¿Conoce el principio y el tipo de fibra óptica?

Tipos de fibra óptica:

Hay muchos tipos de fibras ópticas, y las funciones y el rendimiento requerido varían según los diferentes usos. Pero para el cable y la fibra óptica de comunicaciones, los principios de diseño y fabricación son básicamente los mismos, tales como:

① pequeña pérdida;

② Tiene cierto ancho de banda y pequeña dispersión;

③ Fácil cableado;

(4) fácil de formar una serie;

(5) Alta confiabilidad;

⑥ La fabricación es simple;

⑦ Barato y así sucesivamente.

La clasificación de la fibra óptica se resume principalmente a partir de la longitud de onda de trabajo, la distribución del índice de refracción, el modo de transmisión, las materias primas y los métodos de fabricación.Aquí hay algunos ejemplos de varias clasificaciones.

(1) Longitud de onda de trabajo: fibra ultravioleta, fibra observadora, fibra infrarroja cercana, fibra infrarroja (0.85 μm, 1,3 μm, 1,55 μm).

(2) distribución del índice de refracción: fibra escalonada (SI), fibra escalonada cercana, fibra de gradiente (GI), otra (como triángulo, W, cóncava, etc.).

(3) Modo de transmisión: fibra monomodo (incluida la fibra de retención polarizada, la fibra de retención no polarizada), fibra multimodo.

(4) Materias primas: fibra de cuarzo, fibra de vidrio multicomponente, fibra plástica, fibra compuesta (como revestimiento de plástico, núcleo de fibra líquida, etc.), materiales infrarrojos, etc. El material de recubrimiento también se puede dividir en materiales inorgánicos ( carbón, etc.), materiales metálicos (cobre, níquel, etc.) y plástico.

(5) Método de fabricación: el premoldeo incluye deposición axial en fase de vapor (VAD), deposición química en fase de vapor (CVD), etc., y el método de estirado incluye varilla en un tubo y método de doble crisol.

Fibra de cuarzo

La fibra de sílice toma sílice (SiO2) como materia prima principal y controla la distribución del índice de refracción del núcleo y el revestimiento según las diferentes cantidades de dopaje. La fibra óptica de la serie de cuarzo (vidrio), con bajo consumo y características de banda ancha, ha sido ampliamente utilizada en sistemas de comunicación y televisión por cable.

La ventaja de la fibra de vidrio de cuarzo es la baja pérdida, cuando la longitud de onda óptica es de 1.0-1.7 μm (alrededor de 1,4 μm), la pérdida es de solo 1 dB/km, y a 1,55 μm de baja, solo 0 .2dB/km.

Fibra dopada con flúor

Una fibra de flúor dopada es uno de los productos típicos de la fibra óptica de cuarzo. En general, el dióxido de germanio (GeO2) es el dopante en el núcleo de control de la fibra de comunicación en el dominio de onda de 1,3 μm, y el revestimiento está hecho de SiO2. Pero el núcleo de fibra de flúor, la mayor parte del uso de SiO2, y en el revestimiento se mezcla con flúor. Porque la pérdida por dispersión de Rayleigh es el fenómeno de dispersión causado por el cambio del índice de refracción. Por lo tanto, se espera formar el índice de refracción del factor de dopaje, menos es mejor. La acción del fluoruro es principalmente para reducir el índice de refracción de SIO2. Por lo tanto, a menudo se usa para dopar revestimientos.

En comparación con otros materiales de fibra, la fibra de cuarzo tiene un amplio espectro de transmisión de luz, desde luz ultravioleta hasta luz infrarroja cercana, y puede usarse para conducción de luz y transmisión de imágenes, además de fines de comunicación.

fibra infrarroja

La longitud de onda de trabajo de la fibra de la serie de cuarzo, que está desarrollada para la comunicación óptica, es de solo 2 μm, aunque se utiliza para distancias de transmisión cortas. Por esta razón, puede trabajar en el campo de la longitud de onda infrarroja más larga, la fibra desarrollada se llama fibra infrarroja. La fibra óptica infrarroja se utiliza principalmente para transmitir energía luminosa. Por ejemplo, la medición de temperatura, la transmisión de imágenes térmicas, el tratamiento médico con bisturí láser, el procesamiento de energía térmica, etc., la tasa de popularidad aún es baja.

Fibra óptica compuesta

La fibra compuesta es un tipo de fibra de vidrio de varios componentes que se fabrica mezclando óxidos como el óxido de sodio (Na2O), el óxido de boro (B2O3) y el óxido de potasio (K2O) en materias primas de SiO2. El vidrio multicomponente tiene un punto de reblandecimiento más bajo que el vidrio de cuarzo y una gran diferencia en el índice de refracción entre el núcleo y el revestimiento. Un endoscopio de fibra óptica se utiliza principalmente en operaciones médicas.

Fibra de fluoruro

La fibra de fluoruro está hecha de vidrio de fluoruro. El representante de la fibra de fluoruro es la fibra ZBLAN, cuya materia prima es el fluoruro de circonio (ZrF2), fluoruro de bario (BaF2), fluoruro de lantano (LaF3), fluoruro de aluminio (AlF3), fluoruro de sodio (NaF), y otro fluoruro de acuerdo con un cierta proporción de la combinación. La transmisión óptica se logra principalmente a una longitud de onda de 2 ~ 10μm. Debido a la posibilidad de fibra de pérdida ultrabaja, la fibra ZBLAN se está desarrollando para la viabilidad de la fibra de comunicación de larga distancia. Por ejemplo, su baja pérdida teórica puede alcanzar 10^-2 ~ 10^-3 dB/km a una longitud de onda de 3 μm, mientras que la fibra de cuarzo puede alcanzar 0,15~0,16 dB/Km a 1,55 μm. longitud de onda. La fibra ZBLAN es difícil de reducir la pérdida por dispersión, solo se puede usar en sensibilizador de temperatura de 2,4 ~ 2,7 μm y transmisión de imágenes térmicas, y no se ha utilizado ampliamente. Recientemente, se está desarrollando un amplificador de fibra dopada con praseodimio (PDFA) de 1,3 μm para utilizar ZBLAN para la transmisión a larga distancia.

Fibra óptica recubierta de plástico

La fibra revestida de plástico (fibra revestida de plástico) está hecha de vidrio de cuarzo de alta pureza como núcleo de fibra y plástico con un índice de refracción ligeramente más bajo que el cuarzo, como el gel de sílice, como fibra de tipo de paso de revestimiento. En comparación con la fibra de cuarzo, tiene las características de un núcleo grueso y una alta apertura numérica (NA). Por lo tanto, es fácil de combinar con una fuente de luz LED y la pérdida es menor. Por lo tanto, es muy adecuado para la red de área local (LAN) y la comunicación de campo cercano.

Fibra monomodo

Fibra monomodo Se refiere a la fibra que puede transmitir solo un modo en la longitud de onda de trabajo. A menudo se la denomina fibra monomodo (SMF: Single-ModeFiber). La fibra óptica es ampliamente utilizada en televisión por cable y comunicación óptica. Debido a que el núcleo de la fibra es muy delgado (alrededor de 10 μm) y el índice de refracción es una distribución escalonada, el parámetro V de frecuencia normalizado <2.4, en teoría, solo se puede formar una transmisión monomodo. Además, SMFS no tiene dispersión multimodo, lo que no solo amplía la fibra óptica con más bandas de transmisión, sino que también da como resultado la cancelación adicional de la dispersión material y la dispersión estructural de SMFS, cuyas propiedades sintéticas forman exactamente las características de dispersión cero. , ampliando así la banda de transmisión. Hay muchos tipos de SMFS debido a diferentes dopantes y diferentes métodos de fabricación. En la fibra revestida usada, el revestimiento es doble y el revestimiento adyacente al núcleo tiene un índice de refracción más bajo que el revestimiento plegado exterior.

Fibra multimodo

Fibra multimodo Una fibra óptica cuyos modos de propagación son múltiples según su longitud de onda de trabajo se denomina fibra multimodo (MMF: MUlti ModeFiber). El diámetro del núcleo es de 50 μm y el ancho de banda de transmisión está dominado por la dispersión de modo en comparación con SMFS debido a los cientos de modos de transmisión. Históricamente utilizado para transmisiones de corta distancia en televisión por cable y sistemas de comunicación. Desde la aparición de la fibra SMF, parece haber formado un producto histórico. En la práctica, MMFS tiene una ventaja sobre Lans debido a su mayor diámetro de núcleo que SMFS y su facilidad para combinarse con LED y otras fuentes de luz. Como resultado, MMFS está ganando una atención renovada en el campo de la comunicación a corta distancia. Cuando los MMFS se clasifican según la distribución del índice de refracción, existen dos tipos: tipo gradiente (GI) y tipo escalón (SI). El índice de refracción del tipo GI es más alto en el centro del núcleo y disminuye lentamente a lo largo del revestimiento. Debido a la onda de luz tipo SI en el proceso de reflexión y avance en la fibra, se generará la diferencia de tiempo de cada ruta de luz, lo que resultará en la distorsión de la onda de luz saliente y una mayor excitación de color. Como resultado, el ancho de banda de transmisión se estrecha y la aplicación de SI MMF es menor.

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