Auteur : Heming
La fibre optique est le principal support de transfert d'informations. Élément essentiel des communications optiques, à mesure que la demande de communication augmente, les technologies de la fibre progressent en parallèle, conduisant à de nouvelles marques de fibre optique. Aujourd'hui, nous allons examiner l'une de ces technologies-Fibre à noyau creux.
Alors, qu'est-ce queFibre à noyau creux?
Qu’est-ce que la fibre à noyau creux ?
Comme ça en a l'air,Fibre à noyau creux (HCF)est une marque de fibre optique dont la section transversale-a une région creuse au milieu. Avec de l'air au centre et les matériaux habituels qui l'entourent-généralement un type de verre-pour former le revêtement, essentiellement, la lumière se déplace à travers une région entre le revêtement et la région creuse (entourée) plutôt qu'à travers tout un milieu de verre solide (le cœur de la fibre à noyau solide standard-).
Du point de vue de la fabrication, tout en travaillant avecFibre à noyau creux, l'industrie doit avoir plus de contrôle sur la distribution de l'indice de réfraction-des matériaux et sur la taille de la région creuse. Il est constitué de verres ou de polymères spécialisés. Critique pour la fabrication-concentricitéetdouceur-est étroitement contrôlé pour arriver aux spécifications de transmission optique.
Si cette explication semble un peu abstraite, elle a beaucoup plus de sens par rapport à l'explication traditionnelle plus familière.fibre à noyau-solide.
En quoi la fibre à noyau creux est-elle différente de sa fibre à noyau -solide d'origine ?
1. Différences structurelles
Fibre de noyau-solide :
La structure est assez simple avec seulement trois couches de base :
Cœur– Le principal milieu porteur de lumière-, généralement de la silice très pure et à indice de réfraction plus élevé.
Bardage– Indice de réfraction inférieur pour permettre une réflexion interne totale à l’interface cœur – gaine.
Revêtement– Une couche protectrice entourant la gaine pour protéger la fibre des dommages environnementaux et mécaniques.
Fibre à noyau creux :
Le noyau est un vide plutôt que le noyau en verre solide habituel. Les matériaux environnants constituent le revêtement et la lumière est guidée grâce à une région particulière entre le revêtement et le centre creux.BardagedeFibres à noyau creux (HCF)doit avoir un indice de réfraction approprié sur lequel baser la réflexion interne totale au niveau de cette région de guidage.
2. Différences dans les mécanismes de guidage de la lumière
Fibre de noyau-solide :
La propagation se fait parréflexion interne totale (TIR). Lorsque la lumière voyage dans le noyau de verre optiquement plus dense et atteint le revêtement à indice inférieur à un angle supérieur à l'angle critique, elle est totalement réfléchie en interne. Ainsi, le principe de transmission repose sur la différence d’indice de réfraction du cœur et de la gaine.
Fibre à noyau creux :
LeHCFétend le principe de réflexion interne totale. Ici, la réflexion s'effectue à l'interface du bardage et du centre creux.
Contrairement àFibre de noyau-solide, avec unFibre à noyau creux, la transmission de la lumière ne dépend pas deTIRdans un noyau de verre solide, mais profite plutôt de la différence d'indice entre l'air et le matériau de revêtement.
3. Différence dans les caractéristiques de performance
(1) Caractéristiques d'atténuation
Fibre à noyau solide :
La transmission sur de longues distances est soumise aux pertes de Rayleigh et à d'autres pertes par diffusion, ainsi qu'aux pertes d'absorption et aux pertes non linéaires.
Fibre à noyau creux :
Atténuation normalement inférieure à celle conventionnellefibre à noyau-solide. Comme le centre est en réalité "creux", il y a très peu de centres de diffusion présents → La perte par diffusion Rayleigh est considérablement réduite. À certaines longueurs d’onde, la perte d’absorption est très faible car il n’existe aucun matériau solide disponible pour absorber la lumière. L'interaction entre la lumière et le matériau est limitée → les effets non linéaires sont considérablement réduits et de bien meilleures performances pour une transmission de puissance élevée-.
(2) Caractéristiques de la bande passante
Fibre à noyau solide :
La dispersion affecte principalement la bande passante. La dispersion modale et la dispersion matérielle sont relativement élevées, en particulier pourhaute-vitesse, longues distances; Une compensation de dispersion est nécessaire.
Fibre à noyau creux :
HCFa une bien meilleure bande passante, car la dispersion modale est faible et la dispersion matérielle est également améliorée. Étant donné que la lumière traverse un noyau creux, les deux sont réduits → des débits de données beaucoup plus élevés.
(3) Performances thermiques
Noyau solide :
Étant donné que la chaleur générée lors de la transmission est située dans le noyau de verre, l'élimination de cette chaleur est difficile ; la conductivité thermique du verre est faible. Transmission Gigawatt robuste : pour certains systèmes, l'augmentation de la température dans le cœur est suffisante pour affecter les opérations, ou pire, endommager la fibre.
Fibre à noyau creux :
Dissipation thermique nettement meilleure.Fibreest de l'air-rempli dans la région creuse au centre, permettant à la chaleur de se dissiper plus loin et plus rapidement. Cela permet de meilleures performances opérationnelles pourtransmission de puissance élevée-.
(4) Résistance aux interférences
Fibre de noyau-solide :
La lumière interagit avec le noyau de verre et, outre les problèmes de surchauffe et de mauvaise dissipation de la chaleur, elle est un peu plus vulnérable aux interférences causées par les effets électromagnétiques extérieurs à la fibre. Des impuretés ou des défauts du matériau peuvent également diffuser ou absorber la lumière transmise, affectant ainsi la qualité du signal.
Fibre à noyau creux :
Puisque le centre est creux, l’interaction entre les matériaux légers et solides est considérablement réduite, conduisant à :
Une plus grande immunité contreinterférence électromagnétique
Impact réduit des impuretés ou des défauts
Meilleure préservation d'un signal de qualité
Qu’est-ce qui se cache derrière l’utilisation croissante des fibres à noyau creux ?
Clairement,HCFse révèle plus attractif quefibre à noyau-solidegrâce aux comparaisons ci-dessus.
Applications pratiques de la fibre à noyau creux
En raison de cette nature unique,HCFconvient à des applications plus spécialisées, telles que :
1. Transmission laser haute-puissance
Avec une atténuation plus faible, une faible non-linéarité et une excellente dissipation thermique,HCFest idéal pour le transportlasers-haute puissancepour des applications telles que :
Traitement laser
Systèmes médicaux laser
Cela permet une livraison sûre et efficace defaisceaux à haute-puissance.
2. Communications optiques-haute vitesse
Avec des demandes d'augmentation de la capacité et de la vitesse, lepropriétés de bande passante-élevéesdeHCFsuggèrent que cela pourrait être un bon candidat dans des domaines tels que :
Centres de données
Réseaux fédérateurs
3. Utilisation dans des environnements spéciaux ou extrêmes
De nature robuste et-résistante aux flammes,HCFpeut être employé dans :
Applications industrielles chaudes
Espace
Environnements à haut-rayonnement
