Введение

Тип материала волокна, используемого в телекоммуникациях

Всекремниевое волокно, или волокно из чистого диоксида кремния, – это оптическое волокно, ядро и оболочка которого изготовлены из кремниевого стекла. Показатель преломления стекла в ядре выше, чем у оболочки. Эти волокна обычно являются волокнами с градиентным показателем преломления. Оболочку всекремниевого волокна не следует путать с полимерным защитным покрытием волокна. Всекремниевое волокно обычно используется в качестве среды для передачи оптических сигналов. Оно представляет технический интерес в областях связи, вещания и телевидения благодаря своим физическим свойствам – низким потерям при передаче, большой полосе пропускания и малому весу.

Приложения

Практическое применение оптических волокон в различных оптических сетях определяет требования к их техническим характеристикам. Для волоконно-оптических сетей передачи на короткие расстояния многомодовое оптическое волокно подходит для лазерной передачи и обеспечения большей полосы пропускания, что позволяет поддерживать более высокую пропускную способность при передаче информации в виде последовательных сигналов. Для систем передачи по подводным оптическим кабелям на большие расстояния, чтобы уменьшить количество дорогостоящих оптических усилителей, важно рассмотреть использование оптических волокон с большой эффективной площадью моды и отрицательной дисперсией для увеличения дальности передачи. Основной задачей наземных систем передачи на большие расстояния является возможность передачи большего числа длин волн, каждая из которых должна передаваться с максимально возможной скоростью. Даже если значение дисперсии оптического волокна минимально при изменении длины волны, проблему дисперсии волокна все равно необходимо решать. В локальных вычислительных сетях, поскольку расстояние передачи относительно небольшое, основное внимание уделяется стоимости оптической сети, а не стоимости передачи данных. Иными словами, необходимо решить задачу мультиплексирования и демультиплексирования каналов в оптической системе передачи, одновременно минимизируя стоимость добавления и удаления длин волн.

Волокна, компенсирующие дисперсию (DCF)

Рассеяние в волокне — это проблема, которую необходимо избегать в сетях связи, а также проблема, требующая решения в системах дальней передачи. В общем случае, рассеяние в волокне включает в себя две составляющие: материальную дисперсию и дисперсию волноводной структуры. Материальная дисперсия зависит от дисперсии исходного сырья из диоксида кремния и легирующих добавок, используемых при изготовлении волокна. Дисперсия волноводной структуры обычно проявляется в изменении эффективного показателя преломления моды в зависимости от длины волны. Компенсационное волокно — это технология, применяемая для решения задач управления дисперсией в системах передачи.

Недисперсионно-сдвинутое волокно (USF)

В недисперсионно-смещенных волокнах (НСВ) преобладает положительная материальная дисперсия. В сочетании с небольшой волноводной дисперсией это приводит к нулевой дисперсии вблизи 1310 нм. Дисперсионно-сдвинутые волокна (DSF) и волокна с ненулевым дисперсионным сдвигом (NZDSF) используют технические средства для целенаправленного проектирования профиля показателя преломления волокна, создавая волноводную дисперсию, компенсирующую материальную дисперсию, что сдвигает длину волны нулевой дисперсии DSF примерно до 1550 нм после суммирования материальной и волноводной дисперсий. Длина волны 1550 нм является наиболее широко используемой в современных сетях связи. В системах передачи по подводным оптическим кабелям для управления дисперсией комбинируются два типа оптических волокон с положительной и отрицательной дисперсией. С увеличением дальности и пропускной способности систем передачи широко используются системы мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM) и плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (DWDM). В этих системах для компенсации дисперсии разработаны двух- и трехслойные DCF с распределением показателя преломления, работающие в диапазонах C и L.

Усилительные волокна

Амплификационные волокна, такие как волокна, легированные эрбием (EDF), волокна, легированные тулием (TOF) и другие, могут быть изготовлены путем легирования редкоземельными элементами сердцевины кварцевого волокна. Амплификационные волокна обладают высокой степенью интеграции с традиционным кварцевым волокном и имеют ряд преимуществ, включая высокую мощность, широкую полосу пропускания и низкий уровень шума. Волоконные усилители (например, EDFA), созданные на основе амплификационных волокон, являются ключевыми компонентами, наиболее широко используемыми в современных системах передачи.

Поляризующая фибра

Волокно, сохраняющее поляризацию, изначально было разработано для когерентной оптической передачи, а позднее стало применяться в технических областях волоконно-оптических датчиков, таких как волоконно-оптические гироскопы. В последние годы, в связи с увеличением числа каналов разделения по длине волны в системах DWDM и развитием высокоскоростных технологий, волокно, сохраняющее поляризацию, стало использоваться всё шире. В настоящее время наиболее распространенным типом волокна является оптическое волокно Panda (PANDA). Волокно PANDA в настоящее время используется в качестве хвостовиков для подключения к другим оптоволоконным устройствам и применяется в системе в целом. Одномодовое волокно с неснятой оболочкой (SM NSF) – это новый тип оптического волокна, в котором полиэфирный слой NSP сохраняется на поверхности оболочки волокна даже после её удаления, для защиты механических свойств и обеспечения высокой надежности волокна. SM NSF волокно и стандартное одномодовое волокно имеют одинаковый внешний диаметр, эксцентриситет и точность. Оно может широко применяться в оптическом волокне систем передачи и является идеальным новым типом распределительного волокна.

Оптическое волокно для глубокой ультрафиолетовой (DUV) светопередачи

Одной из актуальных тем исследований в области твердотельных и газовых лазеров является технология генерации лазерного излучения в глубоком ультрафиолетовом диапазоне (250 нм). Глубокий ультрафиолетовый свет находит широчайшее применение в обработке поверхностей полупроводниковых подложек, анализе и тестировании ДНК в биохимии, а также в коррекции близорукости в медицине.