Autor: Heming
La fibra óptica es un medio principal para transferir información. Una parte vital de las comunicaciones ópticas, a medida que aumenta la demanda de comunicaciones, las tecnologías de fibra avanzan en paralelo, dando lugar a nuevas marcas de fibra óptica. Hoy veremos una de esas tecnologías.-Fibra de núcleo hueco.
Entonces, ¿qué esFibra de núcleo hueco?
¿Qué es la fibra de núcleo hueco?
Tal como suena,Fibra de núcleo hueco (HCF)es una marca de fibra óptica cuya sección-transversal tiene una región hueca en el medio. Con aire en el centro y los materiales habituales envolviéndolo-generalmente algún tipo de vidrio-para formar el revestimiento, esencialmente, la luz viaja a través de una región entre el revestimiento y la región hueca (rodeada) en lugar de a través de un medio completo de vidrio sólido (el núcleo de la fibra de núcleo sólido-estándar).
Desde una perspectiva de fabricación, mientras trabajamos conFibra de núcleo hueco, la industria debe tener más control sobre la distribución del índice de refracción-de los materiales y el tamaño de la región hueca. Está hecho de vidrios o polímeros especializados. Fundamental para la fabricación-concentricidadysuavidad-está estrictamente controlado para llegar a las especificaciones de transmisión óptica.
Si esa explicación parece un poco abstracta, tiene mucho más sentido en comparación con la explicación tradicional más familiar.fibra de núcleo-sólido.
¿En qué se diferencia la fibra de núcleo hueco de su fibra de núcleo sólido-original?
1. Diferencias estructurales
Fibra de núcleo-sólido:
La estructura es bastante sencilla y consta de sólo tres capas básicas:
Centro– El principal medio-portador de luz, normalmente sílice de gran pureza y con un índice de refracción más alto.
Revestimiento– Índice de refracción más bajo para permitir la reflexión interna total en la interfaz núcleo-revestimiento.
Revestimiento– Una capa protectora que rodea el revestimiento para proteger la fibra de daños ambientales y mecánicos.
Fibra de núcleo hueco:
El núcleo es un vacío en lugar del habitual núcleo de vidrio sólido. Los materiales circundantes constituyen el revestimiento y la luz es guiada en virtud de una región especial entre el revestimiento y el centro hueco.RevestimientodeFibras de núcleo hueco (HCF)debe tener un índice de refracción adecuado sobre el cual basar la reflexión interna total en esta región guía.
2. Diferencias en los mecanismos de guía de la luz.
Fibra de núcleo-sólido:
La propagación es porreflexión interna total (TIR). Cuando la luz viaja a través del núcleo de vidrio ópticamente más denso y golpea el revestimiento de índice inferior en un ángulo mayor que el ángulo crítico, se refleja totalmente internamente. Por tanto, el principio de transmisión se basa en la diferencia en el índice de refracción del núcleo y el revestimiento.
Fibra de núcleo hueco:
ElHCFamplía el principio de reflexión interna total. En este caso, la reflexión tiene lugar en la interfaz del revestimiento y el centro hueco.
En contraste conFibra de núcleo-sólido, con unFibra de núcleo hueco, la transmisión de la luz no depende detiren un núcleo de vidrio sólido, sino que aprovecha la diferencia de índice entre el aire y el material de revestimiento.
3. Diferencia en las características de desempeño
(1) Características de atenuación
Fibra de núcleo sólido:
La transmisión a largas distancias está sujeta a pérdidas de Rayleigh y otras pérdidas por dispersión, además de pérdidas por absorción y pérdidas no lineales.
Fibra de núcleo hueco:
Normalmente una atenuación más baja que la convencional.fibra de núcleo-sólido. Como el centro es en realidad "hueco", hay muy pocos centros de dispersión presentes → la pérdida por dispersión de Rayleigh se reduce considerablemente. En algunas longitudes de onda, la pérdida por absorción es muy baja ya que no hay materiales sólidos disponibles para absorber la luz. La interacción entre la luz y el material es limitada → los efectos no lineales se reducen considerablemente y el rendimiento es mucho mejor para la transmisión de alta-potencia.
(2) Características del ancho de banda
Fibra de núcleo sólido:
La dispersión afecta principalmente al ancho de banda. Tanto la dispersión modal como la dispersión del material son relativamente altas, especialmente paraalta-velocidad, largas distancias; Se requiere compensación de dispersión.
Fibra de núcleo hueco:
HCFtiene un ancho de banda mucho mejor, ya que la dispersión modal es baja y la dispersión del material también mejora. Dado que la luz viaja a través de un núcleo hueco, ambos se reducen → velocidades de datos mucho más altas.
(3) Rendimiento térmico
Núcleo Sólido:
Debido a que el calor generado durante la transmisión está ubicado en el núcleo de vidrio, la eliminación de ese calor es difícil; La conductividad térmica del vidrio es baja. Transmisión de gigavatios de servicio pesado-: para algunos sistemas, el aumento de temperatura en el núcleo es suficiente para afectar las operaciones o, peor aún, dañar la fibra.
Fibra de núcleo hueco:
Disipación del calor significativamente mejor.Fibraestá lleno de aire-dentro de la región hueca en el centro, lo que permite que el calor se disipe más lejos y más rápido. Esto respalda un mejor rendimiento operativo paratransmisión de alta-potencia.
(4) Resistencia a la interferencia
Fibra de núcleo-sólido:
La luz interactúa con el núcleo de vidrio y, además de los problemas de sobrecalentamiento y mala disipación del calor, es algo más vulnerable a la interferencia de efectos electromagnéticos fuera de la fibra. Las impurezas o defectos del material también pueden dispersar o absorber la luz transmitida, afectando la calidad de la señal.
Fibra de núcleo hueco:
Dado que el centro es hueco, la interacción entre los materiales ligeros y sólidos se reduce enormemente, lo que lleva a:
Mayor inmunidad ainterferencia electromagnética
Reducción del impacto de impurezas o defectos.
Mejor preservación de una señal de calidad.
¿Qué hay detrás del creciente uso de fibra de núcleo hueco?
Claramente,HCFestá resultando más atractivo quefibra de núcleo-sólidoa través de las comparaciones anteriores.
Aplicaciones prácticas de la fibra de núcleo hueco
Debido a esta naturaleza única,HCFes adecuado para aplicaciones más especializadas, como:
1. Transmisión láser de alta-potencia
Con menor atenuación, baja no linealidad y excelente disipación de calor,HCFes ideal para transportarláseres de alta-potenciapara aplicaciones como:
Procesamiento láser
Sistemas médicos láser
Esto permite una entrega segura y efectiva derayos de alta-potencia.
2. Comunicaciones ópticas de alta-velocidad
Ante la demanda de mayor capacidad y velocidad, lapropiedades de alto-ancho de bandadeHCFsugieren que puede ser un buen candidato en áreas tales como:
Centros de datos
Redes troncales
3. Uso en Ambientes Especiales o Extremos
Con una naturaleza dura y resistente a las llamas-,HCFpuede ser empleado en:
Aplicaciones industriales calientes
Espacio
Entornos de alta-radiación
