Gandingan gentian optik
Untuk mendapatkan kecekapan gandingan yang baik, ciri -ciri rasuk yang difokuskan (biasanya rasuk laser) mesti dipadankan dengan parameter serat. Garis panduan umum adalah bahawa (1) tempat yang difokuskan harus dibandingkan dengan saiz teras, (2) rasuk yang difokuskan harus berada di tengah -tengah teras, dan (3) sudut kon kejadian tidak boleh melebihi aperture angka serat. Keadaan (1) dan (2) ditunjukkan di sebelah kiri Rajah 1, dan keadaan (3) ditunjukkan di sebelah kanan Rajah 1. Untuk gentian multimode, dua syarat pertama mudah disesuaikan kerana diameter teras besar. Oleh itu, sepadan dengan lensa gandingan ke aperture berangka NA serat mencapai kecekapan gandingan yang baik dalam gentian multimode.
Dari sudut pandangan ini, gandingan ke gentian mod tunggal adalah masalah yang lebih sukar. Diameter teras yang lebih kecil serat satu mod memerlukan lebih banyak elemen opto-mekanikal untuk membolehkan rasuk yang difokuskan ditambah dengan ketepatan kedudukan sub-mikron. Di samping itu, mod laser insiden mesti sepadan dengan mod serat. Dalam erti kata lain, kecekapan gandingan bergantung kepada integral tumpang tindih mod Gaussian dari rasuk laser input dan anggaran mod asas Gaussian serat.
Rajah 1 gambarajah skematik gandingan optik ke dalam serat multimode atau satu mod (kiri). Keadaan kejadian dalam serat multimode supaya cahaya melimpah (kanan atas) dan bawah tanah (kanan bawah) serat.
Jenis gentian optik
Banyak jenis serat optik boleh mempamerkan geometri yang sangat berbeza, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Serat mod tunggal standard yang digunakan dalam komunikasi mempunyai diameter teras kecil (kurang daripada 10 mikron), manakala serat multimode mempunyai diameter teras dari enam puluh hingga beberapa ratus mikron. Serat multimode mungkin mempunyai profil indeks refraktif secara beransur -ansur atau langkah. Serat khusus juga biasa, termasuk gentian pemeliharaan bias, kabel serat optik penghantaran kuasa tinggi, gentian gentian yang tidak sensitif, dan serat untuk suhu yang melampau.
Rajah 2 jenis serat yang berbeza
Oleh kerana kelaziman dan kegunaannya, dua jenis gentian khusus khusus diterangkan secara terperinci di bawah: elemen nadir bumi serat doped dan gentian kristal fotonik (PCF).
Unsur nadir bumi Doped Gentian: Serat doped elemen nadir bumi sangat penting untuk laser serat kerana dopan ini (contohnya ND, YB dan ER-YB co-doped) boleh digunakan sebagai media keuntungan laser. Penggunaan gentian doped rangka-elemen rangka-elemen yang berpakaian double-clad membolehkan pemadanan yang efisien dari rasuk pam, sama ada dengan ruang bebas yang memberi tumpuan atau melalui penghantaran melalui serat yang lain, dan serat-serat yang doped ini juga boleh digunakan untuk membuat gentian cahaya yang sensitif (FBG).
FBG berkualiti tinggi boleh dibina dari corak cahaya UV berkala yang serat fotosensitif terdedah (dopan elemen nadir bumi sangat menyerap UV). Gratings terbentuk apabila serat terdedah kepada corak berkala cahaya UV, yang biasanya dihasilkan oleh topeng fasa. Dari segi pengeluaran, kaedah fabrikasi ini cepat, boleh dipercayai dan jelas menarik. Bragg Gratings (FBGs) mampu mencapai pemantulan yang tinggi (sehingga 99%) berbanding jalur panjang gelombang sempit (lihat Rajah 3), yang bermanfaat untuk menghasilkan cermin rongga dalam laser serat atau untuk digunakan sebagai penapis spektrum dalam sistem komunikasi serat optik.
Serat Kristal Photonic (PCF): Kristal fotonik adalah bahan mikrostruktur di mana indeks biasan berbeza secara berkala dengan kedudukan. Dalam PCF, variasi berkala ini dicapai oleh kekosongan biasa atau lubang udara selari dengan paksi (lihat Rajah 2). Tidak seperti serat optik konvensional, kedua -dua inti dan pelapisan dibuat dari bahan yang sama. Oleh itu, semua sifat gelombang dalam PCFs timbul dari kehadiran kekosongan.PCFs biasanya dibahagikan kepada dua kategori utama: gentian berpandu indeks refraktif dengan teras pepejal dan serat bandgap fotonik dengan unsur -unsur mikrostruktur berkala yang tidak berfungsi Mod tunggal dengan diameter medan mod yang besar dari UV ke IR, nonlineariti yang sangat tinggi, dan keupayaan untuk mempunyai nilai untuk NA PCFs digunakan secara meluas dalam spektroskopi, metrologi, bioperubatan, pengimejan, telekomunikasi, pemprosesan perindustrian dan aplikasi pertahanan.
Rajah 3 FBG skema dan spektrum penghantaran dan refleksi.
