Optik fib ak câbles fib optik yo te itilize transmèt enèji limyè ak enfòmasyon sou distans kout oswa long. Plis pase deseni ki sot pase yo, optik fib yo te konbine avèk semi -conducteurs lazè diodes ak récepteurs optik yo ki ap pèmèt kwasans lan rapid nan sistèm kominikasyon fib optik. Yon fib optik se yon sikilè kwa-seksyon dielèktrik onn ki gen ladan yon nwayo, yon CLADDING konsantrik alantou nwayo a, ak yon endèks yon ti kras pi ba refraktif (apeprè 1%). Fib optik yo anjeneral te fè nan gaz Silisyòm ak dopan tankou GEO2, ki chanje endèks la refrenjan nan gaz la Silisyòm. Câbles fib optik ankapsulate fib la nan yon kouch pwoteksyon ki fè fib la pi fasil okipe, diminye crosstalk ant fib adjasan, ak anpeche domaj nan fib la lè li se bourade kont sifas ki graj. Anplis de avantaj ki genyen nan transmisyon limyè, anprizònman nan limyè nan yon ti zòn nan nwayo a fib te fasilite devlopman nan lazer fib ak fib kristal fotonik.
Fondamantal nan fib optik
Fig. 1 schematic nan ang kritik ak TIR (agòch). Limyè iradyasyon nan koòdone nan nwayo-klasman nan yon ang ki pi gran pase ang lan kritik bloke andedan nwayo a nan fib la (adwat). Relasyon ant k ap resevwa ang (), na ak endèks refraktif.
Figi 1 montre direksyon limyè ensidan an jan li rankontre koòdone nan yon medyòm limyè-sparse (sètadi, n2
Yon fib optik se yon onn sikilè dielèktrik ak yon nwayo ki gen yon endèks ki pi wo refraktif pase CLADDING la. Jan yo montre nan Figi 1, si se kondisyon an angilè nan TIR satisfè, Lè sa a, limyè a pral nan prizon nan nwayo a. Na nan yon fib optik defini kòm sinis la nan ang lan maksimòm nan ensidans () nan limyè a ensidan TIR nan nwayo a.NA se yon mezi kalitatif nan kapasite a nan yon fib optik konsantre limyè, epi tou li endike ki jan fasil li se koup limyè nan fib la. Jeyometri a ak konpozisyon nan yon fib optik detèmine seri a nan jaden elektwomayetik disrè oswa mòd fib ki ka difize nan fib la. Mòd yo tonbe nan de gwo kategori: emi ak fèt mòd. Limyè emèt deyò nan ang lan espesifye nan fib NA a pral eksite mòd radyasyon.
Mòd sa yo pote enèji soti nan nwayo a ak gaye li byen vit. Limyè ki emèt nan NA nan fib la tipikman pwodui ki fèt mòd ki nan prizon nan nwayo a. Mòd sa yo difize enèji sou fib la, transmèt enfòmasyon ak pouvwa. Si nwayo a nan yon fib optik se gwo ase, li ka sipòte mòd kondiksyon anpil nan menm tan an, sa vle di, multimod pwopagasyon. Lè limyè se ensidan nan yon fib optik, mòd yo kontan anpil nan degre yo varye depann sou kondisyon sa yo ensidan (egzanp, opinyon kòn opinyon, gwosè plas, sant aksyal) epi yo ka montre yon gran varyete distribisyon espasyal. Anpil tankou mòd yo Transverse nan yon lazè, mòd yo ki pi ba-lòd nan yon fib optik gen yon tou pre-Gaussyen distribisyon espasyal ak Se poutèt sa gen anpil nan avantaj yo menm. Sa a se rezon ki fè li se souvan espere kenbe sèl transmisyon mòd nan fib optik. Paramèt la frekans normalized nan yon fib (ke yo rele tou V-nimewo a) se yon trè itil paramèt teknik ki eksprime kantite mòd nan yon longèdonn bay ki baze sou NA a nan fib la ak reyon an nan nwayo a.
Figi 2 tipik diminisyon espèk nan yon fib kwatz (agòch). Kòm limyè vwayaje ansanm fib la, dispèsyon lakòz pulsasyon limyè endividyèl elaji nan domèn nan tan (tèt dwat). Egzanp nan pulsasyon miltip ki reprezante yon kouran nan Bits enfòmasyon ki vin mekonesabl akòz dispèsyon apre pwopagasyon (anba dwat).
Pouvwa optik ki pwopaje nan yon fib optik pouri eksponansyèlman ak longè fib akòz absòpsyon ak pèt simaye (gade Figi 2). Atenuasyon se faktè ki pi enpòtan nan yon sistèm kominikasyon fib optik ak dirèkteman afekte nivo a nan siyal ki ka resevwa. Nan rejyon yo NIR ak VIS, ti pèt la absòpsyon nan silica pi se akòz ke yo nan Gwoup Mizik yo absòpsyon nan FIR ak UV. Enpurte, espesyalman dlo nan fòm lan nan iyon idroksid, se yon sous plis dominan nan absòpsyon nan fib komèsyal optik. Amelyorasyon resan nan pite fib te redwi pèt diminisyon nan lòd la nan 0. 1 db/km. Pèt simaye kapab tou mennen nan diminisyon nan fòm lan nan ti fluctuations endèks refraktif nan fib la lè se fib la geri ak dyamèt la nwayo ak jeyometri yo iregilye.
Pleasant nan yon fib optik detèmine pousantaj transmisyon done li yo. Se mekanis a ki limite Pleasant a nan yon fib optik yo rele dispèsyon. Dispersion se elaji nan pulsasyon limyè ki fèt jan yo difize ansanm fib la. Rezilta a se ke yon batman kè detire nan yon lòt ak enfòmasyon vin konfonn (gade Figi 2).
Dispersion limite Pleasant a ak distans sou ki enfòmasyon yo ka transmèt. Gen de kalite prensipal nan dispèsyon: andedan-modal dispèsyon ak entè-modal dispèsyon. Gen de diferan kalite dispèsyon andedan-modal: dispèsyon kromatik ak dispèsyon mòd polarizasyon. Dispersion kromatik se tou senpleman rezilta a nan endèks la refrenjan nan yon materyèl chanje ak longèdonn. Dispersion mòd polarizasyon se akòz mòd polarizasyon orthogonal vwayaje nan vitès diferan nan fib la kòm yon rezilta nan birefringence. Dispersion intermodal rive paske mòd pwopagasyon diferan vwayaje nan vitès diferan. Se poutèt sa, dispèsyon intermodal sèlman aplike nan fib multimod.
Figi 3 kontwòl polarizasyon nan yon fib optik deklannche pa peze fib la soti nan diferan direksyon.
Single-mòd fib sipòte mòd ki gen de orthogonally polarize mòd. Sa a se yon konsekans asimetri nan koup transvèsal la nan nwayo a fib. Tipikman, ensiste yo ekstèn yo o aza, ak ki kapab lakòz a pwovoke birefringence ede deranje oswa randomize eta yo polarizasyon. Fib spesyalite, ki rele patipri-prezève fib, pwodwi yon modèl ki konsistan birefringence sou longè yo. Sa a se reyalize pa optimize jeyometri a nan fib la ak materyèl yo ki pwodwi yon gwo kantite lajan nan estrès nan yon direksyon. Sa a gwo birefringence pwovoke domine konpare ak o aza o aza, sa ki pèmèt eta a polarizasyon yo dwe konsève pandan pwopagasyon nan fib la. Kontwole eta a polarizasyon nan yon fib optik se analoji a gratis-espas kontwòl pa aplike yon vag ki lakòz faz la nan de eta polarizasyon orthogonal chanje. Sa a se reyalize pa estrès pwovoke birefringence nan fib la, ki lakòz yon reta, sa ki lakòz yon onn ki baze sou waveplate. Yon aparèy polarizasyon menm jan an, ki gen ladan yon squeezer fib wotasyon alantou fib la, yo montre nan Figi 3. Aplike presyon nan fib optik la pwodui birefringence lineyè, efektivman fòme yon onn fib optik ak yon reta ki varye ak presyon.
