Was ist Hohlkernfaser (HCF)?
Die optischen Fasern der hohle Kern unterscheiden sich von herkömmlichen optischen Fasern mit festem Glas oder Kunststoffkern, da ihr Innenraum leer ist und mit Luft, Inertgas oder Vakuum gefüllt werden kann. Diese einzigartige strukturelle Designmethode verändert die optischen Ausbreitungseigenschaften von optischen Fasern erheblich, was ihnen mehrere Leistungsvorteile gegenüber herkömmlichen optischen Fasern mit festem Glasskern verleiht. Aufgrund der schnelleren Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht in der Luft im Vergleich zu Glas weisen hohle optische Fasern mit hohlen Kern im Vergleich zu herkömmlichen optischen Fasern niedrigere Latenz und Verluste auf. Microsoft Lumensity behauptet, dass seine hohle Glasfasergeschwindigkeit 47% schneller beträgt als das Standard -Quarzglas. Darüber hinaus nehmen hohle Kernfasern kein Licht auf und können leicht Licht in mehreren Bändern wie O, S, E, C, L, U usw. unterstützen.
Hohlkernfaser besteht wie herkömmliche Glasfasern aus drei Teilen: Kern, Verkleidung und Beschichtung. Der Hauptunterschied liegt im Kern und der Verkleidung. Der Kern von Hohlfasern ist Luft, und die Verkleidung basiert auf der Mikrostruktur, die normalerweise aus einer Reihe winziger Luftlöcher besteht, die in einer wabenähnlichen Struktur angeordnet sind. Wenn Licht auf der Grenzfläche zwischen dem Faserkern und der Verkleidung auffällt, wird es stark durch die regelmäßigen angeordneten Luftlöcher in der Verkleidung verstreut. Diese mehrfache Streuung erzeugt Kohärenz und ermöglicht Lichtwellen, die bestimmte Wellenlängen und einfallende Winkel erfüllen, um zur Kernschicht zurückzukehren und sich weiterzubreiten. Die Funktion der Mikrostruktur besteht darin, optische Signale innerhalb des Faserkerns für die Ausbreitung zu beschränken, und die Leistung von Hohlkernfasern wird hauptsächlich durch die Mikrostruktur bestimmt.
Hohlfaser reduziert die Lichtbrechung durch das Medium aufgrund der Lichtausbreitung in der Luft und reduziert dadurch die Übertragungsverzögerung stark. Der Signalverlust von Hohlfasern ist signifikant niedriger als der von herkömmlichen Fasern, wodurch er für die ultra -Fernübertragung geeignet ist und die Notwendigkeit von Signalverstärkern verringert wird. Hohlkernfaser reduziert die nichtlinearen Effekte (wie Selbstphasenmodulation innerhalb der Faser) während der optischen Hochleistungsübertragung erheblich, was sie bei Hochleistungslaserübertragung und Quantenkommunikation weit verbreitet ist.
Hohlkern-Fasern können einfach in zwei Kategorien eingeteilt werden, basierend auf ihrem Mikrostrukturdesign und ihres Arbeitsprinzips: Photonische Bandgap Hohlkernfasern (PBG-HCF) und Anti-Resonanz-Hohlkernfasern (AR-HCF). Die Entwicklung von optischen Fasern von Hohlkern ist hauptsächlich den Evolutionsprozess von photonischen Bandgap -Fasern bis hin zu anti -resonanten Fasern durchlaufen.
Photonenbandgap Hohlkernfasern beruhen auf der photonischen Kristallstruktur in der Faserverkleidung, um eine photonische Bandlücke zu bilden, um die Ausbreitung von Lichtstrahlen im Hohlkern einzuschränken. Der Unterschied im Brechungsindex von photonischen Kristallen bedeutet, dass sich der Lichtstrahl nur im Kern ausbreiten kann und nicht in die Verkleidung eindringen kann. Diese Struktur ist jedoch anfällig für Verluste mit einem vorhergesagten Verlust von ungefähr 4 dB pro Kilometer, was die Verwendung in Fernnetzwerken einschränkt.
Die anti -resonante Hohlfaser reflektiert kohärent das Licht zwischen den röhrenförmigen Glasfilmen in der Faser, beschränkt das Licht in der Nähe des Luftkerns und überträgt es entlang der Achse. Das Prinzip der Anti -Resonanz ist ziemlich komplex, und einige Menschen argumentieren, dass es der Dünnfilm -Interferenz ähnelt. Diese Art von optischer Faser nutzt das Prinzip der anti -resonanten Reflexion und bildet eine komplexe Mikrostruktur durch spezielles strukturelles Design, z. B. das Entwerfen mehrerer Schichten speziell angeordneter Kapillaren. Diese Struktur verhindert die Gesamtreflexion des Lichts während der Übertragung, und die verschachtelte Struktur von Kapillaren kann die Abschwächung der optischen Hohlkernfasern erheblich verringern.
