrooide licht zal verschijnen. Dit fenomeen wordt het Raman-effect genoemd. . Omdat het wordt geproduceerd door de energie-uitwisseling tussen de moleculaire beweging van de stof en de roosterbeweging. Wanneer een stof energie absorbeert, wordt het aantal trillingen van licht kleiner en wordt het verstrooide licht stokes line genoemd. Omgekeerd wordt het verstrooide licht dat energie uit materie haalt en het aantal trillingen verhoogt, anti-Stokes-lijn genoemd. Daarom weerspiegelt de afwijking FR van het trillingsgetal het energieniveau en kan het de waarde weergeven die inherent is aan de stof. De vezel die wordt gemaakt met behulp van dit niet-lineaire medium wordt Raman Fiber (RF: Raman Fiber) genoemd. Om het licht in de kleine vezelkern te beperken voor voortplanting over lange afstand, zal het interactie-effect tussen licht en materie verschijnen, waardoor de signaalgolfvorm onvervormd kan worden en transmissie over lange afstand kan worden gerealiseerd. Wanneer het ingangslicht wordt versterkt, zal coherent geïnduceerd verstrooid licht worden verkregen. Raman-vezellasers worden gebruikt voor het detecteren van Raman-verstrooid licht, dat kan worden gebruikt als stroombron voor spectroscopische metingen en vezeldispersietests. Bovendien wordt geïnduceerde Raman-verstrooiing, in de langeafstandscommunicatie van optische vezels, bestudeerd als optische versterker.
excentrische vezel
De kern van de standaard optische vezel bevindt zich in het midden van de bekleding en de vorm van de dwarsdoorsnede van de kern en de bekleding is concentrisch. Vanwege verschillende toepassingen zijn er echter ook gevallen waarin de kernpositie, kernvorm en bekledingsvorm in verschillende toestanden worden gemaakt of de bekleding wordt geperforeerd om een speciaal gevormde structuur te vormen. In vergelijking met standaard optische vezels worden deze optische vezels speciaal gevormde optische vezels genoemd. Excentric Core Fiber (Excentric Core Fiber), het is een soort speciaal gevormde vezel. De kern is uit het midden geplaatst en dichtbij de excentrische positie van de buitenste lijn van de bekleding. Omdat de kern zich dicht bij het oppervlak bevindt, zal een deel van het lichtveld zich over de bekleding verspreiden (dit wordt de Evanescent Wave genoemd). Met behulp van dit fenomeen kunnen de aan- of afwezigheid van aangehechte stoffen en veranderingen in de brekingsindex worden gedetecteerd. Excentrische vezel (ECF) wordt voornamelijk gebruikt als optische vezelsensor voor het detecteren van stoffen. Gecombineerd met de optische tijddomeinreflectometer (OTDR) testmethode, kan het ook als distributiesensor worden gebruikt.
Lichtgevende vezel
Gebruik optische vezels van fluorescerend materiaal. Het maakt deel uit van de fluorescentie die wordt gegenereerd wanneer het wordt bestraald door lichtgolven zoals straling, ultraviolette stralen, enz., Die door de optische vezel kunnen worden overgedragen door de optische vezel te sluiten. Luminescent Fiber (Luminescent Fiber) kan worden gebruikt om straling en ultraviolette stralen te detecteren, evenals golflengteconversie, of als temperatuursensor, chemische sensor. Het wordt ook wel scintillatievezel genoemd bij de detectie van straling. Vanuit het perspectief van fluorescerende materialen en doping worden kunststof optische vezels ontwikkeld.
Multi-core vezel
Een normale optische vezel is samengesteld uit een kerngebied en een bekledingsgebied eromheen. Multi Core Fiber heeft echter meerdere kernen in een gemeenschappelijk bekledingsgebied. Door de nabijheid van de kernen tot elkaar, zijn er twee functies. Een daarvan is dat de kernafstand groot is, dat wil zeggen dat er geen optische koppelingsstructuur is. Dit soort optische vezel kan de integratiedichtheid per oppervlakte-eenheid van de transmissielijn verhogen. In optische communicatie kunnen lintkabels met meerdere kernen worden gemaakt, terwijl in niet-communicatiegebieden, als optische vezelbeeldbundels, duizenden kernen worden gemaakt. De tweede is om de afstand tussen de kernen te verkleinen, wat kan leiden tot lichtgolfkoppeling. Met behulp van dit principe wordt een dual-core sensor of optisch circuitapparaat ontwikkeld.
Holle vezel
Van de optische vezel wordt een holle kern gemaakt om een cilindrische ruimte te vormen. De optische vezel die wordt gebruikt voor lichttransmissie wordt een holle vezel (Hollow Fiber) genoemd. Holle optische vezel wordt voornamelijk gebruikt voor energietransmissie en kan worden gebruikt voor energietransmissie van röntgenstraling, ultraviolet en ver infrarood licht. Er zijn twee soorten holle vezelstructuren: de ene is om glas in een cilindrische vorm te maken, en de kern- en bekledingsprincipes zijn hetzelfde als die van het traptype. Gebruik de totale reflectie van licht tussen de lucht en het glas om te verspreiden. Omdat het meeste licht zonder verlies in de lucht kan worden doorgelaten, heeft het de functie om zich over een bepaalde afstand te verspreiden. De tweede is om de reflectie van het binnenoppervlak van de cilinder dicht bij 1 te maken om reflectieverlies te verminderen. Om de reflectiviteit te verbeteren, wordt een diëlektricum in de lamp geplaatst om het verlies in het werkgolflengtebereik te verminderen. Het golflengteverlies van 10,6 pm kan bijvoorbeeld enkele dB/m bedragen.
Polymeer
Volgens het materiaal zijn er anorganische optische vezels en polymere optische vezels. De eerste wordt veel gebruikt in de industrie. Anorganische optische vezelmaterialen zijn onderverdeeld in twee soorten: eencomponent en meercomponenten. De enige component is kwarts en de belangrijkste grondstoffen zijn siliciumtetrachloride, fosforoxychloride en boortribromide. De zuiverheid ervan vereist dat het onzuiverheidsgehalte van overgangsmetaalionen zoals koper, ijzer, kobalt, nikkel, mangaan, chroom en vanadium minder is dan 10ppb. Bovendien is de behoefte aan OH-ionen minder dan 10ppb. Kwartsvezel wordt veel gebruikt. Er zijn veel grondstoffen met meerdere componenten, voornamelijk siliciumdioxide, boortrioxide, natriumnitraat, thalliumoxide enzovoort. Dit materiaal is nog niet populair. De polymere optische vezel is een optische vezel gemaakt van transparant polymeer, dat is samengesteld uit een vezelkernmateriaal en een omhulselmateriaal. Het kernmateriaal is een vezel gemaakt van zeer zuiver en hoog doorlatend polymethylmethacrylaat of polystyreen, en de buitenste laag is een fluorhoudend polymeer of organisch siliciumpolymeer.
Het optische verlies van polymere optische vezels is relatief hoog. In 1982 gebruikten Japan Telegraph en Telegraph Company gedeutereerd methylmethacrylaatpolymeerfilament als het kernmateriaal, en het optische verlies werd teruggebracht tot 20 dB/km. Het kenmerk van optische vezel van polymeer is echter dat het grote optische vezel met grote numerieke apertuur, hoge koppelingsefficiëntie van de lichtbron, goede flexibiliteit, lichte buiging heeft geen invloed op het lichtgeleidingsvermogen, eenvoudige opstelling en hechting, gemakkelijk te gebruiken , en lage kosten. Het optische verlies is echter groot en kan alleen op korte afstanden worden gebruikt. Optische vezel met optisch verlies van 10～100dB/km kan honderden meters overbrengen
Polarisatie Behoud van vezels
Polarisatiebehoudvezel: Polarisatiebehoudvezel zendt lineair gepolariseerd licht uit, dat veel wordt gebruikt in verschillende gebieden van de nationale economie, zoals ruimtevaart, luchtvaart, navigatie, industriële productietechnologie en communicatie. In de interferometrische vezelsensor op basis van optische coherente detectie, kan het gebruik van polarisatiebehoudende vezels ervoor zorgen dat de lineaire polarisatierichting ongewijzigd blijft, de coherente signaal-ruisverhouding verbetert en een zeer nauwkeurige meting van fysieke hoeveelheden bereikt. Als een speciaal type optische vezel wordt polarisatiebehoudvezel voornamelijk gebruikt in sensoren zoals glasvezelgyroscopen, glasvezelhydrofoons en glasvezelcommunicatiesystemen zoals DWDM en EDFA. Omdat glasvezelgyroscopen en glasvezelhydrofoons kunnen worden gebruikt in militaire traagheidsnavigatie en sonar, zijn het hightechproducten, en polarisatiebehoudende vezels zijn de kerncomponent, dus polarisatiebehoudende vezels zijn opgenomen in de lijst van embargo's tegen China door westerse ontwikkelde landen. In het trekproces van polarisatiebehoudende vezels, als gevolg van structurele defecten die in de vezel worden gegenereerd, zullen de polarisatiebehoudende prestaties afnemen. Dat wil zeggen, wanneer lineair gepolariseerd licht wordt uitgezonden langs een karakteristieke as van de vezel, zal een deel van het optische signaal in een ander worden gekoppeld. De karakteristieke as resulteert uiteindelijk in een afname van de polarisatie-extinctieverhouding van het uitgangssignaal van gepolariseerd licht. Dit defect beïnvloedt het dubbelbrekingseffect in de vezel. In een polarisatiebehoudende vezel geldt: hoe sterker het dubbelbrekingseffect en hoe korter de golflengte, hoe beter de polarisatietoestand van het doorgelaten licht behouden blijft.
Toepassing en toekomstige ontwikkelingsrichting van polarisatie met behoud van vezels
Polarisatiebehoudende glasvezel zal de komende jaren een grotere marktvraag hebben. Met de snelle ontwikkeling van nieuwe technologieën in de wereld en de voortdurende ontwikkeling van nieuwe producten, zullen polarisatiebehoudende optische vezels zich in de volgende richtingen ontwikkelen:
(1) Gebruik de nieuwe technologie van fotonische kristalvezel om een nieuw type hoogwaardige polarisatiebehoudvezel te vervaardigen;
(2) ontwikkeling van temperatuuradaptieve polarisatiebehoudende optische vezels om te voldoen aan de eisen van ruimtevaart en andere gebieden;
(3) Ontwikkel verschillende met zeldzame aarde gedoteerde polarisatiebehoudende vezels om te voldoen aan de behoeften van optische versterkers en andere apparaattoepassingen;
(4) Ontwikkelen van fluoride-polarisatiebehoudende vezels om de ontwikkeling van glasvezelinterferentietechnologie op het gebied van infraroodastronomietechnologie te bevorderen;
(5) Polarisatiebehoudende vezel met lage demping: met de voortdurende verbetering van single-mode vezeltechnologie zijn verlies, materiaaldispersie en golfgeleiderdispersie niet langer de belangrijkste factoren die vezelcommunicatie beïnvloeden, en de polarisatiemodusdispersie (PMD) van single-mode dispersie Mode glasvezel is stilaan een beperking geworden Het ernstigste knelpunt van de communicatiekwaliteit van glasvezel is met name prominent aanwezig in high-speed glasvezelcommunicatiesystemen van 10 Gbit/s en hoger.
(6) Gebruik het Kerr-effect en het Faraday-rotatie-effect om apparaten met gepolariseerd licht te vervaardigen.
Daarnaast zijn er volgens de verschillende fiber heads: C-Lens. G-lens. Groene lens
Opvouwbare gemeenschappelijke optische vezelspecificaties:
Enkele modus: 8/125μm, 9/125μm, 10/125μm
Multimode: 50/125μm, Europese norm
62,5 / 125 m, Amerikaanse standaard
Industriële, medische en lagesnelheidsnetwerken: 100/140μm, 200/230μm
Kunststof: 98/1000 m, gebruikt voor autocontrole;
