Optik tola - optik tolaning qisqartmasi, shisha yoki plastmassadan tayyorlangan tola, yorug'lik uzatish vositasi sifatida ishlatilishi mumkin. O'tkazish printsipi'yorug'likning umumiy aks etishi'. Gonkongdagi Xitoy universitetining sobiq prezidentlari Gao Kun va Jorj A. Xokxem birinchi bo‘lib optik tolali aloqani uzatishda foydalanish mumkinligi haqidagi g‘oyani ilgari surdilar. Shu sababdan Gao Kun 2009-yilda fizika bo‘yicha Nobel mukofotini qo‘lga kiritdi.
tanishtirish
Kichkina optik tola buzilmasdan egilishi uchun plastik qobiq bilan qoplangan. Odatda, optik tolaning bir uchidagi uzatuvchi qurilma yorug'lik impulslarini optik tolaga o'tkazish uchun yorug'lik chiqaradigan diyot (LED) yoki lazer nuridan foydalanadi va optik tolaning boshqa uchidagi qabul qiluvchi qurilma fotosensitiv elementdan foydalanadi. impulslarni aniqlang.
Kundalik hayotda, optik tolalardagi yorug'likning yo'qolishi simlardagi elektr energiyasiga qaraganda ancha past bo'lganligi sababli, optik tolalar uzoq masofalarga ma'lumot uzatish uchun ishlatiladi.
Odatda optik tolali va optik kabelning ikkita atamasi chalkashib ketadi. Ko'pgina optik tolalar foydalanishdan oldin bir necha qatlamli himoya tuzilmalari bilan qoplangan bo'lishi kerak va qoplangan kabellar optik kabellar deb ataladi. Optik tolaning tashqi qatlamidagi himoya qatlami va izolyatsion qatlam atrof-muhitdan, masalan, suv, yong'in va elektr toki urishi kabi optik tolaga zarar etkazilishining oldini oladi. Optik kabel quyidagilarga bo'linadi: optik tolali, bufer qatlami va qoplama. Optik tola koaksiyal kabelga o'xshaydi, faqat to'r qalqoni yo'q. Markazda yorug'lik tarqaladigan shisha yadro joylashgan.
Ko'p rejimli tolada yadro diametri 50 mkm va 62,5 mkm bo'lib, ular taxminan inson sochining qalinligiga teng. Yagona rejimli tolali yadro diametri 8 mkm dan 10 mkm gacha. Yadro yorug'likni yadro ichida ushlab turish uchun yadrodan kamroq sinishi indeksiga ega shisha konvert bilan o'ralgan. Tashqi tomondan konvertni himoya qilish uchun yupqa plastik ko'ylagi bor. Optik tolalar odatda o'ralgan va korpus bilan himoyalangan. Elyaf yadrosi odatda kvarts shishasidan yasalgan kichik tasavvurlar maydoniga ega bo'lgan ikki qavatli konsentrik silindrdir. U mo'rt va sindirish oson, shuning uchun tashqi himoya qatlami kerak.
tamoyili
Nur va uning xususiyatlari
1. Yorug'lik elektromagnit to'lqindir
Ko'rinadigan yorug'likning to'lqin uzunligi diapazoni 390 ~ 760 nm (nanometr). 760 nm dan katta qismi infraqizil nur, 390 nm dan kichik qismi esa ultrabinafsha nurdir. Optik tola uch xilda qo'llaniladi: 850nm, 1310nm va 1550nm.
2. Yorug'likning sinishi, aks etishi va to'liq aks etishi.
Turli moddalardagi yorug'likning tarqalish tezligi har xil bo'lganligi sababli, yorug'lik bir moddadan ikkinchisiga o'tganda, ikki moddaning chegarasida sinishi va aks etishi sodir bo'ladi. Bundan tashqari, singan yorug'lik burchagi tushayotgan yorug'lik burchagi bilan o'zgaradi. Tushgan nurning burchagi ma'lum bir burchakka yetganda yoki undan oshib ketganda, singan yorug'lik yo'qoladi va barcha tushayotgan yorug'lik orqaga qaytariladi, bu yorug'likning umumiy aksidir. Turli materiallar bir xil to'lqin uzunligidagi yorug'lik uchun turli xil sinishi burchaklariga ega (ya'ni turli materiallar turli xil sinishi ko'rsatkichlariga ega) va bir xil material turli to'lqin uzunlikdagi yorug'lik uchun turli xil sinishi burchaklariga ega. Optik tolali aloqa yuqoridagi tamoyillar asosida shakllanadi.
1. Optik tolali struktura:
Optik tolaning yalang'och tolasi odatda uchta qatlamga bo'linadi: markaziy yuqori sinishi indeksli shisha yadro (yadro diametri odatda 50 yoki 62,5 mikron), o'rtasi past sinishi indeksli silika shisha qoplamasi (diametri odatda 125 mikron), va eng tashqi - mustahkamlash uchun qatron qoplamasi. Qavat.
2. Optik tolali raqamli diafragma:
Optik tolaning oxirgi yuzasiga tushadigan yorug'likning hammasi optik tola orqali uzatilishi mumkin emas, faqat ma'lum bir burchak oralig'ida tushgan yorug'lik. Bu burchak tolaning raqamli teshigi deb ataladi. Optik tolaning kattaroq raqamli diafragma optik tolali ulanishi uchun foydalidir. Turli ishlab chiqaruvchilar tomonidan ishlab chiqarilgan optik tolalar turli xil raqamli diafragmalarga ega (AT& T CORNING).
3. Optik tola turlari:
Optik tolalarning ko'p turlari mavjud va talab qilinadigan funktsiyalar va ishlash har xil foydalanishga qarab farqlanadi. Biroq, kabel televideniesi va aloqa uchun optik tolani loyihalash va ishlab chiqarish tamoyillari asosan bir xil, masalan: ① kichik yo'qotish; ② ma'lum tarmoqli kengligi va kichik dispersiya; ③ oson simlarni ulash; ④ oson integratsiya; ⑤ yuqori ishonchlilik; ⑥ ishlab chiqarishni taqqoslash Oddiy; ⑦Arzon va boshqalar. Optik tolaning tasnifi asosan ishchi to'lqin uzunligi, sinishi indeksining taqsimoti, uzatish rejimi, xom ashyo va ishlab chiqarish usuli bo'yicha umumlashtiriladi. Quyida turli tasniflarga misollar keltirilgan.
(1) Ishlaydigan to'lqin uzunligi: ultrabinafsha tolalar, kuzatiladigan tolalar, yaqin infraqizil tolalar, infraqizil tolalar (0,85 mkm, 1,3 mkm, 1,55 mkm).
(2) Sinishi indeksining taqsimlanishi: qadam (SI) tipidagi tolalar, yaqin pog'onali tolalar, gradusli (GI) turdagi tolalar va boshqalar (uchburchak turi, W tipi, chuqurlashtirilgan turdagi va boshqalar).
(3) Etkazish tartibi: bitta rejimli tola (shu jumladan polarizatsiyani saqlaydigan tolalar va polarizatsiyani saqlaydigan tolalar), ko'p rejimli tolalar.
(4) Xom ashyo: kvarts optik tolasi, ko'p komponentli shisha optik tolali, plastik optik tolali, kompozit optik tolali (plastik qoplama, suyuq yadro va boshqalar kabi), infraqizil materiallar va boshqalar. Qoplama materialiga ko'ra, u mumkin noorganik materiallar (uglerod va boshqalar), metall materiallar (mis, nikel va boshqalar) va plastmassalarga bo'linadi.
(5) Ishlab chiqarish usullari: Pre-plastiklashtirish bug 'fazasi eksenel cho'kma (VAD), kimyoviy bug 'cho'ktirilishi (CVD) va boshqalarni o'z ichiga oladi va simli chizish usullari Rod intube va er-xotin tigel usullarini o'z ichiga oladi.
Silika optik tolasi
Silika tolasi silikon dioksid (SiO2) asosiy xom ashyo bo'lgan optik tola bo'lib, yadro va qoplamaning sinishi indeksining taqsimlanishi turli xil doping miqdori bo'yicha nazorat qilinadi. Kvarts (shisha) seriyali optik tolalar kam quvvat iste'moli va keng polosali aloqa xususiyatlariga ega va hozirda kabel televideniesi va aloqa tizimlarida keng qo'llaniladi.
Kvarts shisha optik tolasining afzalligi past yo'qotishdir. Yorug'lik to'lqin uzunligi 1,0 ~ 1,7 mkm (taxminan 1,4 mkm) bo'lsa, yo'qotish atigi 1 dB/km, eng pasti esa 1,55 mkm da atigi 0,2 dB/km.
Ftor qo'shilgan tola
Ftorli doped tolasi silika tolasining odatiy mahsulotlaridan biridir. Odatda, 1,3 mkm to'lqin polosali aloqa optik tolasida yadroni boshqaradigan yordamchi modda germaniy dioksidi (GeO2) va qoplama SiO2 dan qilingan. Biroq, ftor bilan bog'langan tolalarning yadrolarining ko'pchiligi SiO2 dan foydalanadi, ammo ftor qoplamada qo'llaniladi. Chunki Rayleighning tarqalishining yo'qolishi yorug'likning sinishi ko'rsatkichining o'zgarishi natijasida yuzaga keladigan yorug'lik tarqalishi hodisasidir. Shuning uchun sinishi indeksining tebranish omillarining dopantlarini hosil qilish maqsadga muvofiqdir va kamroq bo'lsa yaxshiroqdir. Ftorning asosiy ta'siri SIO2 ning sinishi indeksini kamaytirishdir. Shuning uchun u ko'pincha qoplamani doping qilish uchun ishlatiladi.
Boshqa xom ashyolarning optik tolalari bilan solishtirganda, kvarts optik tolasi ultrabinafsha nurdan yaqin infraqizil nurga qadar yorug'lik o'tkazishning keng spektriga ega. Aloqa maqsadlaridan tashqari, u yorug'lik qo'llanmasi va tasvirni uzatish kabi sohalarda ham qo'llanilishi mumkin.
Infraqizil tola
Kvars seriyali optik tolaning ishchi to'lqin uzunligi optik aloqa sohasida ishlab chiqilganligi sababli, u qisqaroq uzatish masofasida qo'llanilsa-da, u faqat 2 mm dan foydalanish mumkin. Shu sababli, u uzoqroq infraqizil to'lqin uzunliklari sohasida ishlashi mumkin va ishlab chiqilgan optik tolalar infraqizil optik tolalar deb ataladi. Infraqizil optik tolalar asosan yorug'lik energiyasini uzatish uchun ishlatiladi. Masalan: haroratni o'lchash, termal tasvirni uzatish, lazerli skalpel bilan tibbiy ishlov berish, issiqlik energiyasini qayta ishlash va boshqalar Penetratsiya darajasi hali ham past.
Kompozit tola
Murakkab tolalar SiO2 xom ashyosidan tayyorlanadi, so'ngra ko'p komponentli shisha tola hosil qilish uchun natriy oksidi (Na2O), bor oksidi (B2O3), kaliy oksidi (K2O) va boshqa oksidlar kabi tegishli ravishda aralashtiriladi. -komponentli shisha U kvarts oynasidan pastroq yumshatilish nuqtasiga ega va yadro va qoplama o'rtasidagi sinishi indeksida katta farq bor. Optik tolali endoskoplar asosan tibbiy xizmatlarda qo'llaniladi.
CFC tolasi
Ftoridli tolali xlorid tolasi (ftorid tolasi) ftoridli shishadan tayyorlangan optik toladir. Ushbu optik tolali material ZBLAN deb ham ataladi (ya'ni, ZrF2 kabi ftoridli shisha materiallar), bariy ftorid (BaF2), lantan ftorid (LaF3), alyuminiy ftorid (AlF3) va natriy ftorid (NaF) soddalashtirilgan. qisqartmasi, asosan 2～10mkm toʻlqin uzunligidagi optik uzatish xizmatida ishlaydi. ZBLAN juda kam yo'qotilgan tolaga ega bo'lganligi sababli, uzoq masofali aloqa tolasi uchun texnik-iqtisodiy ishlanmalar olib borilmoqda, masalan: uning nazariy jihatdan eng kam yo'qotilishi, 3 mkm to'lqin uzunligida 10-2 ~ 10-3 dB / km ga yetishi mumkin. kvarts tolasi 1,55 mkm da 0,15-0,16 dB/Km orasida. Hozirgi vaqtda ZBLAN tolasi tarqalish yo'qotilishini kamaytirish qiyinligi sababli faqat 2,4 ~ 2,7 da ishlatilishi mumkin. mkm harorat sensorlari va termal tasvirni uzatish hali keng qo'llanilmagan. Yaqinda uzoq masofalarga uzatish uchun ZBLAN-dan foydalanish uchun 1,3 mkm praseodimium qo'shilgan tolali kuchaytirgich (PDFA) ishlab chiqilmoqda.
Plastik qoplamali optik tolali
Plastmassa qoplangan tola (plastik qoplangan tola) - bu pog'onali tola bo'lib, unda yadro sifatida yuqori toza silika oynasi ishlatiladi va qoplama sifatida silikadan bir oz pastroq sinishi indeksiga ega plastmassa, masalan, silika jeli ishlatiladi. . Silika tolasi bilan solishtirganda, u yadro rentabelligi va yuqori raqamli diafragma (NA) xususiyatlariga ega. Shuning uchun, yorug'lik chiqaradigan diodli LED yorug'lik manbai bilan birlashtirish oson va yo'qotish kichikdir. Shuning uchun u mahalliy tarmoq (LAN) va qisqa masofali aloqa uchun juda mos keladi.
Plastik optik tolali
Bu optik tola bo'lib, uning yadrosi ham, qoplamasi ham plastikdan (polimerdan) iborat. Dastlabki mahsulotlar asosan dekoratsiya va yorug'lik yo'nalishidagi yorug'lik va qisqa masofali optik bog'lanish davrlari uchun optik aloqalarda ishlatilgan. Xom ashyolar asosan organik shisha (PMMA), polistirol (PS) va polikarbonat (PC). Yo'qotish plastiklarning o'ziga xos CH birlashtirilgan tuzilishi bilan cheklanadi, odatda km uchun o'nlab dB gacha. Yo'qotishlarni kamaytirish uchun ftorli seriyali plastmassalar ishlab chiqilmoqda va qo'llanilmoqda. Plastik optik tolaning yadro diametri 1000 mkm bo'lganligi sababli, bu bitta rejimli kvarts tolasidan 100 baravar katta, ulanish oddiy va uni egish va qurish oson. So'nggi yillarda keng tarmoqli ulanishning rivojlanishi bilan darajali (GI) sinishi indeksiga ega multimodli plastik optik tolalarni ishlab chiqish ijtimoiy e'tiborga sazovor bo'ldi. Yaqinda ilova avtomobil'ning ichki LAN tarmog'ida nisbatan tez ishlaydi va kelajakda u uy LANida ham qo'llanilishi mumkin.
Yagona rejimli tola
Yagona rejimli tola Bu ish to'lqin uzunligida faqat bitta tarqalish rejimini uzata oladigan tolaga ishora qiladi, odatda bitta rejimli tola (SMF: Single Mode Fiber) deb ataladi. Hozirgi vaqtda u kabel televideniesi va optik aloqada eng ko'p ishlatiladigan optik tola hisoblanadi. Tolaning yadrosi juda nozik (taxminan 10 mkm) va sinishi indeksi bosqichli taqsimotda bo'lgani uchun, normallashtirilgan chastota V parametri 2,4 dan kam bo'lsa, nazariy jihatdan faqat bitta rejimli uzatish hosil bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, SMF ko'p rejimli dispersiyaga ega emas. Nafaqat uzatish chastota diapazoni ko'proq rejimga ega bo'lgan tolaga qaraganda kengroq, balki SMF ning material dispersiyasi va strukturaviy dispersiyasi ham qo'shiladi va ofset qilinadi va uning sintez xarakteristikasi nol dispersiya xususiyatini hosil qiladi, bu esa uzatish chastota diapazoni kengroq qiladi. . SMFda dopantlar va ishlab chiqarish usullaridagi farqlar tufayli ko'plab turlar mavjud. DePr-essed Clad Fiber (DePr-essed Clad Fiber), uning qoplamasi ikki tomonlama tuzilmani hosil qiladi va yadroga ulashgan qoplama tashqi teskari qoplamaga qaraganda kamroq sinishi indeksiga ega.
Ko'p rejimli tola
Ko'p rejimli tolalar ko'p rejimli tolalar (MMF: MULti ModeFiber) deb ataladigan ishlaydigan to'lqin uzunligiga ko'ra tolaning mumkin bo'lgan tarqalish rejimi bo'lgan tolaga ishora qiladi. Yadro diametri 50 mkm va uzatish rejimi SMF bilan solishtirganda bir necha yuzga yetishi mumkinligi sababli, uzatish tarmoqli kengligi asosan modal dispersiyaga ega. Tarixiy jihatdan u kabel televideniesi va aloqa tizimlarida qisqa masofalarga uzatish uchun ishlatilgan. SMF tolasi paydo bo'lganidan beri u tarixiy mahsulotni shakllantirganga o'xshaydi. Lekin, aslida, MMF SMF ga qaraganda kattaroq yadro diametriga ega va LEDlar kabi yorug'lik manbalari bilan birlashtirish osonroq bo'lgani uchun, ko'plab LANlarda ko'proq afzalliklarga ega. Shu sababli, MMF hali ham qisqa masofali aloqa sohasida yana e'tiborni tortmoqda. MMF sinishi indeksining taqsimotiga ko'ra tasniflanganda, ikkita tur mavjud: gradient (GI) turi va qadam (SI) turi. GI tipidagi sinishi indeksi yadro markazida eng yuqori bo'lib, qoplama bo'ylab asta-sekin kamayadi. SI tipidagi yorug'lik to'lqini optik tolada aks ettirilganligi sababli, har bir yorug'lik yo'lining vaqt farqi hosil bo'ladi, bu esa chiqarilgan yorug'lik to'lqinining buzilishiga olib keladi va rang zarbasi katta bo'ladi. Natijada, uzatish tarmoqli kengligi toraydi va hozirda SI tipidagi MMF ilovalari kamroq.
Dispersiyali siljigan tola
Bir rejimli tolaning ish to'lqin uzunligi 1,3Pm bo'lsa, rejim maydonining diametri taxminan 9Pm va uning uzatish yo'qotilishi taxminan 0,3dB / km ni tashkil qiladi. Bu vaqtda nol dispersiya to'lqin uzunligi aynan 13:30 da. Kvarts optik tolalari orasida 1,55 pm qismida uzatish yo'qotilishi xom ashyodan eng kichik (taxminan 0,2 dB / km) hisoblanadi. Amaliy erbium qo'shilgan tolali kuchaytirgich (EDFA) 1,55 pm diapazonida ishlaganligi sababli, bu diapazonda nol dispersiyaga erishish mumkin bo'lsa, u 1,55 pm diapazonida uzoq masofali uzatishni qo'llash uchun qulayroq bo'ladi. Shuning uchun, tolali materialdagi kvarts materialining tarqalishi va yadro strukturasining tarqalishining kompozitsion ofset xususiyatlaridan oqilona foydalangan holda, 1,3Pm qismining asl nol dispersiyasi nol dispersiyani tashkil qilish uchun 1,55pm qismiga o'tkazilishi mumkin. Shuning uchun u Dispersion Shifted Fiber (DSF: Dispersion Shifted Fiber) deb nomlanadi. Strukturaviy dispersiyani oshirish usuli, asosan, yadroning sinishi indeksini taqsimlash ish faoliyatini yaxshilashdir. Optik aloqani uzoq masofalarga uzatishda nol tolali dispersiya muhim ahamiyatga ega, ammo yagona emas. Boshqa xususiyatlar kam yo'qotish, oson ulanish, kabel shakllanishi yoki ish paytida xarakteristikada kichik o'zgarishlar (shu jumladan egilish, cho'zish va atrof-muhit o'zgarishlarining ta'siri) ni o'z ichiga oladi. DSF ushbu omillarni har tomonlama ko'rib chiqish uchun mo'ljallangan.
Dispersiyali tekis tola
Dispersiyali siljishli tola (DSF) - bu 1,55 pm diapazonida nol dispersiya bilan yaratilgan bir rejimli tola. Dispersion tekislangan tola (DFF: Dispersion Flattened Fiber) 1,3Pm dan 1,55pm gacha bo'lgan keng to'lqin uzunligi diapazoniga ega. Dispersiya juda past bo'lishi mumkin va deyarli nol dispersiyaga erishadigan tolaga DFF deyiladi. Chunki DFF dispersiyani 13:30 dan 13:55 gacha kamaytirishi kerak. Optik tolaning sinishi indeksini taqsimlash uchun murakkab dizaynni amalga oshirish kerak. Biroq, bu turdagi tolalar to'lqin uzunligi bo'linish multipleksatsiyasi (WDM) liniyalari uchun juda mos keladi. DFF tolasi jarayoni murakkabroq bo'lgani uchun narxi qimmatroq. Kelajakda ishlab chiqarish hajmi oshishi bilan narxlar ham pasayadi.
Dispersiyani qoplash tolasi
Yagona rejimli tolalardan foydalanadigan magistral tizimlar uchun ularning ko'pchiligi 1,3 pm diapazonida nol dispersiyaga ega bo'lgan tolalar yordamida qurilgan. Biroq, hozir eng kichik yo'qotish 1.55 pm. EDFA dan amaliy foydalanish tufayli, 1,55 pm to'lqin uzunligi 1,3 pm nol dispersiyali tolada ishlashi mumkin bo'lsa, bu juda foydali bo'ladi. Chunki, 1,3Pm nol dispersiyali tolada 1,55Pm bandidagi dispersiya taxminan 16ps/km/nm ni tashkil qiladi. Agar dispersiyaning teskari belgisi bo'lgan tolaning bir qismi ushbu optik tolali chiziqqa kiritilsa, butun optik chiziqning dispersiyasi nolga teng bo'lishi mumkin. Bu maqsadda ishlatiladigan tola Dispersion Kompensatsiya tolasi (DCF: DisPersion Compe-nsation Fiber) deb ataladi. Standart 1,3 pm nol dispersiyali tola bilan solishtirganda, DCF ingichka yadro diametriga va kattaroq sinishi indeksiga ega. DCF ham WDM optik liniyalarining muhim qismidir.
Tolalarni saqlaydigan polarizatsiya
Optik tolada tarqaladigan yorug'lik to'lqinlari elektromagnit to'lqinlarning xususiyatlariga ega, shuning uchun asosiy yorug'lik to'lqinining yagona rejimiga qo'shimcha ravishda, asosan, elektromagnit maydonni (TE, TM) taqsimlashning ikkita ortogonal rejimi mavjud. Odatda, tolalar kesimining strukturasi dairesel nosimmetrik bo'lganligi sababli, ikkita polarizatsiya rejimining tarqalish konstantalari tengdir va ikkita polarizatsiyalangan yorug'lik bir-biriga aralashmaydi. Biroq, aslida, tolalar butunlay dairesel simmetrik emas. Polarizatsiya rejimlari orasidagi birlashtiruvchi omillar optik o'qda tartibsiz taqsimlanadi. Qutblangan yorug'likning bu o'zgarishi natijasida yuzaga keladigan dispersiya Polarizatsiya Mode Dispersiyasi (PMD) deb ataladi. Asosan tasvirlarni tarqatuvchi kabel televideniesi uchun ta'sir unchalik katta emas, lekin kelajakda ultra keng polosali uchun maxsus talablarga ega bo'lgan ba'zi xizmatlar uchun, masalan:
① Kogerent aloqada geterodinni aniqlash qo'llanilganda, yorug'lik to'lqinining polarizatsiyasi barqarorroq bo'lishi kerak bo'lganda;
②Optik uskunaning kirish va chiqish xususiyatlari polarizatsiya bilan bog'liq bo'lsa;
③Polarizatsiyani saqlaydigan optik bog'lovchilar va polarizatorlar yoki depolarizatorlar va boshqalarni yaratishda;
④ Yorug'lik shovqinidan foydalanadigan optik tolali datchiklar yarating,
Polarizatsiya doimiy bo'lishi kerak bo'lganda, qutblanish holatini o'zgarmas qilish uchun o'zgartirilgan tolaga polarizatsiyani saqlaydigan tola (PMF: Polarization Maintaining fiber) yoki qattiq polarizatsiya tolasi deyiladi.
Ikkitomonlama tola
Ikkitomonlama tolalar bir-biriga ortogonal bo'lgan ikkita o'ziga xos polarizatsiya rejimini uzata oladigan bir rejimli tolaga ishora qiladi. Sinishi ko'rsatkichining burilish yo'nalishiga qarab o'zgarishi hodisasi qo'sh sinishi deyiladi. U PANDA tolasi deb ham ataladi, ya'ni polarizatsiyani saqlaydigan va so'rilishini kamaytiradigan tola. U yadroning ikkita ko'ndalang yo'nalishi bo'yicha joylashgan bo'lib, katta issiqlik kengayish koeffitsientiga ega bo'lgan shisha qismi va aylana kesma bilan jihozlangan. Yuqori haroratli tolalarni tortish jarayonida bu qismlar qisqaradi, bu esa yadroning y-yo'nalishi bo'yicha cho'zilishi va shu bilan birga x-yo'nalishidagi bosim kuchlanishiga olib keladi. Bu tolali materialning fotoelastik ta'siriga va X yo'nalishi va y yo'nalishidagi sinishi indeksidagi farqga olib keladi. Ushbu printsipga ko'ra, polarizatsiyani doimiy saqlash ta'siriga erishiladi.
Yomon muhitga qarshi tola
Aloqa uchun optik tolaning normal ish muhiti harorati -40 ℃ va +60 ℃ oralig'ida bo'lishi mumkin va dizayn ham katta miqdordagi radiatsiya ta'siriga duchor bo'lmasligiga asoslanadi. Bundan farqli o'laroq, past harorat yoki yuqori harorat va yuqori bosim yoki tashqi kuchga duchor bo'lishi mumkin bo'lgan va radiatsiya ta'siriga uchragan qattiq muhit uchun ham ishlashi mumkin bo'lgan tolalar qattiq sharoitga chidamli tola (Qattiq holatga chidamli tola) deb ataladi. Odatda, optik tolaning sirtini mexanik himoya qilish uchun qo'shimcha plastmassa qatlami qoplanadi. Biroq, harorat oshishi bilan plastmassaning himoya funktsiyasi pasayadi, bu esa foydalanish haroratini cheklaydi. Issiqlikka chidamli plastmassalarga, masalan, Teflon (Teflon) va boshqa qatronlarga o'tsangiz, 300 ° S haroratda ishlashingiz mumkin. Kvars shishasi yuzasida nikel (Ni) va alyuminiy (Al) bilan qoplangan metallar ham mavjud. Bunday tola issiqlikka chidamli tola (issiqlikka chidamli tola) deb ataladi. Bundan tashqari, optik tola radiatsiya bilan nurlantirilganda, optik yo'qotish ortadi. Buning sababi shundaki, kvarts shishasi radiatsiya ta'siriga duchor bo'lganda, oynada strukturaviy nuqsonlar (shuningdek, rang markazi: Rang markazi deb ataladi) paydo bo'ladi va yo'qotish ayniqsa 0,4 ~ 0,7 pm to'lqin uzunligida ortadi. Oldini olish usuli - OH yoki F elementi bilan qo'shilgan kvarts oynasiga o'tish, bu nurlanishdan kelib chiqadigan yo'qotish nuqsonlarini bostirishi mumkin. Ushbu turdagi tolalar radiatsiyaga chidamli tolalar deb ataladi va u asosan atom elektr stantsiyalarini kuzatish uchun optik tolali oynalarda qo'llaniladi.
Germetik qoplangan tola
Mexanik mustahkamlikning uzoq muddatli barqarorligini va optik tolaning yo'qolishini ta'minlash uchun shisha yuzasi suvning oldini olish uchun silikon karbid (SiC), titanium karbid (TiC) va uglerod (C) kabi noorganik materiallar bilan qoplangan. va vodorod tashqaridan kelgan. Ishlab chiqarilgan optik tolaning tarqalishi (HCF germetik qoplamali tola). Hozirgi vaqtda kimyoviy bug 'birikmasining (CVD) ishlab chiqarish jarayonida etarli darajada muhrlanish effektiga erishish uchun yuqori tezlikda to'planish uchun uglerod qatlamidan foydalanish uchun keng qo'llaniladi. Ushbu uglerod bilan qoplangan optik tola (CCF) tashqi vodorod molekulalaridan optik tolaning kirib kelishini samarali ravishda to'xtata oladi. Xabar qilinishicha, uni xona haroratida vodorod muhitida yo‘qotmasdan 20 yil saqlash mumkin. Albatta, uning charchoq koeffitsienti (charchoq parametri) namlikning kirib kelishini oldini olish va mexanik kuchning charchoq jarayonini kechiktirishda 200 dan ortiq bo'lishi mumkin. Shuning uchun, HCF suv osti optik kabellari kabi og'ir muhitda yuqori ishonchlilikni talab qiladigan tizimlarda qo'llaniladi.
Karbonli qoplangan tola
Kvars optik tolasi yuzasida uglerod plyonkasi bilan qoplangan optik tolaga Carbon Coated Fiber (CCF: Carbon Coated Fiber) deyiladi. Mexanizm optik tolaning mexanik charchoq yo'qolishini yaxshilash va vodorod molekulalarining yo'qolishini oshirish uchun tashqi dunyodan optik tolaning sirtini izolyatsiya qilish uchun zich uglerod plyonkasidan foydalanishdir. CCF - germetik qoplangan optik tolaning (HCF) bir turi.
Metall bilan qoplangan optik tolali
Metall qoplangan tolalar (metall qoplangan tolalar) - optik tolalar yuzasida Ni, Cu, Al va boshqalar kabi metall qatlam bilan qoplangan optik tola. Issiqlikka chidamliligini oshirish va quvvatlantirish va payvandlash uchun mavjud bo'lish maqsadida metall qatlamning tashqi tomonida plastik qoplamalar ham mavjud. Bu yomon muhitga qarshi optik tolalardan biri bo'lib, elektron sxemalarning komponenti sifatida ham foydalanish mumkin. Dastlabki mahsulotlar chizish jarayonida eritilgan metallni qoplash orqali ishlab chiqarilgan. Ushbu usul shisha va metall o'rtasidagi kengayish koeffitsientida juda katta farqga ega bo'lganligi sababli, u kichik bükme yo'qotilishini oshiradi va amaliy tezligi yuqori emas. So'nggi paytlarda shisha optik tolali yuzasida kam yo'qotilgan elektrolitik bo'lmagan qoplama usulining muvaffaqiyati tufayli ishlash sezilarli darajada yaxshilandi.
Noyob tuproq bilan qoplangan tola
Elyaf yadrosida tolaga Er, Nd va Pr kabi noyob tuproq elementlari qo'shiladi. 1985 yilda Buyuk Britaniyaning Sautgempton universitetidan Peyn birinchi marta Rare Earth DoPed Fiber (Rare Earth DoPed Fiber) lazer tebranishi va yorug'likni kuchaytirish fenomeniga ega ekanligini aniqladi. Shuning uchun, o'shandan beri, o'lja kabi yorug'likni kuchaytirish pardasi ochildi. Hozirda amaliy bo'lgan 13:55 EDFA - bu o'lja qo'shilgan bir rejimli toladan foydalanish va 1,55 pm optik signalni kuchaytirish uchun qo'zg'alish uchun 1,47 pm lazerdan foydalanish. Bundan tashqari, xato bilan qo'shilgan ftoridli tolali kuchaytirgichlar (PDFA) ishlab chiqilmoqda.
Raman tolasi
Raman effekti shuni anglatadiki, f chastotali monoxromatik yorug'lik moddaga proyeksiyalanganda, tarqalgan yorug'likda f ± fR va f ± 2fR chastotali tarqoq yorug'lik paydo bo'ladi. Bu hodisa Raman effekti deb ataladi. . Chunki u moddaning molekulyar harakati va panjara harakati orasidagi energiya almashinuvi natijasida hosil bo'ladi. Modda energiyani yutganda, yorug'likning tebranishlari soni kamayadi va tarqalgan yorug'lik stokes chizig'i deb ataladi. Aksincha, materiyadan energiya oladigan va tebranishlar sonini oshiradigan tarqoq yorug'lik anti-Stokes chizig'i deb ataladi. Shuning uchun tebranish sonining FR og'ishi energiya darajasini aks ettiradi va moddaga xos bo'lgan qiymatni ko'rsatishi mumkin. Ushbu chiziqli bo'lmagan muhitdan foydalangan holda ishlab chiqarilgan tolaga Raman tolasi (RF: Raman tolasi) deyiladi. Kichik tolali yadroda yorug'likni uzoq masofalarga tarqalish uchun cheklash uchun yorug'lik va materiya o'rtasidagi o'zaro ta'sir effekti paydo bo'ladi, bu signal to'lqin shaklini buzilmasligi va uzoq masofalarga uzatishni amalga oshirishi mumkin. Kirish yorug'ligi kuchaytirilganda, kogerent induktsiyalangan tarqoq yorug'lik olinadi. Raman tolali lazerlari spektroskopik o'lchash va tolaning tarqalishini sinash uchun quvvat manbalari sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan Raman tarqalgan nurni sezish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, optik tolaning uzoq masofali aloqasida induktsiyalangan Raman tarqalishi optik kuchaytirgich sifatida o'rganilmoqda.
Eksantrik tola
Standart optik tolaning yadrosi qoplamaning markaziga o'rnatiladi va yadro va qoplamaning tasavvurlar shakli konsentrikdir. Shu bilan birga, turli xil foydalanish tufayli, shuningdek, yadro holati, yadro shakli va qoplama shakli turli xil holatlarga kiritilgan yoki qoplamaning maxsus shaklli tuzilmani hosil qilish uchun teshilgan hollari ham mavjud. Standart optik tolalar bilan solishtirganda, bu optik tolalar maxsus shaklli optik tolalar deb ataladi. Excentric Core Fiber (Excentric Core Fiber), bu maxsus shakldagi tolaning bir turi. Yadro markazdan tashqarida va qoplamaning tashqi chizig'ining eksantrik holatiga yaqin joylashgan. Yadro sirtga yaqin bo'lgani uchun yorug'lik maydonining bir qismi qoplama ustiga tarqaladi (bu Evanescent to'lqini deb ataladi). Ushbu hodisadan foydalanib, biriktirilgan moddalarning mavjudligi yoki yo'qligi va sinishi indeksidagi o'zgarishlarni aniqlash mumkin. Eksantrik tola (ECF) asosan moddalarni aniqlash uchun optik tolali sensor sifatida ishlatiladi. Optik vaqt domeni reflektometri (OTDR) sinov usuli bilan birgalikda u tarqatish sensori sifatida ham foydalanish mumkin.
Yorqin tola
Floresan materialdan tayyorlangan optik toladan foydalaning. Bu optik tolani yopish orqali optik tola orqali uzatilishi mumkin bo'lgan nurlanish, ultrabinafsha nurlar va boshqalar kabi yorug'lik to'lqinlari bilan nurlantirilganda hosil bo'lgan floresansning bir qismidir. Luminescent Fiber (Luminescent Fiber) radiatsiya va ultrabinafsha nurlarni aniqlash, shuningdek, to'lqin uzunligini konvertatsiya qilish yoki harorat sensori, kimyoviy sensor sifatida ishlatilishi mumkin. Nurlanishni aniqlashda u Scintillation Fiber deb ham ataladi. Floresan materiallar va doping nuqtai nazaridan plastik optik tolalar ishlab chiqilmoqda.
Ko'p yadroli tola
Oddiy optik tola yadro mintaqasidan va uni o'rab turgan qoplamali hududdan iborat. Biroq, Multi Core Fiber umumiy qoplama sohasida bir nechta yadrolarga ega. Yadrolarning bir-biriga yaqinligi tufayli ikkita funktsiya mavjud. Ulardan biri shundaki, yadro oralig'i katta, ya'ni optik birikma tuzilishi yo'q. Ushbu turdagi optik tolalar uzatish liniyasining birlik maydoniga integratsiya zichligini oshirishi mumkin. Optik aloqada bir nechta yadroli lenta kabellari amalga oshirilishi mumkin, aloqa bo'lmagan sohalarda esa, optik tolali tasvirlar to'plamlari sifatida minglab yadrolar ishlab chiqariladi. Ikkinchisi, yadrolar orasidagi masofani yaqin qilishdir, bu esa yorug'lik to'lqinining birikmasini hosil qilishi mumkin. Ushbu printsipdan foydalanib, ikki yadroli sensor yoki optik sxema qurilmasi ishlab chiqilmoqda.
Bo'shliq tola
Optik tola silindrsimon bo'shliqni hosil qilish uchun ichi bo'sh yadroga aylantiriladi. Yorug'lik uzatish uchun ishlatiladigan optik tolaga ichi bo'sh tola (Ich bo'sh tola) deyiladi. Bo'shliqli optik tolalar asosan energiya uzatish uchun ishlatiladi va rentgen, ultrabinafsha va uzoq infraqizil nur energiyasini uzatish uchun ishlatilishi mumkin. Ikki xil ichi bo'sh tolali tuzilmalar mavjud: biri shishani silindrsimon shaklga aylantirishdir, yadro va qoplama tamoyillari esa qadam turi bilan bir xil. Yoyish uchun havo va shisha orasidagi yorug'likning to'liq aks etishidan foydalaning. Yorug'likning katta qismi havoda yo'qotishsiz uzatilishi mumkinligi sababli, u ma'lum masofani yoyish funktsiyasiga ega. Ikkinchisi - silindrning ichki yuzasini aks ettirishni 1 ga yaqinlashtirish, aks ettirish yo'qotilishini kamaytirish. Ko'zguni yaxshilash uchun ishlaydigan to'lqin uzunligi oralig'ida yo'qotishni kamaytirish uchun chiroqda dielektrik o'rnatiladi. Misol uchun, to'lqin uzunligi 10,6 pm yo'qolishi bir necha dB / m ga yetishi mumkin.
Polimer
Materialga ko'ra, noorganik optik tolalar va polimer optik tolalar mavjud. Birinchisi sanoatda keng qo'llaniladi. Noorganik optik tolali materiallar ikki turga bo'linadi: bitta komponentli va ko'p komponentli. Yagona komponent kvarts, asosiy xom ashyo esa kremniy tetraxlorid, fosfor oksixlorid va bor tribromiddir. Uning tozaligi mis, temir, kobalt, nikel, marganets, xrom va vanadiy kabi o'tish metall ionlarining nopoklik miqdori 10ppb dan kam bo'lishini talab qiladi. Bundan tashqari, OH-ionga bo'lgan talab 10ppb dan kam. Kvarts tolasi keng qo'llanilgan. Ko'p komponentli xom ashyo, asosan, kremniy dioksidi, bor trioksidi, natriy nitrat, talliy oksidi va boshqalar mavjud. Ushbu material hali mashhur emas. Polimer optik tolasi shaffof polimerdan tayyorlangan optik tola bo'lib, u tolali yadro materiali va qobiq materialidan iborat. Asosiy material yuqori toza va yuqori o'tkazuvchan polimetil metakrilat yoki polistiroldan tayyorlangan tola, tashqi qatlam esa ftor o'z ichiga olgan polimer yoki organik kremniy polimeridir.
Polimer optik tolaning optik yo'qolishi nisbatan yuqori. 1982 yilda Yaponiya telegraf va telegraf kompaniyasi yadro materiali sifatida deuterated metil metakrilat polimer filamentidan foydalangan va optik yo'qotish darajasi 20 dB / km ga kamaydi. Biroq, polimer optik tolaning o'ziga xos xususiyati shundaki, u katta o'lchamli, katta raqamli diafragma optik tolali, yorug'lik manbasining yuqori ulanish samaradorligi, yaxshi moslashuvchanligi, engil egilishi yorug'likni boshqarish qobiliyatiga ta'sir qilmaydi, oson tartibga solish va bog'lash, ishlatish uchun qulay. , va past narx. Biroq, optik yo'qotish katta va u faqat qisqa masofalarda ishlatilishi mumkin. 10 ~ 100 dB / km optik yo'qotish bilan optik tolalar yuzlab metrlarni uzatishi mumkin
Polarizatsiyani saqlash tolasi
Polarizatsiyani saqlaydigan tolalar: Polarizatsiyani saqlaydigan tolalar aerokosmik, aviatsiya, navigatsiya, sanoat ishlab chiqarish texnologiyasi va aloqa kabi milliy iqtisodiyotning turli sohalarida keng qo'llaniladigan chiziqli polarizatsiyalangan nurni uzatadi. Optik kogerentni aniqlashga asoslangan interferometrik tolali sensorda polarizatsiyani saqlaydigan toladan foydalanish chiziqli polarizatsiya yo'nalishi o'zgarmasligini ta'minlashi, kogerent signal-shovqin nisbatini yaxshilash va jismoniy miqdorlarni yuqori aniqlikdagi o'lchashga erishish mumkin. Optik tolaning maxsus turi sifatida polarizatsiyani saqlaydigan tolalar asosan optik tolali giroskoplar, optik tolali gidrofonlar va DWDM va EDFA kabi optik tolali aloqa tizimlari kabi sensorlarda qo'llaniladi. Optik tolali giroskoplar va optik tolali gidrofonlar harbiy inertial navigatsiya va sonarda qo'llanilishi mumkinligi sababli ular yuqori texnologiyali mahsulotlardir va polarizatsiyani saqlaydigan tolalar uning asosiy komponentidir, shuning uchun polarizatsiyani saqlaydigan tolalar Xitoyga qarshi embargolar ro'yxatiga kiritilgan. g'arbiy rivojlangan mamlakatlar tomonidan. Polarizatsiyani saqlaydigan tolani chizish jarayonida tolaning ichida hosil bo'lgan strukturaviy nuqsonlar tufayli polarizatsiyani saqlash ko'rsatkichlari pasayadi. Ya'ni, chiziqli polarizatsiyalangan yorug'lik tolaning xarakterli o'qi bo'ylab uzatilganda, optik signalning bir qismi boshqasiga ulanadi. Bu nuqson toladagi ikki sinish ta'siriga ta'sir qiladi. Tolani saqlaydigan polarizatsiyada, ikki sinishi effekti qanchalik kuchli va to'lqin uzunligi qanchalik qisqa bo'lsa, uzatiladigan yorug'likning qutblanish holatini saqlab qolish yaxshiroqdir.
Elyafni saqlash polarizatsiyasining qo'llanilishi va kelajakdagi rivojlanish yo'nalishi
Polarizatsiyani saqlaydigan optik tolalar kelgusi bir necha yil ichida bozor talabiga ega bo'ladi. Dunyoda yangi texnologiyalarning jadal rivojlanishi va yangi mahsulotlarning uzluksiz rivojlanishi bilan polarizatsiyani saqlaydigan optik tolalar quyidagi yo'nalishlarda rivojlanadi:
(1) Yuqori samarali polarizatsiyani saqlaydigan tolaning yangi turini ishlab chiqarish uchun fotonik kristalli tolaning yangi texnologiyasidan foydalaning;
(2) Aerokosmik va boshqa sohalarning talablarini qondirish uchun haroratga moslashgan polarizatsiyani saqlaydigan optik tolani ishlab chiqish;
(3) Optik kuchaytirgichlar va boshqa qurilmalar ilovalari ehtiyojlarini qondirish uchun turli xil noyob tuproqli polarizatsiyani saqlaydigan tolalarni ishlab chiqish;
(4) infraqizil astronomiya texnologiyasi sohasida optik tolali shovqin texnologiyasini rivojlantirishga ko'maklashish uchun florid polarizatsiyasini saqlaydigan tolani ishlab chiqish;
(5) Kam zaiflashgan polarizatsiyani saqlaydigan tolalar: Bir rejimli tola texnologiyasini doimiy ravishda takomillashtirish bilan, yo'qotish, materialning tarqalishi va to'lqin uzatuvchi dispersiyasi endi tolali aloqaga ta'sir qiluvchi asosiy omillar emas va bitta tolali polarizatsiya rejimi dispersiyasi (PMD) rejim tolasi asta-sekin cheklovga aylandi Optik tolali aloqa sifatining eng jiddiy to'siqlari 10 Gbit/s va undan yuqori tezlikdagi optik tolali aloqa tizimlarida ayniqsa sezilarli.
(6) Polarizatsiyalangan yorug'lik moslamalarini ishlab chiqarish uchun Kerr effekti va Faraday aylanish effektidan foydalaning.
Bundan tashqari, turli xil tola boshlariga ko'ra, quyidagilar mavjud: C-Lens. G-linzalari. Yashil linza
Katlanadigan umumiy optik tolali spetsifikatsiyalar
Yagona rejim: 8/125μm, 9/125μm, 10/125μm
Multimode: 50/125μm, Yevropa standarti
62,5/125 mikron, Amerika standarti
Sanoat, tibbiy va past tezlikdagi tarmoqlar: 100/140μm, 200/230μm
Plastik: 98/1000 mkm, avtomobilni boshqarish uchun ishlatiladi
