Fiber Çekirdek

- Nov 18, 2020-

Fiber çekirdek, kuvars camdan yapılmış küçük bir enine kesit alanına sahip çift katmanlı bir eşmerkezli silindirdir. Kırılgandır, kırılması kolaydır ve koruyucu bir tabakaya ihtiyaç duyar. Temel olarak askeri, ulusal savunma, havacılık, enerji ve çevre koruma, endüstriyel kontrol, tıbbi ve sağlık, ölçüm ve test, gıda güvenliği, ev aletleri ve diğer birçok alanı içeren mikroyapılı optik fiber ve polarizasyon koruyan optik fibere bölünebilir.

1966'da, Bay Gao Kun, ilk olarak, bir üründeki optik taşıyıcıyla bilgi iletmek için dielektrik optik fiber kullanımını önerdi, böylece ışığı iletmek için bir ortam olarak optik fiberin teorik temelini attı. Birkaç yıl süren araştırmalardan sonra, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Corning, 1970 yılında 20dB / Km'lik bir kayıpla ilk optik fiberi üretti; bu, optik fiberin iletim kaybını büyük ölçüde azalttı ve fiber optik iletişim teknolojisinin geliştirilmesini mümkün kıldı. Son yıllarda araştırmacılar, optik fiber algılama teknolojisinin, yüksek hassasiyeti, güçlü anti-elektromanyetik girişim yeteneği, küçük boyutu ve kolay entegrasyon nedeniyle optoelektronik teknolojisi alanında aktif dallardan biri haline geldiğini keşfettiler.

Optik fiber algılama teknolojisi, askeri, ulusal savunma, havacılık, enerji ve çevre koruma, endüstriyel kontrol, tıbbi ve sağlık, ölçüm ve test, gıda güvenliği, ev aletleri ve diğer birçok alanı içeren çok çeşitli alanları kapsar. İlgili ana sensörler başlıca şunları içerir: fiber optik jiroskoplar, fiber optik hidrofonlar, fiber ızgara sıcaklık sensörleri, fiber optik akım transformatörleri ve diğer fiber optik algılama teknolojileri. Mikro yapılı fiberler ve polarizasyonu koruyan fiberler, esnek yapıları ve benzersiz özellikleri nedeniyle fiber optik algılama alanının omurgası haline gelmiştir.

Mikroyapı lifi (Mikroyapı dfiber, MOF), yapısına ve iletim mekanizmasına göre aşağıdaki iki kategoriye ayrılabilir: biri kırılma indisi kılavuzlu mikroyapı lifidir; diğeri ise periyodik hava deliği düzenlemesi olan Kristal elyaflı bant aralığı tipi fotondur. İndeks kılavuzlu mikro yapı fiber, yapısına göre esas olarak kapiler fiber, paralel dizili çekirdek fiber ve çok çekirdekli fiber içerir. Kılcal elyaf ilk olarak Hidaka ve ark. Adından da anlaşılacağı gibi kılcal elyaf, çekirdeğinin içinde birçok özel özelliğe yol açan içi boş bir yapıdır. Algılama alanında, kapiler fiber, sıvıları ve gazları ölçmede benzersiz avantajlara sahiptir. 1997'de, ITO.H araştırma grubu, atomik alanın daha derinlemesine anlaşılmasını sağlamak için sıcak rubidyum atomlarının hareketini kontrol etmek için içi boş çekirdekli optik fiberler kullandı. Nanjing Havacılık ve Uzay Bilimleri Üniversitesi'nin Akıllı Malzemeler ve Yapı Havacılık Bilim ve Teknoloji Laboratuvarı, içi boş elyaf üzerine yapıştırıcı enjekte ederek kompozit malzemelerin teşhis ve onarımını gerçekleştirmekte, böylece kılcal elyafın özel yapısının uygulamasını gerçekleştirmektedir. Paralel dizili çekirdek elyaf, birden fazla çekirdeğin belirli bir kurala göre düzenlendiği ve aynı kaplamayı paylaştığı bir elyafı ifade eder. Bu, çekirdekler arasında karşılıklı bir bağlantı oluşturacak ve böylece birçok garip özellik üretecektir. Harbin Mühendislik Üniversitesi Optik Fiber Algılama Laboratuvarı, bir dizi indeks kılavuzlu çok çekirdekli mikro yapı optik fiber üretti. Çok çekirdekli optik fiber 1970'lerin sonunda önerildi. Temel amacı, fiber çekirdeği tek bir optik fibere entegre etmektir, böylece fiber optik ve kablonun üretim maliyeti büyük ölçüde azaltılabilir ve fiber optik entegrasyonu iyileştirilebilir. 1994 yılında, France Telecom ilk olarak dört çekirdekli tek modlu bir fiber üretti. 2010 yılında, Amerikan OFS şirketi B. Zhu ve diğerleri, yedi çekirdekli çok çekirdekli bir optik fiber tasarlayıp üretti ve yedi çekirdek, normal bir altıgen şeklinde düzenlendi. 2012'de R.Ryf ve S.Randel ve ark. Üç çekirdekli mikroyapı elyafları üretmek için birkaç modlu elyaf kullandı ve bu da çok çekirdekli elyafların çekirdek çapraz karışmasını azaltıyordu. Bu dalga kılavuzu tipi mikroyapılı optik fiberlerin, uzun mesafeli optik fiber iletişiminde çekirdekler arasında optik bağlantı ve çapraz konuşma gibi sorunları olmasına rağmen, bu şüphesiz fiber optik algılama alanı için yeni bir fikir sağlar.

İki ortogonal> vardır; tek modlu bir fiberde polarizasyon durumları. Lif yapısının kesinlikle simetrik olduğu ideal durumda, bu iki modun yayılması eşittir. Bununla birlikte, gerçek üretim ve uygulamada, tek modlu fiber sıcaklık ve stres gibi dış ortamdan ve üretim sırasında oluşan stresden etkilendiğinden, her zaman belirli bir derecede eliptiklik, kırılma indisi dağılımı ve gerilim asimetrisi vardır. Yayılma sabitinde bir fark vardır, bu nedenle propagasyon sırasında optikte çift kırılma olarak adlandırılan ek bir faz farkı oluşur. Bu tür bir çift kırılma kaçınılmaz olarak polarizasyon modu dağılımına yol açacaktır. Optik fiber algılama ve fiber optik metroloji alanlarında, fiber optikte yayılan ışığın kararlı bir polarizasyon durumuna sahip olması gerekir. Birçok entegre optik cihazda, giriş ışığının polarizasyon durumu da seçicidir. Bu polarizasyon modu dağılım fenomeni nedeniyle, sıradan tek modlu optik fiberler, fiber optik algılamanın ve diğer alanların gelişimini sınırlar ve polarizasyonu koruyan fiber optikler üretilir.

Şu anda, tek modlu bir fiberde polarizasyon durumunun kararsızlığı sorununu çözmek için iki ana yöntem vardır. Birincisi: tek modlu fiberin asimetrik özelliklerini azaltmaya çalışın, eliptikliğin etkisini ve fiberin dahili artık gerilimini çözmeye çalışın, böylece bu tek modlu fiberin çift kırılma etkisi en aza indirgenir. İki mod karşılıklı olarak dejenere olabilir. Normalize edilmiş çift kırılma yayılma sabiti B, 10 ^ -6'dan az olduğunda, bu tür liflere genellikle Düşük Çift Kırılımlı Fiber (LBF) denir. İkinci yöntem, tek modlu fiberin asimetrisini artırmak, çift kırılma özelliklerini artırmak ve iki mod arasındaki ışığın birbiriyle eşleşmesini zorlaştırmaktır. Bu tür polarizasyon koruyan fibere yüksek çift kırılımlı polarizasyon koruyan fiber diyoruz (Yüksek Çift Kırılımlı Fiber, HBF olarak anılır) ve normalleştirilmiş çift kırılma yayılma sabiti B, 10 ^ -5'ten büyüktür. Yüksek çift kırılımlı polarizasyon koruyan lifler, yayılma özelliklerine göre çift polarizasyon liflerine ve tek polarizasyon liflerine ayrılabilir. İkili polarizasyon lifi, iki polarizasyon modunu ayırır, böylece polarizasyon modu iletim işlemi sırasında temelde değişmeden kalır; tek polarizasyon lifi, iki ortogonal polarizasyon modunun yalnızca bir modunu iletebilirken, diğer mod bastırılır ve yayılamaz. Bu fibere tek kutuplu fiber veya mutlak tek modlu fiber diyoruz.

Optik fiberlerde çift kırılmanın farklı yollarına göre, polarizasyon koruyan fiberler, geometrik şekil etkili fiberlere ve gerilimle indüklenen fiberlere ayrılabilir. Şekilde gösterildiği gibi, polarizasyonu koruyan birkaç yaygın fiber uç-yüz yapısı vardır. Bunların arasında, papyon, panda, iç eliptik kaplama ve dikdörtgen gerilim kaplı polarizasyon koruyan lifler, gerilime duyarlı liflerdir; eliptik çekirdek, yan yuva, yan tünel tipi gibi polarizasyon koruyan lifler geometrik şekil etkili tip liflerdir. Şu anda, polarizasyonu koruyan liflerin çoğu, lifte artık gerilim oluşturan yöntemlerle üretilmektedir.

Bir çift:Fiber Konnektörler Sonraki:Optik Dağıtım Ağı Çözümü