Optik aloqada optik signallarni uzoq{0}}masofalarga uzatish uchun zarur boʻlgan optik toʻlqin oʻtkazgich silindrsimon dielektrik toʻlqin uzatgich boʻlib, optik tola (yoki oddiyginaoptik tola). Optik tola - bu optik chastotalarda ishlaydigan dielektrik to'lqin qo'llanmasi bo'lib, yorug'lik energiyasini o'z o'qiga parallel yo'nalish bo'ylab tarqalish uchun boshqaradi.
Optik tolalarning tuzilishi va tasnifi
△Optik tolaning asosiy printsipi
Optik tolaning tuzilishi:
Optik tola (OF) yorug'likni boshqarish uchun ishlatiladigan shaffof dielektrik toladir. Amaliy optik tola bir nechta shaffof dielektrik qatlamlardan iborat. Optik tolaning tipik tuzilishi, 2-1-rasmda ko'rsatilganidek, uchta qatlamga bo'linishi mumkin: yuqori sinishi indeksiga ega bo'lgan yadro, past sinishi indeksli qoplama va tashqi qoplama. Yadro va qoplamaning tuzilishi yorug'lik to'lqinlarining yadro bo'ylab tarqalishini nazorat qiluvchi yorug'lik yo'nalishi talablariga javob beradi; qoplama, asosan, himoya funktsiyasini bajaradi (chunki u yorug'likni boshqarmaydi, uni turli xil ranglarda bo'yash mumkin).
(rasm 2-1 Odatiy optik tolaning tuzilishi)
(1) Elyaf yadrosi tolali yadro optik tolaning markazida joylashgan (diametri 5 ~ 80 mikron). Tarkibi yuqori-tozalikdagi kremniy dioksidi boʻlib, germaniy dioksidi va fosfor pentoksidi kabi oz miqdorda qoʻshimcha moddalar qoʻshilgan. Ushbu oz miqdordagi dopantlarni qo'shishdan maqsad tola yadrosining sinishi indeksini (n) mos ravishda oshirishdir. Aloqa optik tolalari uchun yadro diametri 5~10µm (bir rejimli tola-) yoki 50~80µm (ko‘p rejimli tola) ni tashkil qiladi.
(2) Qoplama: Qoplama tola yadrosi atrofida joylashgan (uning diametri taxminan 125 mkm) va uning tarkibi ham yuqori-tozalikdagi kremniy dioksidi bo'lib, tarkibida juda oz miqdorda dopant mavjud. Dopantning roli (masalan, bor trioksidi) qoplamaning optik sinishi indeksini (n2) mos ravishda kamaytirish va uni tola yadrosining sinishi ko'rsatkichidan bir oz pastroq qilishdir. Turli xil yorug'lik yo'naltiruvchi talablarini qondirish uchun qoplama bir qatlam yoki bir nechta qatlam sifatida amalga oshirilishi mumkin.
(3) Qoplangan optik tolaning eng tashqi qatlami akrilat, silikon kauchuk va neylondan tashkil topgan qoplama bo'lib, optik tolaning mexanik kuchini va moslashuvchanligini oshiradi. Qoplama odatda asosiy qoplama va ikkilamchi qoplamaga bo'linadi. Ikkilamchi qoplama - bu birlamchi qoplama ustiga qo'llaniladigan termoplastik materialning qo'shimcha qatlami, shuning uchun u qoplama deb ham ataladi. Qoplangan optik tolaning tashqi diametri odatda taxminan 1,5 sm.
Elyaf yadrosining qalinligi, yadro materialining sinishi indeksining taqsimlanishi va qoplama materialining sinishi ko'rsatkichi optik tolaning uzatish xususiyatlarida hal qiluvchi rol o'ynaydi. Qoplama materiali odatda doimiy sinishi indeksiga ega bo'lgan bir hil materialdir. Agar bir nechta qoplama qatlamlari mavjud bo'lsa, har bir qoplama qatlamining sinishi ko'rsatkichlari boshqacha. Elyaf yadrosining sinishi ko'rsatkichi bir xil bo'lishi mumkin yoki u yadro radiusi r bo'ylab o'zgarishi mumkin. Shuning uchun radius bo'ylab sindirish ko'rsatkichini taqsimlash funktsiyasi n (r) odatda yadro sindirish ko'rsatkichining o'zgarishini tavsiflash uchun ishlatiladi.
Optik tolalarning tasnifi:
Mana rasmdagi matnning ingliz tiliga tarjimasi:
"Hozirgi vaqtda optik tolalarning ko'p turlari mavjud, ammo ularni tasniflash usullari odatda 4 toifaga bo'linadi: tolaning sinishi indeksi taqsimoti bo'yicha tasniflash, uzatish rejimi bo'yicha tasniflash, ishchi to'lqin uzunligi bo'yicha tasniflash va ko'ylagi va qoplama materiallari bo'yicha tasniflash. Bundan tashqari, optik tolali komponentlarning tarkibiga ko'ra, eng ko'p ishlatiladigan optik tolali optik tolali silika va optik tolalar ham mavjud.
(1) Elyafning sinishi indeksining taqsimlanishi bo'yicha tasniflash: Step Index Fiber (SIF) va Graded Index Fiber (GIF) ga bo'linishi mumkin.
1.Step indeksli optik tola: sindirish indeksining taqsimlanishi bir xil, qiymati doimiy bo'lgan va sinishi indeksining taqsimoti bosqich-qatlamli tuzilishga o'xshash bo'lgan tola yadrosi va qoplama hududiga ishora qiladi. Sinishi indeksining o'zgarishi bosqichga o'xshaydi-. Bosqichli optik tolaning sinishi indeksining taqsimlanishi 2-2-rasmda ko'rsatilgan.
Uning sinishi indeksining taqsimot ifodasi:
n(r) = {n₁(r a dan kichik yoki teng₁)
{n₂ (a₁< r a dan kichik yoki teng₂)
Qadam indeksli optik tola optik tolaning dastlabki strukturaviy shaklidir. Keyinchalik, ko'p rejimli optik tolada u asta-sekin darajali indeksli optik tolaga almashtirildi (chunki bosqichli indeksli optik tolalar ko'p rejimli optik tolaga ega bo'lgan modal rang dispersiyasini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin). Biroq, optik tolalarda impulsli nurni uzatish uchun uni ishlatish hali ham nisbatan keng tarqalgan. Hozirgi vaqtda, bir{3}}rejimli optik tola ko'p rejimli optik tolani tijorat optik tolasining asosiy mahsuloti sifatida asta-sekin o'rnini bosganda, bosqichli indeksli optik tolali tuzilma yagona-rejimli optik tolaning yagona strukturaviy shakliga aylandi - u bosqichma-bosqich-bo'lishi kerak.
2.Graded indeksli optik tola: sinishi indeksining taqsimlanishi r radiusi bilan o'zgarib turadigan optik tolaga ishora qiladi. Markazdan masofa oshib borishi va asta-sekin kamayib borishi bilan radius asta-sekin kichikroq bo'ladi. Uning o'zgaruvchanlik qoidasi odatda kuch eksponentsial qoidasiga mos keladi. Elyaf yadrosi va qoplama interfeysiga yetganda, u qoplamaga mos keladigan qiymatlarga kesiladi; qoplama hududida uning sinishi indeksining taqsimlanishi bir xil, ya'ni n₂. Optik tolaning sinishi indeksining taqsimlanishi 2-3-rasmda ko'rsatilgan.
Uning sinishi indeksining taqsimlanishi quyidagicha ifodalanadi:
"Tenglamada g - sindirish ko'rsatkichining taqsimlanish raqami; u turli xil sinishi indekslari taqsimotida turli qiymatlarni ifodalaydi; n₁ - tolalar yadrosi markazidagi sindirish ko'rsatkichi; n₂ - qoplamaning sinishi ko'rsatkichi; a₁ - yadro radiusi; D - nisbiy sinishi {0} - n₂²)/2n₁²=(n₁ - n₂)/n₁.
Sinf indeksli optik tolaning intermodal dispersiyasini kamaytirishning asosiy sababi shundaki, u modal dispersiyani kamaytiradi, uzatish masofasini uzaytiradi va uzatish quvvatini oshiradi.
(2) Etkazish rejimi bo'yicha tasniflash:Ko‘p-Rejimli tola (MMF) va Yagona rejimli tola (SMF) ga bo‘linishi mumkin. Nomidan ko'rinib turibdiki, ko'p rejimli optik tolalar bir nechta rejimlarni uzatishi mumkin, bir{2}}rejimli optik tola esa faqat asosiy rejim va elektr maydon rejimlarini uzatishi mumkin. Umuman olganda, yangi avlod uzatish yechimlarida bitta rejimli optik tola ustunlik qilishi kerak, chunki u multimodli optik tolaga qaraganda ancha uzoqroqqa uzata oladi. Agar uzatish muhitining yo'qolishi va dispersiyasi bir xil bo'lsa, bir rejimli modulyatsiyadan keyingi{6}}axborot tashish hajmi ko'p rejimli modulyatsiyadan keyin ancha yuqori bo'ladi.
Muayyan ish to'lqin uzunligi sharoitida optik tolada ko'plab uzatish rejimlari mavjud va bu tolali rejimlar multimodli optik tolalardir. Ko'p rejimli optik tolaning modal sinishi indeksi tolalar yadrosining sinishi indeksi bilan taxminan bir xil va rejimlar soni V kvadratiga (normallashtirilgan chastota) taxminan proportsionaldir. Shuning uchun u gradusli multimodli optik tola deb ham ataladi. Keyinchalik, u asta-sekin gradusli indeksli optik tolaga aylandi.
Muayyan ish to'lqin uzunligi sharoitida, agar optik tolada faqat bitta uzatish rejimi mavjud bo'lsa, u bitta rejimli optik tolali-deb ataladi. Yagona{2}}rejimli optik tola faqat asosiy rejimni (eksenel rejim) uzatishi mumkin va bu rejimda uzatishda intermodal dispersiya bo‘lmaydi. Ko'p sonli yuqori{4}}tartibli rejimlarga ega multimodli optik tola bilan solishtirganda, bu yuqori-tezlikdagi optik tolali aloqa tizimlari uchun juda foydali.
(3) Ishchi to'lqin uzunligi bo'yicha tasniflash: qisqa{1}}to'lqin uzunlikdagi optik tolali va uzun-to'lqin uzunlikdagi optik tolaga bo'linishi mumkin.
1.Qisqa{1}}to'lqin uzunligi optik tolasi: Optik tolali aloqa rivojlanishining dastlabki bosqichida keng tarqalgan ishlatiladigan to'lqin uzunligi 0,6 ~ 0,9 mkm oralig'ida edi. O'sha paytdagi asosiy sabab shundaki, yarimo'tkazgichli lazer yorug'lik manbalari va bu to'lqin uzunligi diapazonida ishlaydigan detektorlar nisbatan etuk bo'lib, qisqa{5}}to'lqin uzunlikdagi optik tolalar asosiy mahsulot edi. Hozirgi vaqtda u kamdan-kam qo'llaniladi.
2.Uzun{1}}to'lqin uzunligi optik tolasi: Tadqiqot ishlari davom etar ekan, 1,31 mkm va 1,55 mkm to'lqin uzunligi diapazonlariga kirganda, bu ikki to'lqin uzunligi diapazoni past yo'qotish, nol dispersiya va minimal egilish yo'qotish xususiyatlarini ko'rsatdi. Shu sababli, tadqiqot ishlari asta-sekin bu ikki to'lqin uzunligi diapazoniga o'tdi va yaxshiroq ishlashga ega optik tolalar paydo bo'ldi. Amaliyot shuni ko'rsatdiki, 1,0 ~ 2,0 mkm to'lqin uzunliklarida optik tolalar qisqa to'lqin uzunlikdagi optik tolalarga nisbatan kamroq yo'qotishlarga ega.
(4)Uzoq{1}}to'lqin uzunlikdagi optik tolalar, ayniqsa, past susaytirish va keng tarmoqli kengligi kabi afzalliklari tufayli uzoq{2}}masofali, yuqori sig'imli optik tolali aloqa uchun mos keladi.
1.An'anaviy optik tola: optik tolaga tegishli bo'lib, uning tolali yadrosi germaniy bilan qoplangan, qoplama va yadro sinishi indeksining taqsimlanishi ma'lum nisbatda birlashtirilgan. Ushbu turdagi optik tolalar yaxshi xususiyatlarga ega va ishlab chiqarish nisbatan oson bo'lganligi sababli, u bir necha avlod takomillashtirishdan o'tdi.
Bu xom ashyo sifatida germaniy bilan materialning yuqori kengayish koeffitsienti bilan bog'liq. Past haroratlarda u qisqaradi va yorilib ketadi. Optik tolaga assimetriya qo'shib, kuchlanishning ikki sinishi sodir bo'ladi.
2.Dispersion{1}}siljitilgan optik tola: germaniy bilan dopingdan so‘ng issiqlik bilan ishlov berishdan o‘tgan, nol{2}}dispersiya nuqtasini to‘lqin uzunligidan uch yoki uch marta emas, balki bir to‘lqin uzunligiga o‘tkazadigan optik tolaga ishora qiladi.
Ushbu turdagi optik tolalarni ishlab chiqarish jarayoni nisbatan murakkab. Ular orasida optik tolani optimallashtirish uchun yadro diametri doping darajasiga mos kelishi kerak. Shuning uchun u hali keng qo'llanilmagan."
