Mi az üreges magszál (HCF)?
Az üreges magú optikai szálak különböznek a hagyományos szilárd üveg vagy műanyag mag optikai szálaktól, mivel belső tere üres, és levegővel, inert gázzal vagy vákuummal tölthető be. Ez az egyedülálló szerkezeti tervezési módszer jelentősen megváltoztatja az optikai szálak optikai terjedési jellemzőit, és több teljesítmény -előnyt biztosít számukra a hagyományos szilárd üvegmag optikai szálakhoz képest. Az üveghez képest a levegőben a fény gyorsabb terjedési sebessége miatt az üreges mag optikai szálak alacsonyabb késéssel és veszteségekkel rendelkeznek a hagyományos optikai szálakhoz képest. A Microsoft lumenzitása azt állítja, hogy üreges száloptikai sebessége 47% -kal gyorsabb, mint a standard kvarcüveg. Ezenkívül az üreges magszálak nem veszik fel a fényt, és könnyen támogathatják a fényt több olyan sávban, mint az O, S, E, C, L, U stb.
Az üreges mag rost, mint a hagyományos üvegmagrost, három részből áll: mag, burkolat és bevonat. A fő különbség a magban és a burkolatban rejlik. Az üreges rost magja levegő, és a burkolatot mikroszerkezet alapján tervezték, amely általában egy apró levegő lyukak sorozatából áll, méhsejthez hasonló szerkezetben. Ha fény van a rostmag és a burkolat közötti felületen, akkor erősen szétszórja a burkolat periodikusan elrendezett légfuratait. Ez a többszörös szórás koherenciát eredményez, lehetővé téve a fényhullámoknak, amelyek megfelelnek a specifikus hullámhosszoknak és a beeső szögeknek, hogy visszatérjenek a magréteghez, és továbbra is terjedjenek. A mikroszerkezet funkciója az optikai jelek korlátozása a szálmagon belül a terjedéshez, és az üreges magszálak teljesítményét elsősorban a mikroszerkezet határozza meg.
Az üreges rost csökkenti a fény refrakcióját a tápközeg által a levegőben a fény terjedése miatt, ezáltal jelentősen csökkentve az átviteli késleltetést. Az üreges rost jelvesztesége lényegesen alacsonyabb, mint a hagyományos rosté, így alkalmassá teszi az ultra távolsági átvitelt és csökkenti a jelerősítők szükségességét. Az üreges magszál szignifikánsan csökkenti a nemlineáris hatásokat (például az önfázisú modulációt a roston belül) a nagy teljesítményű optikai sebességváltó során, így széles körben alkalmazható a nagy teljesítményű lézerátvitelben és a kvantumkommunikációban.
Az üreges magszálak egyszerűen két kategóriába sorolhatók a mikroszerkezet-tervezés és a munka alapelve alapján: Photonic BandGAP üreges magszálak (PBG-HCF) és a rezonáns üreges magszálak (AR-HCF). Az üreges magú optikai szálak fejlesztése elsősorban az evolúciós folyamaton ment keresztül, a fotonikus sávszálaktól az anti -rezonáns szálakig.
A Photon BandGAP üreges magszálak a szálas burkolat fotonikus kristályszerkezetére támaszkodnak, hogy fotonikus sávot képezzenek, hogy korlátozzák a fénysugárok terjedését az üreges magban. A fotonikus kristályok törésmutatójának különbsége azt jelenti, hogy a fénysugár csak a magban terjedhet, és nem tud szivárogni a burkolatba. Ez a szerkezet azonban hajlamos a veszteségekre, a várható veszteség körülbelül 4dB / kilométer, ami korlátozza annak használatát a távolsági hálózatokban.
Az anti -rezonáns üreges rost koherensen tükrözi a fényt oda -vissza a rost belsejében lévő tubuláris üvegfilmek között, korlátozva a fényt a levegőmag közelében, és a tengely mentén továbbadva. Az anti -rezonancia elve meglehetősen bonyolult, és egyes emberek azt állítják, hogy hasonló a vékony film -interferenciához. Az ilyen típusú optikai rost felhasználja az anti -rezonancia reflexió elvét, és komplex mikroszerkezetet alkot a speciális szerkezeti tervezés révén, például a speciálisan elrendezett kapillárisok több rétegének megtervezése révén. Ez a szerkezet megakadályozza a fény teljes tükröződését az átvitel során, és a kapillárisok beágyazott szerkezete jelentősen csökkentheti az üreges mag optikai szálak csillapítását.
