Optiliste kiudude sidumine
Hea sidumise efektiivsuse saavutamiseks tuleb fokuseeritud tala (tavaliselt laserkiir) omadused sobitada kiuparameetritega. Üldised juhised on, et (1) fookustatud laik peaks olema võrreldav südamiku suurusega, (2) fokuseeritud tala peaks olema südamiku keskel ja (3) langev koonuse nurk ei tohiks ületada kiu numbrilist ava NA. Tingimused (1) ja (2) on näidatud joonise 1 vasakul küljel ja tingimus (3) on näidatud joonise 1 paremal küljel. Mitmeimoodide kiudude jaoks on kaks esimest tingimust hõlpsasti kohandatud suure südamiku läbimõõdu tõttu. Seetõttu saavutab sidumisläätse sobitamine kiudude numbrilise avaga NA multimoodide kiudude hea sidumise efektiivsuse.
Sellest vaatenurgast on keerulisem probleem ühe režiimi kiududega. Üherežiimilise kiu väiksema südamiku läbimõõt nõuab rohkem opto-mehaanilisi elemente, et fokuseeritud tala saaks ühendada alam mikroni positsioneerimise täpsusega. Lisaks peab juhtumi laseri režiim vastama kiudaine režiimile. Teisisõnu, sidumise efektiivsus sõltub sisendlaserkiire Gaussi režiimi kattumisest ja kiudainete ligikaudsest Gaussi põhirežiimist.
Joonis 1 Optilise sidumise skemaatiline skeem multimoodiks või ühe režiimi kiudaineks (vasakul). Esinemissageduse tingimused multimoodilises kiududes nii, et valguse ülevool (paremal ülaosas) ja alatäit (all paremal) kiudained.
Optiliste kiudude tüübid
Paljudel erinevat tüüpi optiliste kiudude korral võivad olla väga erinevad geomeetriad, nagu on näidatud joonisel 2. Ühenduses kasutatavatel tavalistel ühe režiimiga kiududel on väikese südamiku läbimõõt (alla 10 mikroni), samas kui multimodeeritud kiududel on südamiku läbimõõt kuuekümne kuni mitmesaja mikronini. Multimoodide kiududel võivad olla järkjärgulised või astmelise murdumisnäitaja profiilid. Samuti on tavalised spetsiaalsed kiud, sealhulgas kallutatavad kiud, suure võimsusega ülekandekiudoptilised kaablid, paindetundlikud kiud ja kiud ekstreemsete temperatuuride jaoks.
Joonis 2 Erinevad kiu tüübid
Levimuse ja kasulikkuse tõttu on allpool üksikasjalikult kirjeldatud kahte konkreetset tüüpi kiudude tüüpi: haruldaste muldmetallide legeeritud kiud ja fotoonilised kristallkiud (PCF).
Haruldaste muldmetallide legeeritud kiud: haruldaste muldmetallide legeeritud kiud on eriti olulised kiu laserite jaoks, kuna need dopandid (nt ND, YB ja ER-YB koos legeeritud) saab kasutada laseri võimenduse söötmena. Topeltkattega haruldaste maa-elementidega legeeritud kiudude kasutamine võimaldab pumbakiire tõhusat sobitamist, kas vaba ruumi fookuse või teise kiu kaudu edastamise teel ning neid legeeritud kiudu saab kasutada ka BRAGG-resti (FBG) valgustundlike kiudude valmistamiseks (Bragg-i graam on perioodilise refraktiivse indeksi perioodiline modulatsioon.
Kvaliteetseid FBG-sid saab konstrueerida ultraviolettvalguse perioodilisest mustrist, millele valgustundlik kiud paljastatakse (haruldaste maakera elementide dopandid imavad tugevalt UV-d). Võrud moodustuvad siis, kui kiud puutuvad kokku UV -valguse perioodiliste mustritega, mis tavaliselt genereerivad faasimask. Tootmise seisukohast on see valmistamismeetod kiire, usaldusväärne ja selgelt atraktiivne. Braggi restid (FBG-d) on võimelised saavutama kitsaste lainepikkuste ribade kohal kõrge peegeldusvõime (kuni 99%) (vt joonis 3), mis on kasulik kiu laserites õõnsuse peeglite genereerimiseks või spektrifiltritena kiudoptilistes sidesüsteemides kasutamiseks.
Fotooniline kristallkiud (PCF): fotoonilised kristallid on mikrostruktureeritud materjalid, milles murdumisnäitaja varieerub perioodiliselt positsiooniga. PCF -is saavutatakse see perioodiline variatsioon regulaarsete vabade töökohtade või teljega paralleelsete õhuaukudega (vt joonis 2). Erinevalt tavalistest optilistest kiududest on nii südamik kui ka katted valmistatud samast materjalist. Seetõttu tulenevad kõik PCF -i lainejuhtimisomadused vabade ametikohtade olemasolust.PCF -id jagunevad tavaliselt kahte põhikategooriasse: tahkete südamikega murdumisnäitaja juhitud kiud ja fotoonilised ribalauakiud koos perioodiliste mikrostruktuursete elementide ja tuumadega, mis on valmistatud madalatest režiimidest (nt õõnsuskülad), mis ei ole levinud, on levinud. Suure režiimi väljal läbimõõduga UV -st IR -ni, väga kõrge mittelineaarsuse ja NA PCF -de väärtuste võimet kasutatakse laialdaselt spektroskoopia, metroloogia, biomeditsiini, pildistamise, telekommunikatsiooni, tööstusliku töötlemise ja kaitserakenduste korral.
Joonis 3 FBG skemaatiline ja representatiivne ülekanne ja peegeldusspektrid.
