1. Структура оптических волокон.
Аноптическое волокно(OF) — прозрачное диэлектрическое волокно, используемое для направления света. Практическое оптическое волокно состоит из нескольких слоев прозрачной среды, обычно разделенных на три слоя:
Основной: Расположено в центре волокна (диаметр 5–80 мкм), состоит из кремнезема высокой-чистоты, легированного небольшим количеством легирующих примесей (например, диоксида германия, пятиокиси фосфора) для увеличения показателя преломления (n1). Для волокон связи диаметр сердцевины составляет 5–10 мкм (одномодовое волокно) или 50–80 мкм (многомодовое волокно).
Облицовка: Окружающая сердцевина (диаметр ~125 мкм), состоящая из кремнезема высокой-чистоты с небольшим количеством примесей (например, триоксида бора), предназначенных для снижения его показателя преломления (n2), немного ниже, чем у ядра). Облицовка может быть одно-или много-слойной.
Покрытие: Внешний слой (из акрилата, силиконовой резины или нейлона), выполняющий защитную функцию. Он включает в себя первичное покрытие и вторичное покрытие (оболочку). После покрытия внешний диаметр волокна составляет примерно 1,5 см.
2. Классификация оптических волокон.
Существует 4 основных метода классификации оптических волокон; их также можно классифицировать по составу (например, кварцевые волокна, фторидные-содержащие волокна, пластиковые волокна и т. д.).
(1) Классификация по профилю показателя преломления поперечного сечения волокна-
Разделен наВолокно с индексом шага (SIF)иГрадуированное индексное волокно (GIF).
Шаговое индексное волокно: Показатели преломления сердцевины и оболочки однородны (обозначаются \\(n_1\\) и \\(n_2\\) соответственно), со ступенчатым изменением на границе раздела между сердцевиной и оболочкой. Профиль показателя преломления выражается как:
Это была ранняя волоконная структура, которая постепенно была заменена волокнами с градиентным преломлением в многомодовых волокнах, но вновь привлекла внимание как основная структура в одномодовых-волокнах.
Градуированное индексное волокно: Показатель преломления на оси сердечника (n1) является наибольшим, постепенно уменьшается в радиальном направлении (по параболическому закону) и падает до показателя преломления оболочки (n2) на границе раздела сердечник-оболочка; показатель преломления оболочки равномерен (n2)
Профиль показателя преломления выражается как:
Где: g – показатель профиля показателя преломления; (a1) – радиус ядра; (Дельта) — относительная разность показателей преломления.
Функция: уменьшает модовую дисперсию в многомодовых волокнах и увеличивает пропускную способность.
(2) Классификация по количеству мод распространения
Разделен наМногомодовое оптоволокно-(MMF)иОдномодовое волокно (SMF).
Многомодовое оптоволокно-: Для данной рабочей длины волны в волокне существует несколько режимов передачи. Профиль показателя преломления поперечного-сечения может быть однородным (ступенчатый-индексный много-модовый) или-неоднородным (градуированный-индексный много-модовый). Особенности: Плохие характеристики передачи, узкая полоса пропускания, малая пропускная способность.
Одномодовое волокно: Для заданной рабочей длины волны в волокне существует только одна мода передачи (основная мода) без разницы межмодовых задержек. Особенности: Пропускная способность намного больше, чем у многомодовых волокон, что подходит для высокоскоростной-скоростной передачи.
(3) Классификация по рабочей длине волны
Разделен наКоротковолновые-волокнаиДлинноволновые-волокна.
Коротковолновые-волокна: Длина волны 0,6~0,9 мкм (типичное значение 0,85 мкм), ранний продукт, сейчас используется редко.
Длинноволновые-волокна: Длина волны 1,0–2,0 мкм (типичные значения 1,31 мкм, 1,55 мкм). В этом диапазоне кварцевые волокна имеют низкое затухание и небольшую дисперсию материала. Особенности: Низкое затухание, широкая полоса пропускания, подходит для связи на больших-расстояниях, с большой-емкостью.
(4) Классификация по типу оболочки
Разделен наВолокна с плотным-буферным буферомиСвободные-волокна в трубках.
Волокна с плотным-буферным буфером: Вторичное и третичное покрытия прочно связаны с первичным покрытием, сердцевиной и оболочкой. Недостаток: Температурные характеристики ухудшаются после нанесения оболочки (материал оболочки имеет высокий коэффициент расширения; низкая-температурная усадка вызывает микроизгибы волокна, увеличивая затухание).
Свободные-волокна в трубках: Волокно с предварительно-покрытием свободно помещается в пластиковую трубку без вторичного или третичного покрытия. Преимущества: Простой производственный процесс; лучшие затухающие-температурные характеристики и механические свойства, чем у волокон с плотным-буферным буфером, которые используются все чаще.
