Спеціальні типи ОВ





Спеціальні типи ОВ



     В Оптичне волокно в сучасних волоконно-оптичних системах передач з використанням хвильового мультиплексування використовується не лише в якості середовища розповсюдження сигналу в кабелі. Для побудови повністю оптичних мереж використовують волокна, розраховані на вирішення певних специфічних задач для різних оптичних компонентів.. Такі волокна можуть мати певні властивості для вузького, специфічного застосування, наприклад підвищеної радіаційної стійкості (збереження величини коефіцієнта загасання за підвищеного радіаційного впливу), або застосування нових технологій для отримання нових властивостей волокон (наприклад розроблені технології побудовані на використанні наноструктур, котрі виконують роль дзеркал, в оптичному волокні, що дозволяє зберігати величину втрат у волокні за діаметра згину менше 1 см).

Волокна для оптичних підсилювачів:
     В Для оптичних підсилювачів використовують спеціальні волокна с різноманітним легуванням (введенням заданих домішок), наприклад ербієві волокна, наприклад з наступним складом осердя волокна Er3+AI2O3/GeO2/SiO2. Оскільки накачування відбувається на довжинах хвиль 980 нм або 1480 нм для підсилення в діапазоні окіл 1550 нм то ербієве волокно мусить забезпечувати максимальне поглинання накачки і оптимального підсилення сигналу в заданому діапазоні. Це досягається зі створенням волокон з високою числовою апертурою (порядку 0,23 ÷ 0,27).
     В Волокна для накачування волоконних лазерів мають багатомодове осердя діаметром більше 200 мкм і зовнішнім діаметром більше 350 мкм, а також більшу числову апертуру порядку 0,48 або значне загасання порядку 3 дБ/км і більше.

Волокна для оптичних мультиплексорів і демультиплексорів
     В Для створення волоконних Брегівських решіток, котрі є головним компонентом в оптичних мультиплексорах і демультиплексорах використовують фоточутливі волокна, котрі змінюють свій показник заломлення при опроміненні ультрафіолетовим світлом, внаслідок чого сформована таким чином решітка здатна відбивати світло на наперед визначених довжинах хвиль.

     В Окрім того, є ряд абсолютно нових за структурою волокон, так званих мікроструктурованих волокон до котрих відносять:

Волокна на основі фотонних кристалів (дірчасті волокна) Photonic Crystal Fibers (PCF):
     В Хвилеводні властивості таких волокон забезпечують одночасно і ефект повного внутрішнього відбиття і наявність фотонних щілин, котрі "дозволяють" або "забороняють" розповсюдження випромінювання в спектральних діапазонах, котрі визначаються розмірами пустот в структурі волокна і їх кількістю.
     В Кількість напрямлених мод в таких волокнах визначається відношенням сумарною площею пустот до площі кварцу між ними.
     В Наявність пустот у волокні дозволяє на порядок збільшити відношення показників заломлення осердя-оболонка в порівнянні зі стандартними волокнами.
     В Волокна на основі фотонних кристалів дозволяють побудову одномодовых світловодів (шляхом змін геометричних розмірів структури фотонного кристалу) з більшим діаметром осердя, що забезпечує зменшення впливу нелінійних явищ.
     В Найбільш розповсюдженим методом виготовлення волокон на основі фотонних кристалів є виготовлення заготовки з використанням тонкостінних капілярів, після чого витягується волокно. Для виготовлення волокна з порожнистим осердям об'єднують декілька центральних капілярів, виготовлених з легкорозчинного скла, після виготовлення заготовки вона промивається в кислотному розчині, внаслідок чого виникає порожнисте осердя.
     В Вперше волокно на основі фотонного кристалу було отримано в 1995 г. співробітниками фірми Blaze Photonics, (Англія). Структура волокна показана на рисунку 1. Діаметр пустот, котрі проходять по всій довжині волокна склав 0,3 мкм, відстань між центрами каналів 2 ÷ 3 мкм. В поперечному перерізі волокно мало гексагональну форму, що визначалось структурою укладення капілярів в трубці.
Кристал з цільним осердям.

Рисунок 1

     В Найбільш розповсюдженими типами фотоннокристалічних волокон є волокна з цільним осердям і оболонкою з фотонного кристалу (як показано на рисунку 1), котра має менший, чим осердя, показник заломлення, і з порожнистим осердям як показано на рисунку 2.
Кристал порожнистим осердям.

Рисунок 2

     В Волокна з порожнистим осердям мають більший коефіцієнт загасання (порядку кількох дБ/км на ν =1,55 мкм), оскільки втрати в таких світловодах визначаються не розсіюванням та поглинанням, як у звичайних кварцових волокнах, а відбиваючою здатністю оболонки з фотонного кристалу в поперечному (радіальному) напрямку, на що впливає ідеальність структури в радіальному напрямку.
     В Волокна с цільним осердям мають коефіцієнт загасання, співставимий з коефіцієнтом загасання в одномодовых волокнах зі звичайною структурою. Більша поперечна площа осердя такого волокна дає можливість передавати потоки світла більшої інтенсивності.
     В Використовуватись волокна на основі фотонних кристалів можуть також для створення компенсаторів дисперсії, оптичних підсилювачів, котрі використовують нелінійні явища у волокні (оскільки в таких волокнах при зменшені геометричних розмірів осердя зменшуються енергетичні пороги всіх нелінійних ефектів), оптичних перемикачів, а також лазерів на основі фотонних кристалів.
     В Волокна на основі фотонних кристалів стійки до втрат на згинах, однак їх відрізки достатньо важко з'єднувати, а також складність виробництва, а відповідно і вартість стримує впровадження і розповсюдження таких волокон.
     В Використання натотехнологій для виробництва таких волокон дозволяє сподіватись на здешевлення технологічності процесів виробництва і здешевлення таких волокон зі збереженням величини втрат при малому радіусі згину (до 5 мм). Експерименти по сварке таких наноструктурірованих волокон з використанням стандартних інструментів і параметрів для обох варіантів стику: нечутливих до згину наноструктурірованих волокон між собою і зі стандартним одномодовим волокном показали що типові значення втрат на з'єднанні знаходяться в межах близько 0,1 дБ.

Брегівські волокна
     В Брегівські волокна являють собою волокна, виконані у вигляді багатошарової оболонки, кожен шар котрої має почергово різний високий і низький показник заломлення. Структура розраховується таким образом, що формуються фотонно-заборонені зони, під дією котрих різні моди мають різні умови розповсюдження, внаслідок чого у волокні на певній відстані від джерела випромінювання встановлюється одномодовий режим.

Пластикові (полімерні) оптичні волокна
     В Окрім оптичних волокон на основі кварцових стекол, використовуються також оптичні волокна на основі других матеріалів, наприклад пластикові волокна.
     В Застосування пластикових оптичних волокон (polymer optical fiber - (POF)) є досить перспективним напрямком в таких будівництвах як:

    - побудова локальних обчислювальних мереж,
    - ділянка горизонтальної розводки СКС,
    - а також мереж що використовують концепцію FTTH.

     В Такі волокна використовують багатомодовий режим роботи.
     В Експериментальні зразки полімерних волокон дозволяють передавати інформацію зі швидкістю 10 Гбіт/с на відстань більше 100 м и 40 Гбіт/с на відстань більше 30 м на довжині хвилі 1300 нм.
     В Апертуру порядку 0,17 ÷ 0,5 и робочу смігу від 40 МГц до більш чим 3000 МГц і показником заломлення осердя 1,49 та оболонки від 1,42 до 1,46
     В В дійсний час використовуються такі полімерні волокна::

    - Волокно на основі poly-methyl-meth-acrylate (PMMA) (Поли-Метил-Метанол-Акрилат) з теоретичним мінімумом загасання близько150 дБ/км на довжині хвилі650 нм,
    - Градієнтне PMMA з більш широкою робочою смугою.
    - Перфторполімерні волокна з теоретичним мінімумом загасання близько10 дБ/км на довжині хвилі1300 нм
    - Градієнтні фторполімерні волокна з теоретичним мінімумом загасання близько1 дБ/км на довжині хвилі1300 нм

     В Волокна із полімерів використовуються також при створенні фотонних кристалів и брегівських (багатошарових) волокон.
     В Пластикові волокна стандартизовані стандартом IEC 60793-2-40 Optical fibres - Part 2-40: Product specification for category A4 multimode fibres.
     В В стандарті волокна поділяються на кілька типів в залежності від зовнішнього діаметру, діаметру осердя волокна, величини числової апертури, робочої довжини.

Характеристики Типи і категорії волокон А4
А4а A4b A4c A4d A4e A4f A4g A4h
Діаметр осердя, мкм Типове значення на 15 ÷ 35 мкм менше зовнішнього діаметра ≥ 500 200 120 62,5
Діаметр оболонки, мкм 1000 750 500 1000 750 490 490 245
Числова апертура 0,5 (теоретично) 0,3 (теоретично) 0,25 (теоретично) 0,19 (ефективне виміряне значення)
Робочі довжини хвиль, нм 650 650 650 650 650 650;
850;
1300
650;
850;
1300
850;
1300

     В Перші п'ять категорій широко застосовуються у виготовлені сенсорів, автомобільної и цифрової аудіо промисловості.
     В До переваг полімерних волокон можна віднести:

    - Легкість монтажу
    - Висока температурна стабільність (при підвищені температури) параметрів волокон
    - Низька вартість і доступність джерел випромінювання
    - Стійкість до згинів і значно більша тривкість у порівнянні з кварцовими волокнами
    - Стійкість до радіаційного впливу
    - Низька собівартість виробництва кабелю і оптичних з'єднувачів.

     В Основні недоліки полімерних волокон в їх високій величині загасання, що зменшує сферу їх застосування.



Перейти на головну сторінку
Повернутись до списку Літератури