Кіріспе

Қос қабатты талшық (DCF) – оптикалық материалдың әдеттегі екі қабатының орнына үш қабаттан тұратын құрылымы бар оптикалық талшықтың класы. Ең ішкі қабаты ядро деп аталады. Ол ішкі қаптамамен қоршалған, ал ол сыртқы қаптамамен қоршалған. Үш қабаттың да әртүрлі сыну көрсеткіші бар материалдардан жасалған. Қос қабатты талшықтың екі түрі бар. Біріншісі оптикалық талшықтар тарихының басында оптикалық талшықтардың дисперсиясын өзгерту мақсатымен жасалған. Бұл талшықтарда ядро жарықтың басым бөлігін өткізеді, ал ішкі және сыртқы қаптамалар ядро арқылы бағытталатын сигналдың толқын жетекшісінің дисперсиясын өзгертеді. Екінші түрі 1980-ші жылдардың соңында жоғары қуатты талшықты күшейткіштер мен талшықты лазерлерде қолдану үшін әзірленген. Бұл талшықтарда ядро белсенді қоспа материалмен қоспаланған; ол сигнал жарығын бағыттап, күшейтеді. Ішкі қаптама мен ядро бірге сорғы жарығын бағыттайды, ол ядрода күшейтуді қамтамасыз ету үшін қажетті энергияны береді. Бұл талшықтарда ядроның сыну көрсеткіші ең жоғары, ал сыртқы қаптаманың – ең төменгі. Көп жағдайда сыртқы қаптама шыныдан емес, полимерден жасалады.

Дисперсияны өтейтін талшық

Дисперсиялық компенсация үшін қос қабатталған талшықта ішкі қаптама қабатының сындыру көрсеткіші сыртқы қабаттан төмен болады. Бұл талшық түрі сондай-ақ төмендетілген ішкі қаптамалы талшық және W профильді талшық деп аталады (оның сындыру көрсеткіші профилінің симметриялық графигі сыртқы түрінен W әрпіне ұқсайды). Бұл қос қабатталған талшықтың артықшылығы – микро иілу жоғалтуларының өте төмен болуы. Одан әрі, ол екі нөлдік дисперсия нүктесіне және стандартты бір қабатталған талшыққа қарағанда әлдеқайда кеңірек толқын ұзындығы диапазонында төмен дисперсияға ие. Мұндай қос қабатталған талшықтардың дисперсиясын кең көлемде реттеуге болады, сондықтан бұл талшықтар оптикалық байланыс және басқа да қолданыстарда хроматикалық дисперсияны компенсациялау үшін қолданылады.

Көшейткіштер мен лазерлер үшін талшықтар

Қазіргі заманғы қос қабатты талшықтарда, жоғары қуатты талшық күшейткіштері мен лазерлерде, ішкі қабаттың сыну көрсеткіші сыртқы қабаттан жоғары болады. Бұл ішкі қабаттың ядро сияқты, бірақ әртүрлі толқын ұзындығы диапазонында, толық ішкі шағылыс арқылы жарықты бағыттауына мүмкіндік береді. Бұл, жоғары қуатты, бірақ төмен сәулеленімді диодты лазерлерді оптикалық сорғы көзі ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Сорғы жарығы үлкен ішкі қабатқа оңай жұптастырылады және сигнал кішкентай ядрода тарағанда ішкі қабат арқылы таралады. Допингтелген ядро, таралатын кезінде қабат жарығын біртіндеп сіңіріп алып, күшейту процесін қозғайды. Бұл сорғы схемасы көбінесе қабатты сорғылау деп аталады, ол дәстүрлі ядроны сорғылаудың баламасы болып табылады, онда сорғы жарығы кішкентай ядроға жұптастырылады. Полароид талшықтарды зерттеу тобының (H. Po және басқалар) қабатты сорғылауды ойлап табуы талшық күшейткіштері мен лазерлерді жобалауда революция жасады. Бұл әдісті пайдалана отырып, қазіргі заманғы талшықты лазерлер бірнеше киловаттқа дейін үздіксіз қуатты өндіре алады, ал ядродағы сигнал жарығы дифракциялық шектеуге жақын сәуле сапасын сақтайды. Қабаттың пішіні өте маңызды, әсіресе ішкі қабаттың мөлшерімен салыстырғанда ядроның диаметрі кішкентай болғанда. Қос қабатты талшықтағы дөңгелек симметрия талшықты лазер үшін ең нашар шешім болып көрінеді; мұндай жағдайда, қабаттағы жарықтың көптеген режимдері ядроны өткізіп жібереді және оны сорғылау үшін пайдаланылмайды. Геометриялық оптика тілімен айтқанда, сорғы жарығының көптеген сәулелері ядро арқылы өте алмайды, сондықтан оны сорғылай алмайды. Сәулелерді із кесу, параксиалды таралуды модельдеу және режимді талдау ұқсас нәтижелер береді.

Хаотикалық талшықтар

Жалпы, толқын жетектерінің режимдері классикалық траекторияларға сәйкес келетін "іздерге" ие. Бұл іздер өзектен жалтаруы мүмкін, сонда режим байланыспайды, және екі қабатты талшықты күшейткіште мұндай режимді оятудың қажеті жоқ. Іздер көбінесе біркелкі таралуы мүмкін, ал хаотикалық талшықтар деп аталатындар қимасы күрделірек пішінге ие және ішкі қаптамада интенсивтіліктің біркелкі таралуын қамтамасыз етеді, бұл сорғы жарығын тиімді пайдалануға мүмкіндік береді. Дегенмен, іздер тіпті хаотикалық талшықтарда да пайда болады.

Спираль тәрізді

[[Сурет:ModesSpiralDCF4.jpg|400px|thumb|right|Шпираль тәрізді қос қабықталған талшықтың режимдері. Бұл теорема ядросыз домен үшін жасалғанмен, ядродан қашып өтетін режимдерге тыйым салады. Демек, ядродан қашып өтетін режим ядросыз домендегі режимге ұқсас болуы керек. Қабықтың пішінін стохастикалық түрде оңтайландыру нәтижесінде, дерлік дөңгелек спиральдың негізгі сорғыны ядроға ең жақсы байланыстыратыны анықталды.

Қиылысқан

Коникалық қос қабықталған талшық (T DCF) – сыртқы және ішкі қабықтары мен өзек диаметрлері ұзындығы бойымен біртегіс өзгеретін талшық. T DCF-тің тар бөлігіндегі өзек тек негізгі режимді ғана таратуға қабілетті, ал кең бөлігінде өзек көптеген режимдерді басқара алады. Дегенмен, тәжірибе көрсеткендей, T DCF-тің тар жағынан кіргізілген жарық режим құрамын өзгертпей кең өзекке таралады. Соның салдарынан, T DCF-тің кең (көп режимді) жағында жарық тек ең төменгі реттік режимде тамаша сәуле сапасымен таралады. Осылайша, конус тәрізді талшық – көп режимді талшықта негізгі режимді таратуды (және күшейтуді) іске асырудың ерекше және оңай жолы.

Толу коэффициенті

[[Сурет:FillingFactor.png|thumb|Екі қабатты талшықтағы сорғының тиімділігінің бағалауы (көк) және (қызыл) түстерінде көрсетілген, бұл туралы мәміле қарастырылған. Толтыру коэффициентімен жасалған бағалау, ішкі қабаттың көлемінің кішіреюіне байланысты тиімді екі қабатты талшықты лазердің қаншалықты қысқа болуы мүмкін екенін көрсетеді.

Балама құрылымдар

Жақсы қаптама пішіндері үшін жоғарыда анықталған толтыру коэффициенті бірлікке жақын болады; қаптаманың әртүрлі бұрыштануларында қосымша жақсарту мүмкін; мұндай қаптамалардың дәстүрлі емес пішіндері ұсынылады. Белсенді күшейткіш ортасы бар жазық толқын жетектері, әдеттегі қатты күйдегі лазерлер мен екі қабатты талшықты лазерлердің арасындағы орталық позицияны иеленеді. Жазық толқын жетектері көп режимді сорғыны және жоғары сапалы сигнал сәулесін шектей алады, сорғының тиімді байланысын және дифракциялық шектеулі шығысты қамтамасыз етеді.