Spojení optických vláken
Aby se získala dobrá účinnost vazby, musí být charakteristiky zaostřeného paprsku (obvykle laserový paprsek) přizpůsobeny parametrům vlákna. Obecné pokyny spočívají v tom, že (1) zaměřené místo by mělo být srovnatelné s velikostí jádra, (2) zaostřený paprsek by měl být ve středu jádra a (3) úhel dopadajícího kužele by neměl překročit numerickou otvoru na vláknu. Podmínky (1) a (2) jsou znázorněny na levé straně obr. 1 a stav (3) je znázorněn na pravé straně obr. 1. U multimodových vláken se první dvě podmínky snadno přizpůsobí v důsledku velkého průměru jádra. Proto přiřazení spojovací čočky s numerickým otvorem NA vlákna dosáhne dobré účinnosti vazby v multimodových vláknech.
Z tohoto hlediska je spojka na jednorezorová vlákna obtížnějším problémem. Menší průměr jádra jednohodinového vlákna vyžaduje více opto-mechanických prvků, aby umožnil, aby byl zaostřený paprsek spojen s přesností polohování submikronu. Kromě toho musí režim dopadajícího laseru odpovídat režimu vlákna. Jinými slovy, účinnost vazby závisí na překrývání integrálu gaussovského režimu vstupního laserového paprsku a přibližném gaussovském základním režimu vlákna.
Obr. 1 Schematický diagram optické vazby do multimodu nebo vlákna s jedním režimem (vlevo). Podmínky incidence v multimodovém vláknu tak, že přetečení světla (vpravo nahoře) a pod výuky (vpravo dole) vlákno.
Typy optických vláken
Mnoho různých typů optických vláken může vykazovat velmi odlišné geometrie, jak je znázorněno na obrázku 2. Multimodová vlákna mohou mít profily postupného nebo krokového indexu lomu. Speciální vlákna jsou také běžná, včetně zkreslených vláken, kabelů s optickými vlákny s vysokým výkonem, vlákna necitlivé na ohybu a vlákna pro extrémní teploty.
Obrázek 2 různé typy vláken
Vzhledem k jejich prevalenci a užitečnosti jsou podrobně popsány dva specifické typy speciálních vláken: Vlákna dopovaná vzácným zemským prvkem a fotonická krystalová vlákna (PCF).
Dopovaná vlákna vzácných zemin: Dopovaná vlákna prvku vzácných zemin jsou zvláště důležitá pro lasery vlákna, protože tyto dopanty (např. ND, YB a ER-YB kodopované) lze použít jako média laserového zisku. Použití vlákna dotovaných vzácných prvků s dvojitým oknem umožňuje efektivní porovnávání paprsku čerpadla, buď zaostřováním volného prostoru, nebo přenosem jiným vláknem, a tato dotovaná vlákna lze také použít k tomu, aby se bragg mřížka (FBG), která je pesalá modulace přitahování, je dvakrát, že je to dvakrát v době, kdy je to dooko.
Vysoce kvalitní FBG lze konstruovat z periodického vzoru UV světla, do kterého je vystaveno fotocitlivé vlákno (dopanty vzácných zemských prvků silně absorbují UV). Rozeny se vytvářejí, když je vlákno vystaveno periodickým vzorcům UV světla, které jsou obvykle generovány fázovou maskou. Z hlediska výroby je tato metoda výroby rychlá, spolehlivá a jasně atraktivní. Braggovy mřížky (FBG) jsou schopny dosáhnout vysoké odrazivosti (až 99%) na úzkých pásmech vlnových délek (viz obr. 3), což je prospěšné pro generování zrcadel dutin ve vláknových laserech nebo pro použití jako spektrální filtry ve vlákno-optických komunikačních systémech.
Fotonické krystalové vlákno (PCF): Fotonické krystaly jsou mikrostrukturované materiály, ve kterých se index lomu pravidelně mění s polohou. V PCF je tato periodická variace dosažena pravidelnými volnými místy nebo vzduchovými otvory rovnoběžnými s osou (viz obrázek 2). Na rozdíl od konvenčních optických vláken jsou jádro i opláštění vyrobeny ze stejného materiálu. Proto všechny vlastnosti vlnové látky v PCFS vyplývají z přítomnosti volných míst. Režim s průměrem pole velkého režimu od UV do IR, velmi vysokou nelinearita a schopnost mít hodnoty pro NA PCF se široce používají ve spektroskopii, metrologii, biomedicíně, zobrazování, telekomunikaci, průmyslovém zpracování a aplikacích obrany.
Obrázek 3 Schematické a reprezentativní spektra přenosu a reprezentativních přenosu.
