Kas ir dobs kodola šķiedra (HCF)?
Dobi serdes optiskās šķiedras atšķiras no tradicionālās cietā stikla vai plastmasas serdes optiskās šķiedras, jo to interjers ir tukšs un var piepildīt ar gaisu, inertu gāzi vai vakuumu. Šī unikālā konstrukcijas dizaina metode ievērojami maina optisko šķiedru optiskās izplatīšanās īpašības, dodot tām vairākas veiktspējas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām cietā stikla serdes optiskajām šķiedrām. Sakarā ar ātrāku gaismas izplatīšanās ātrumu gaisā, salīdzinot ar stiklu, dobu serdes optiskajām šķiedrām ir zemāks latentums un zaudējumi, salīdzinot ar tradicionālajām optiskajām šķiedrām. Microsoft Lumensity apgalvo, ka tā dobās šķiedras optiskās ātrums ir par 47% ātrāks nekā standarta kvarca stikls. Turklāt dobās kodolu šķiedras neizmanto gaismu un var viegli atbalstīt gaismu vairākās joslās, piemēram, O, S, E, C, L, U, utt.
Doba kodola šķiedra, tāpat kā tradicionālā stikla kodola šķiedra, sastāv no trim daļām: kodols, apšuvums un pārklājums. Galvenā atšķirība slēpjas kodolā un apšuvumā. Dobās šķiedras kodols ir gaiss, un apšuvums ir paredzēts, pamatojoties uz mikrostruktūru, parasti sastāv no virknes sīku gaisa caurumu, kas izvietoti šūnā, piemēram, struktūrā. Ja gaisma ir starpniecībā starp šķiedras kodolu un apšuvumu, to spēcīgi izkliedē periodiski sakārtotie gaisa caurumi apšuvumā. Šī daudzkārtējā izkliede rada saskaņotību, ļaujot gaismas viļņiem, kas atbilst īpašiem viļņu garumiem un krītošajiem leņķiem, atgriezties pie serdes slāņa un turpinātu izplatīties. Mikrostruktūras funkcija ir ierobežot optiskos signālus šķiedru kodolā izplatīšanai, un dobu kodolu šķiedru veiktspēju galvenokārt nosaka mikrostruktūra.
Doba šķiedra samazina gaismas refrakciju par barotni, pateicoties gaismas izplatīšanai gaisā, tādējādi ievērojami samazinot pārraides kavēšanos. Dobās šķiedras signāla zudums ir ievērojami zemāks nekā tradicionālās šķiedras, padarot to piemērotu ultra tālsatiksmes pārraidei un samazinot signāla pastiprinātāju nepieciešamību. Doba kodola šķiedra ievērojami samazina nelineāro iedarbību (piemēram, pašfāzes modulāciju šķiedrā) lieljaudas optiskās pārraides laikā, padarot to plaši piemērojamu lieljaudas lāzera pārraidei un kvantu komunikācijai.
Dobās kodolu šķiedras var vienkārši iedalīt divās kategorijās, pamatojoties uz to mikrostruktūras dizainu un darba principu: fotonisko joslu dobu kodolu šķiedras (PBG-HCF) un anti-rezonanses dobu kodolu šķiedras (AR-HCF). Dobu kodolu optisko šķiedru attīstība galvenokārt ir izgājusi evolūcijas procesu no fotoniskām joslu šķiedrām līdz pretestonējošām šķiedrām.
Fotonu joslas dobu kodolu šķiedras paļaujas uz fotonisko kristāla struktūru šķiedru apšuvumā, veidojot fotonisku joslu, lai ierobežotu gaismas staru izplatīšanos dobajā kodolā. Fotonisko kristālu refrakcijas indeksa atšķirība nozīmē, ka gaismas stars var izplatīties tikai kodolā un nevar noplūst apšuvumā. Tomēr šai struktūrai ir tendence uz zaudējumiem ar paredzamo zaudējumu aptuveni 4dB uz kilometru, kas ierobežo tā izmantošanu tālsatiksmes tīklos.
Anti rezonanses doba šķiedra saskaņoti atspoguļo gaismu uz priekšu un atpakaļ starp cauruļveida stikla plēvēm šķiedras iekšpusē, ierobežojot gaismu netālu no gaisa kodola un pārraidot to pa asi. Anti rezonanses princips ir diezgan sarežģīts, un daži cilvēki apgalvo, ka tas ir līdzīgs plānām plēves traucējumiem. Šāda veida optiskās šķiedras izmanto anti -rezonējoša refleksijas principu un veido sarežģītu mikrostruktūru, izmantojot īpašu konstrukcijas dizainu, piemēram, vairāku īpaši sakārtotu kapilāru slāņu projektēšana. Šī struktūra novērš pilnīgu gaismas atstarojumu pārraides laikā, un kapilāru ligzdotā struktūra var ievērojami samazināt dobu serdes optisko šķiedru vājināšanos.
