Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Fiber ya macho

Mfuko wa nyuzi za macho
Wafanyabiashara wa nyuzi huweka cable ya nyuzi 432-chini ya mitaa ya Midtown Manhattan, New York City
Cable TOSLINK fiber optic audio na mwanga nyekundu kuwa inaangaza katika mwisho mmoja hutoa mwanga kwa mwisho mwingine
Baraza la mawaziri la mlima linalohusiana na nyuzi za nyuzi za macho. Fani za njano ni nyuzi za mode moja ; cables za machungwa na aqua ni nyuzi nyingi za mode : 50/125 μm OM2 na 50/125 μm OM3 nyuzi kwa mtiririko huo.

Fiber ya macho au nyuzi za macho ni fiber rahisi, ya uwazi inayofanywa na kuchora kioo ( silika ) au plastiki kwa kipenyo kidogo kuliko cha nywele za kibinadamu . [1] Optical nyuzi hutumika mara nyingi kama njia ya kusambaza mwanga kati ya kingo mbili za nyuzi na kupata matumizi kubwa katika mawasiliano fiber-optic , ambapo kibali maambukizi juu ya umbali mrefu na wakati juu wa upana (viwango vya data) ya nyaya waya . Fibers hutumiwa badala ya waya za chuma kwa sababu ishara zinasafiri pamoja nao na kupoteza kidogo; Kwa kuongeza, nyuzi zina kinga ya kuingiliwa kwa umeme , tatizo ambalo nyuzi za chuma zinakabiliwa sana. [2] Fibers hutumiwa pia kwa ajili ya kuangaza na kufikiri, na mara nyingi hutiwa vifuniko ili waweze kutumiwa kuingiza ndani, au picha nje ya maeneo yaliyofungwa, kama ilivyo katika fibercope . [3] Fiber maalum iliyoundwa pia kutumika kwa ajili ya matumizi mengine mbalimbali, baadhi yao kuwa sensorer fiber optic na lasers nyuzi . [4]

Optical nyuzi kawaida ni pamoja na msingi kuzungukwa na uwazi cladding nyenzo na chini index ya refraction . Mwanga huhifadhiwa katika msingi kwa uzushi wa kutafakari ndani ya ndani ambayo husababisha fiber kutenda kama wimbiguide . [5] Fibers zinazounga mkono njia nyingi za uenezi au njia za kuingilia huitwa nyuzi za aina nyingi (MMF), wakati wale wanaounga mkono mode moja huitwa nyuzi moja-mode (SMF). Fiber nyingi za kawaida zina jumla ya msingi wa kipenyo [6] na hutumiwa kwa viungo vya mawasiliano ya umbali mfupi na kwa ajili ya maombi ambapo nguvu za juu zinapaswa kupitishwa. [ citation inahitajika ] Fiber moja-mode hutumiwa kwa viungo vya mawasiliano zaidi ya mita 1,000 (3,300 ft). [ citation inahitajika ]

Kuwa na uwezo wa kujiunga na nyuzi za macho na kupoteza chini ni muhimu katika mawasiliano ya fiber optic. [7] Hii ni ngumu zaidi kuliko kuunganisha waya wa umeme au cable na inahusisha kukata makini ya nyuzi, usawa wa nyuzi za nyuzi, na kuunganishwa kwa cores iliyokaa. Kwa ajili ya programu ambazo zinahitaji uhusiano wa kudumu, sehemu ya fusion ni ya kawaida. Katika mbinu hii, arc umeme hutumiwa kuyeyuka mwisho wa nyuzi pamoja. Mbinu nyingine ya kawaida ni splice ya mitambo , ambapo mwisho wa nyuzi hufanywa kwa kuwasiliana na nguvu ya mitambo. Uunganisho wa muda mfupi au wa kudumu unafanywa kwa njia ya viunganisho maalumu vya nyuzi za macho . [8]

Shamba la sayansi na uhandisi zilizohusika zinazohusiana na kubuni na matumizi ya nyuzi za macho hujulikana kama fiber optics . Neno liliundwa na mwanafizikia wa India Narinder Singh Kapany ambaye anajulikana sana kuwa baba wa fiber optics. [9]

Yaliyomo

Historia

Daniel Colladon kwanza alielezea hii "chemchemi ya mwanga" au "bomba mwanga" katika makala ya 1842 yenye jina la Juu ya kutafakari kwa mwanga wa mwanga ndani ya mkondo wa kioevu . Mfano huu hasa unatoka kwenye makala ya baadaye na Colladon, mwaka wa 1884.

Kuongozwa kwa nuru kwa kukataa, kanuni ambayo inafanya uwezekano wa fiber optics, ilionekana kwanza na Daniel Colladon na Jacques Babinet huko Paris mapema miaka ya 1840. John Tyndall alijumuisha maonyesho yake katika mihadhara yake ya umma huko London , miaka 12 baadaye. [10] Tyndall pia aliandika juu ya mali ya kutafakari kwa ndani ndani ya kitabu cha utangulizi kuhusu asili ya mwanga katika 1870:

Wakati mwanga unatoka kutoka hewa hadi maji, ray iliyoainishwa inaelekezwa kwa perpendicular ... Wakati ray inapita kutoka maji hadi hewa ni bent kutoka perpendicular ... Kama angle ambayo ray ndani ya maji inaingia kwa perpendicular to uso kuwa mkubwa zaidi ya digrii 48, ray haitakuacha maji kabisa: itaonekana kikamilifu juu ya uso .... Pembe ambayo inaonyesha kikomo ambako kutafakari kwa jumla huanza inaitwa pembe ya upeo wa kati. Kwa maji pembe hii ni 48 ° 27 ', kwa ajili ya glasi ya chupa ni 38 ° 41', wakati kwa diamond ni 23 ° 42 '. [11] [12]

Katika mwishoni mwa karne ya 19 na mapema ya 20, mwanga uliongozwa kupitia fimbo za kioo zilizopigwa ili kuangaza mizigo ya mwili. [13] Matumizi muhimu kama vile mwanga wa karibu wa ndani wakati wa meno ya meno ilionekana mapema karne ya ishirini. Maambukizi ya picha kwa njia ya zilizopo yalionyeshwa kwa kujitegemea na msomaji wa redio Clarence Hansell na upainia wa televisheni John Logie Baird katika miaka ya 1920. Katika miaka ya 1930, Heinrich Lamm alionyesha kuwa mtu anaweza kusambaza picha kwa njia ya kifungu cha nyuzi za macho zisizohifadhiwa na kutumika kwa ajili ya mitihani ya ndani ya matibabu, lakini kazi yake ilikuwa imesahau. [10] [14]

Mnamo mwaka wa 1953, mwanasayansi wa Kiholanzi Bram van Heel alionyesha kwanza maambukizi ya picha kwa njia ya vifungo vya nyuzi za macho na ukingo wa uwazi. [14] Mwaka huo huo, Harold Hopkins na Narinder Singh Kapany katika Chuo cha Imperial huko London walifanikiwa kufanya vitambaa vya kupeleka picha na nyuzi zaidi ya 10,000, na hatimaye kupatikana kwa maambukizi ya picha kwa njia ya kifungu cha 75 cm kilichounganisha nyuzi kadhaa. [14] Makala yao wenye jina "fibrescope rahisi, kwa kutumia skanning tuli" ilikuwa kuchapishwa katika jarida la Nature katika 1954. [15] [16] kwanza vitendo fiber optic nusu-rahisi gastroskopu mara hati miliki na Basil Hirschowitz , C. Wilbur Peters, na Lawrence E. Curtiss, watafiti katika Chuo Kikuu cha Michigan , mwaka 1956. Katika mchakato wa kuendeleza gastroscope, Curtiss ilitoa nyuzi za kwanza za kioo; nyuzi zilizopita za awali zilikuwa zinategemea mafuta au hewa zisizo na manufaa na miamba kama nyenzo ya chini ya kuunganisha index. Matumizi ya aina nyingine ya maambukizi ya picha yalifuatwa hivi karibuni.

Kapany aliunda neno 'fiber optics' katika makala katika Scientific American mwaka 1960, na aliandika kitabu cha kwanza kuhusu shamba jipya. [17] [14]

Mfumo wa maambukizi ya kwanza ya fiber-optical data ulionyeshwa na mwanafizikia wa Ujerumani Manfred Börner katika Telefunken Research Labs huko Ulm mwaka 1965, ambayo ilifuatiwa na maombi ya kwanza ya patent ya teknolojia hii mwaka wa 1966. [18] [19] NASA alitumia fiber optics katika kamera za televisheni zilizopelekwa mwezi. Wakati huo, matumizi ya kamera yaliwekwa siri , na wafanyakazi wanaotumia kamera walipaswa kusimamiwa na mtu aliye na kibali cha usalama sahihi. [20]

Charles K. Kao na George A. Hockham wa kampuni ya Uingereza ya Telefoni na Cables (STC) walikuwa wa kwanza, mwaka wa 1965, ili kukuza wazo kwamba kuzuia nyuzi za macho inaweza kupunguza chini ya 20 decibels kwa kilomita (dB / km) , na kufanya nyuzi kuwa mawasiliano ya kawaida ya kati. [21] Walipendekeza kuwa kuzuia nyuzi inapatikana kwa wakati huo unasababishwa na uchafu ambao unaweza kuondolewa, badala ya madhara ya kimwili kama vile kueneza. Wao kwa usahihi na kwa utaratibu waliorodhesha mali ya kupoteza mwanga kwa nyuzi za macho, na walielezea nyenzo sahihi za kutumia kwa vile nyuzi - silika ya kioo na usafi wa juu. Ugunduzi huu ulipata Kao Tuzo ya Nobel katika Fizikia mwaka 2009. [22]

Kizuizi kikubwa cha kuzuia dB / km 20 kilipatikana kwanza mwaka 1970 na watafiti Robert D. Maurer , Donald Keck , Peter C. Schultz , na Frank Zimar wanaofanya kazi ya kioo cha Marekani cha Corning Glass Works . [23] Wao walionyesha fiber yenye dhiki 17 dB / km na doping silika glasi na titan . Miaka michache baadaye walizalisha fiber yenye attenuation 4 tu ya dB / km kwa kutumia dioxide ya germanium kama dopant ya msingi. Mwaka 1981, General Electric zinazozalishwa fused Quartz ingots ambayo inaweza kuwa inayotolewa katika kuachwa maili 25 (40 km) kwa muda mrefu. [24]

Kwanza nyuzi za macho za juu zinaweza tu kufanywa kwa mita 2 kwa pili. [25] Mhandisi wa Kemikali Thomas Mensah alijiunga na Corning mwaka 1983 na kuongeza kasi ya utengenezaji kwa zaidi ya mita 50 kwa pili, na kufanya nyaya za nyuzi za bei nafuu kuliko za shaba za kawaida. [25] Uvumbuzi huu ulianza wakati wa telecommunication ya nyuzi za macho.

Kituo cha utafiti cha Italia CSELT kilifanya kazi na Corning ili kuendeleza nyaya za fiber za macho, na kusababisha cable ya kwanza ya fiber optic inayofanywa Torino mwaka wa 1977. [26] [27] CSELT pia ilianzisha mbinu za awali za kuchapisha nyuzi za macho, inayoitwa Springroove. [28]

Uzuiaji wa nyaya za kisasa za macho ni chini sana kuliko cables za shaba za umeme, na husababisha uhusiano wa fiber wa muda mrefu na umbali wa kurudia wa kilomita 70-150 (43-93 mi). Mpangilio wa nyuzi za nyuzi za erbium , ambazo zilipunguza gharama za mifumo ya fiber ya umbali mrefu kwa kupunguza au kuondoa vivinjari vya macho na umeme, iliundwa na timu zilizoongozwa na David N. Payne wa Chuo Kikuu cha Southampton na Emmanuel Desurvire huko Bell Maabara katika 1986.

Sehemu inayojitokeza ya fuwele za photonic iliongoza kwa maendeleo ya fiber ya photonic-crystal ya mwaka wa 1991, [29] ambayo inaongoza mwanga kupitia diffraction kutoka muundo wa mara kwa mara, badala ya kutafakari kwa ndani. Vipande vya kwanza vya kioo vya photonic vilikuwa vinapatikana kibiashara mwaka 2000. [30] Fiber za kioo za Photonic zinaweza kubeba nguvu zaidi kuliko nyuzi za kawaida na mali zao zinazotokana na wavelength zinaweza kutumiwa ili kuboresha utendaji.

Rekodi ya kasi

Kufikia kiwango cha juu cha data na kufunika umbali mrefu wakati huo huo ni changamoto. Ili kuonyesha hili, wakati mwingine bidhaa za kiwango cha data na umbali ni maalum - (bit / s) × km au sawa sawa × km / s , sawa na bidhaa za umbali wa umbali .

  • 2006 - Nippon Telegraph na Shirika la Simu lilihamisha terabits 14 kwa pili juu ya nyuzi moja ya 160 km mrefu ya nyuzi za macho [31]
  • 2009 - Labs ya Bell katika Villarceaux, Ufaransa ilihamisha 100 Gbit / s juu ya nyuzi 7000 km [32]
  • 2010 - Corporation ya Nippon Telegraph na Namba ya simu zilihamishwa 69.1 Tbit / s zaidi ya vituo vya 432 vya fiber nyingi za kilomita 240, sawa na 171 Gbit / s kwa channel [33]
  • 2012 - Corporation ya Nippon Telegraph na Simu zilihamisha 1 Petabit kwa pili kwa kilomita 50 juu ya fiber moja [34]

Matumizi

Mawasiliano ya

Fiber ya macho inaweza kutumika kama kati ya mitandao ya mawasiliano na kompyuta kwa sababu inaweza kubadilika na inaweza kuunganishwa kama nyaya. Ni faida hasa kwa mawasiliano ya umbali mrefu, kwa sababu mwanga unaenea kwa njia ya fiber yenye attenuation kidogo ikilinganishwa na nyaya za umeme. Hii inaruhusu umbali wa muda mrefu uwekewe na kurudia mara chache.

Njia za mwanga za kila njia zinazoeneza katika fiber zimewekwa kwa kiwango cha juu kama 111 gigabits kwa pili (Gbit / s) na NTT , [35] [36] ingawa 10 au 40 Gbit / s ni kawaida katika mifumo iliyosambazwa. [37] [38] Mnamo Juni 2013, watafiti walionyesha uhamisho wa 400 Gbit / s juu ya kituo kimoja kwa kutumia multiplexing ya 4-mode orbital angular kasi . [39]

Kila fiber inaweza kubeba njia nyingi za kujitegemea, kila kutumia tofauti ya mwanga wa mwanga ( wingi wa mchanganyiko wa wavelength (WDM). Kiwango cha takwimu cha wavu (kiwango cha data bila tote kilichozidi) kwa fiber ni kiwango cha data cha kila njia kilichopunguzwa na uongozi wa FEC, unaongezeka na idadi ya vituo (mara nyingi hadi asilimia nane katika mifumo ya WDM ya mnunuzi kama ya 2008 ). Kuanzia mwaka wa 2011 rekodi ya bandwidth kwa msingi moja ilikuwa 101 Tbit / s (370 njia katika 273 Gbit / s kila). [40] Rekodi ya fiber mbalimbali ya msingi ya Januari 2013 ilikuwa 1.05 petabits kwa pili. [41] Mwaka 2009, Bell Labs kuvunja 100 (petabit kwa pili) × kilomita kizuizi (15.5 Tbit / s juu ya single 7,000 km fiber). [42]

Kwa maombi ya umbali mfupi, kama mtandao katika jengo la ofisi (angalia FTTO ), cabling-optic cabling inaweza kuhifadhi nafasi katika ducts cable. Hii ni kwa sababu fiber moja inaweza kubeba data zaidi kuliko cables umeme kama vile kiwango cha kawaida cha 5 Ethernet cabling, ambayo kawaida inaendesha kwa 100 Mbit / s au 1 Gbit / s kasi. Fiber pia inakabiliwa na kuingiliwa kwa umeme; hakuna mazungumzo ya msalaba kati ya ishara katika nyaya tofauti, na hakuna picha ya kelele ya mazingira. Cables zisizo na silaha za silaha hazifanya umeme, ambayo inafanya fiber ufumbuzi mzuri wa kulinda vifaa vya mawasiliano katika mazingira ya juu ya voltage , kama vile vituo vya kuzalisha umeme , au miundo ya mawasiliano ya chuma iliyopigwa na migomo ya umeme . Wanaweza pia kutumiwa katika mazingira ambapo mafusho ya kulipuka yanapo, bila hatari ya moto. Wiretapping (katika kesi hii, fiber tapping ) ni vigumu zaidi ikilinganishwa na uhusiano wa umeme, na kuna makini ya msingi-ya msingi ambayo inasemekana kuwa bomba-ushahidi. [43]

Mara nyingi fiber hutumiwa kwa uhusiano mfupi wa umbali kati ya vifaa. Kwa mfano, televisheni nyingi za ufafanuzi hutoa uhusiano wa macho ya digital. Hii inaruhusu Streaming ya sauti juu ya mwanga, kwa kutumia itifaki ya TOSLINK .

Faida zaidi ya wiring wa shaba

Faida za mawasiliano ya nyuzi za macho na heshima kwa mifumo ya waya ya shaba ni:

  • Broad kipimo data: moja macho fiber unaweza kubeba zaidi ya 3,000,000 full-duplex simu za sauti au vituo 90,000 TV.
  • Ukosefu wa kinga kwa uingilizaji wa umeme: Nuru ya maambukizi kupitia nyuzi za macho haipatikani na mionzi mingine ya umeme karibu. Fiber ya macho ni umeme yasiyo ya conductive, kwa hiyo haina kutenda kama antenna kuchukua ishara za umeme. Maelezo ya kusafiri ndani ya nyuzi za macho ni kinga ya kuingiliwa kwa umeme , hata pembejeo za umeme zinazozalishwa na vifaa vya nyuklia.
  • Upunguzaji wa chini wa upungufu kwa umbali mrefu: Hasara ya kupungua inaweza kuwa chini ya 0.2 dB / km katika nyaya za nyuzi za macho, kuruhusu maambukizi juu ya umbali mrefu bila haja ya kurudia .
  • Insulator ya umeme: nyuzi za macho hazifanyi umeme, kuzuia matatizo na magunia ya ardhi na uendeshaji wa umeme . Fiber za macho zinaweza kuunganishwa kwenye miti pamoja na nyaya za nguvu za voltage.
  • Gharama za vifaa na uzuiaji wa wizi: mifumo ya kawaida ya cable hutumia kiasi kikubwa cha shaba. Bei za shaba za kimataifa zilipata mafanikio katika miaka ya 2000, na shaba imekuwa lengo la wizi wa chuma .
  • Usalama wa habari ulipungua cable: Copper inaweza kupigwa kwa nafasi ndogo sana ya kugundua.

Sensors

Fibers zina matumizi mengi katika kijijini. Katika baadhi ya programu, sensor yenyewe ni fiber ya macho. Katika hali nyingine, fiber hutumiwa kuunganisha sensorer isiyo ya fiberoptic kwa mfumo wa kupima. Kulingana na maombi, fiber inaweza kutumika kwa sababu ya ukubwa wake ndogo, au ukweli kwamba hakuna umeme nguvu inahitajika katika eneo kijijini, au kwa sababu sensorer mengi yanaweza multiplexed pamoja urefu wa nyuzi kwa kutumia wavelengths tofauti ya mwanga kwa kila sensor, au kwa kutambua kuchelewa kwa muda kama mwanga unapita kupitia fiber kupitia kila sensor. Ucheleweshaji wa muda unaweza kuamua kutumia kifaa kama vile reflectionometer ya wakati wa macho .

Optical nyuzi inaweza kutumika kama sensorer kupima Strain , joto , shinikizo na kiasi wengine kwa kubadilisha fiber ili mali kwa hatua modulates kiwango , awamu , ubaguzi , wavelength , au transit wakati wa mwanga katika nyuzi. Sensors ambazo hutofautiana ukubwa wa mwanga ni rahisi, kwani tu chanzo rahisi na detector huhitajika. Kipengele muhimu sana cha sensorer vile za fiber optic ni kwamba wanaweza, kama inahitajika, kutoa uhuishaji kusambazwa juu ya umbali wa hadi mita moja. Kwa kulinganisha, vipimo vyenye mno vinaweza kupatikana kwa kuunganisha vipengele vya kuhisi miniaturized na ncha ya fiber. [44] Hizi zinaweza kutekelezwa na teknolojia mbalimbali za micro-na nanofabrication, hivyo kwamba hazizidi mipaka ya microscopic ya ncha ya nyuzi, kuruhusu maombi kama kuingizwa kwenye mishipa ya damu kupitia sindano ya hypodermic.

Sensor ya fiber ya oprinsic hutumia cable ya nyuzi ya macho , kwa kawaida moja ya mode moja, ili kueneza mwanga uliowekwa kwa njia ya sensor isiyo na fiber-au sensor ya umeme iliyounganishwa na transmitter ya macho. Faida kubwa ya sensorer extrinsic ni uwezo wao wa kufikia mahali vinginevyo visivyoweza kupatikana. Mfano ni kipimo cha joto ndani ya ndege injini ya ndege kwa kutumia nyuzi kusambaza mionzi katika mionzi pyrometer nje injini. Sensorer extrinsic inaweza kutumika kwa njia ile ile ya kupima joto la ndani la transfoma vya umeme , ambapo mashamba yenye umeme yenye nguvu hufanya mbinu nyingine za kupima haiwezekani. Sensorer Extrinsic kupima vibration, mzunguko, makazi, kasi, kasi, moment, na kupotosha. Toleo la hali imara ya gyroscope, kwa kutumia kuingilia kwa mwanga, imeandaliwa. Fiber optic gyroscope (FOG) haina sehemu zinazohamia, na hutumia athari ya Sagnac kuchunguza mzunguko wa mitambo.

Matumizi ya kawaida kwa sensorer ya fiber optic inajumuisha mifumo ya usalama ya kugundua intrusion. Nuru hupitishwa pamoja na cable ya fiber optic sensor kuwekwa kwenye uzio, bomba, au cabling mawasiliano, na ishara ya kurudi ni kufuatiliwa na kuchambuliwa kwa ajili ya mvuruguni. Ishara hii ya kurejea inachukuliwa kwa nambari ili kuchunguza mvuruko na safari ya kengele ikiwa uingizaji umetokea.

Fiber za macho zinatumika sana kama vipengele vya sensorer za macho za macho na biosensors za macho. [45]

Power maambukizi

Fiber ya macho inaweza kutumika kupeleka nguvu kwa kutumia kiini cha photovoltaic ili kubadilisha mwanga ndani ya umeme. [46] Wakati njia hii ya maambukizi ya nguvu sio sawa na ya kawaida, ni muhimu sana katika hali ambapo ni muhimu kuwa na conductor ya chuma kama katika matumizi ya karibu na mashine za MRI, ambazo zinazalisha nguvu za magnetic. [47] Mfano mwingine ni kwa ajili ya kuimarisha umeme katika vipengele vya antenna vya juu na vifaa vya kupima vilivyotumiwa katika vifaa vya maambukizi ya high-voltage.

Matumizi mengine ya

Frisbee inaangazwa na fiber optics
Mwanga ulioonekana kutoka nyuzi za macho huangaza mfano ulioonyeshwa

Fiber za macho zina idadi kubwa ya maombi. Wao hutumiwa kama viongozi wa nuru katika matumizi ya matibabu na mengine ambapo mwanga mkali unahitaji kuangaza juu ya lengo bila njia ya wazi ya njia ya kuona. Katika majengo mengine, nyuzi za macho njia ya jua kutoka kwa paa na sehemu nyingine za jengo (angalia optics zisizo za kufikiri ). Taa ya macho-fiber hutumiwa kwa kuangaza katika maombi ya mapambo, ikiwa ni pamoja na ishara , sanaa , vidole na miti ya Krismasi ya bandia. Boutique Swarovski hutumia nyuzi za macho ili kuangaza maonyesho yao ya kioo kutoka pembe nyingi tofauti wakati tu kuajiri moja chanzo chanzo. Fiber ya macho ni sehemu ya ndani ya kuzalisha mwanga wa bidhaa halisi ya LiTraCon .

Matumizi ya fiber ya macho katika taa ya kupamba au usiku

Fiber ya macho pia hutumiwa katika optics ya imaging. Vifungo vyema vya nyuzi hutumiwa, wakati mwingine pamoja na lenses, kwa kifaa cha muda mrefu cha kupiga picha kinachoitwa endoscope , ambacho hutumiwa kutazama vitu kupitia shimo ndogo. Endoscopes ya matibabu hutumiwa kwa taratibu ndogo za uchunguzi au za upasuaji. Endoscopes za viwanda (tazama fibrescope au borescope ) hutumiwa kuchunguza kitu chochote ngumu kufikia, kama vile injini ya ndani ya injini. Microscopes nyingi hutumia vyanzo vyenye fiber mwanga ili kutoa mwanga mkali wa sampuli zilizojifunza.

Katika spectroscopy , vifungo vya nyuzi za macho hutangaza mwanga kutoka kwa spectrometer kwa dutu ambayo haiwezi kuwekwa ndani ya spectrometer yenyewe, ili kuchambua muundo wake. Spectrometer inachambua dutu kwa kupunguza mwanga na kupitia kwao. Kwa kutumia nyuzi, spectrometer inaweza kutumika kujifunza vitu mbali. [48] [49] [50]

Fiber optical doped na baadhi ya nadra-mambo kama vile erbium inaweza kutumika kama faida kati ya laser au macho amplifier . Fiber za macho zilizopo kwa muda mrefu zinaweza kutumika kutoa amplification ya signal kwa kuchagua sehemu fupi ya nyuzi za doped kwenye mstari wa kawaida wa fiber (undoped). Fiber ya doped inakabiliwa na operesheni ya pili ya laser ambayo imeunganishwa kwenye mstari pamoja na wimbi la ishara. Vipande vyote vya mwanga hupitishwa kwa njia ya fiber ya doped, ambayo huhamisha nishati kutoka kwa wimbi la pili la pampu na wimbi la ishara. Mchakato unaosababisha amplification ni kuchochea chafu .

Fiber ya macho pia hutumiwa sana kama kati isiyo ya kawaida. Kioo cha kati kinaunga mkono mwingiliano wa macho usio na nishati, na urefu wa mwingiliano unaowezekana katika fiber huwezesha aina mbalimbali za matukio, ambazo zinaunganishwa kwa programu na uchunguzi wa msingi. [51] Kwa upande mwingine, nyuzinyuzi zisizo na mshikamano zinaweza kuwa na madhara mabaya juu ya ishara za macho, na mara nyingi hatua zinahitajika ili kupunguza madhara kama hayo.

Fiber za macho zilizopigwa na shida ya wavelength hukusanya mwanga wa scintillation katika majaribio ya fizikia .

Vitu vya nyuzi-optic vya handguns, bunduki, na silaha za risasi hutumia vipande vya nyuzi za macho ili kuboresha kuonekana kwa alama kwenye macho.

Kanuni ya utendaji

Maelezo ya jumla ya kanuni za uendeshaji wa nyuzi za macho

Fiber ya macho ni wimbi la mzunguko wa dielectric ( wimbi la mwelekeo usio na maambukizi) ambayo hupeleka mwanga kwenye mhimili wake, kwa mchakato wa kutafakari ndani ya ndani . Fiber ina msingi unaozunguka na safu ya kufunika , ambayo yote ni ya maandishi ya dielectric . [52] Ili kuzuia ishara ya macho katika msingi, index refractive ya msingi lazima kuwa kubwa zaidi kuliko ile ya cladding. Mpaka kati ya msingi na kuunganisha inaweza kuwa ghafla, katika fiber-hatua ya fiber , au taratibu, katika fiber index-graded .

Nambari ya kutafakari

Orodha ya refraction (au index index) ni njia ya kupima kasi ya mwanga katika nyenzo. Mwanga unasafiri kwa kasi zaidi katika utupu , kama vile katika nafasi ya nje. Kasi ya mwanga katika utupu ni kilomita 300,000 (186,000 maili) kwa pili. Ripoti ya refractive ya kati inahesabiwa kwa kugawa kasi ya mwanga katika utupu kwa kasi ya mwanga katika kati. Ripoti ya refractive ya utupu ni 1, kwa ufafanuzi. Feri ya kawaida ya singlemode inayotumiwa kwa mawasiliano ya simu ina kifuniko cha silika safi, na index ya 1.444 saa 1,500 nm, na msingi wa silika ya dope iliyo na index karibu 1,4475. [52] Nambari kubwa ya kukataa, mwanga wa polepole unasafiri katika katikati hiyo. Kutoka kwa habari hii, utawala rahisi wa kidole ni kwamba ishara inayotumia nyuzi ya macho ya mawasiliano itasafiri kilomita karibu 200,000 kwa pili. Ili kuiweka njia nyingine, ishara itachukua milliseconds 5 kusafiri kilomita 1,000 katika fiber. Kwa hiyo simu inayofanywa na nyuzi kati ya Sydney na New York, umbali wa kilomita 16,000, inamaanisha kuwa kuna kuchelewa kwa kiwango cha chini cha milliseconds 80 (kuhusu ya pili) kati ya wito mmoja akisema na mwingine husikia. (Fiber katika kesi hii labda kusafiri njia ndefu, na kutakuwa na ucheleweshaji wa ziada kutokana na uendeshaji wa vifaa vya mawasiliano na mchakato wa encoding na kuandika sauti kwenye fiber).

Jumla ya kutafakari ya ndani

Wakati mwanga wa kusafiri katika katikati ya wingi hupiga mipaka kwenye pembe ya mwinuko (kubwa zaidi kuliko pembe muhimu kwa mipaka), nuru inaonekana kabisa. Hii inaitwa jumla ya kutafakari ndani. Athari hii hutumiwa kwenye nyuzi za macho ili kufungia mwanga katika msingi. Mwanga hutembea kupitia msingi wa nyuzi, ukirudisha nyuma na kuingia mpaka kati ya msingi na kufunika. Kwa sababu mwanga lazima upeleke mipaka kwa angle kubwa kuliko angle muhimu, mwanga tu unaoingia kwenye fiber ndani ya pembe mbalimbali huweza kusafiri chini ya fiber bila kuvuja nje. Aina hii ya pembe huitwa koni ya kukubalika ya fiber. Ukubwa wa mbegu hii ya kukubalika ni kazi ya tofauti ya index ya refractive kati ya msingi wa fiber na kufunika.

Kwa maneno rahisi, kuna angle ya juu kutoka mhimili wa nyuzi ambayo mwanga huweza kuingia nyuzi ili itaenea, au kusafiri, katika msingi wa fiber. Sine ya angle hii ya juu ni namba ya namba (NA) ya fiber. Fiber yenye NA kubwa inahitaji usahihi mdogo kwa kipande na kufanya kazi na fiber kuliko ndogo NA. Fiber moja-mode ina ndogo NA.

Multi-mode fiber

Uenezi wa nuru kupitia fiber mbalimbali za macho .
Laser inakabiliwa na fimbo ya akriliki , ikilinganisha na kutafakari ndani ya mwanga katika fiber mbalimbali ya macho.

Fiber yenye kipenyo kikubwa cha msingi (zaidi ya micrometers 10) inaweza kuchambuliwa na optics jiometri . Fiber hiyo inaitwa fiber mbalimbali-mode , kutoka uchambuzi wa umeme (angalia chini). Katika hatua index mbalimbali mode fiber, rays ya mwanga ni kuongozwa pamoja fiber msingi kwa jumla tafakari ndani. Rays ambazo zinakabiliana na mipaka ya msingi-kufunika kwenye pembe ya juu (kupimwa jamaa na mstari wa kawaida hadi mpaka), kubwa zaidi kuliko pembe muhimu kwa mipaka hii, imeonekana kabisa. Angu muhimu (angle ya chini ya kutafakari kwa ndani ya ndani) imedhamiriwa na tofauti katika index ya refraction kati ya vifaa vya msingi na kufunika. Rays ambazo zinakabiliana na mipaka kwa pembe ya chini zinakataa kutoka kwenye msingi ndani ya kuunganishwa, na hazipatikani nuru na hivyo habari pamoja na fiber. Pembe muhimu huamua angle ya kukubalika ya fiber, mara nyingi huripotiwa kama namba ya namba . Aperture high namba inaruhusu mwanga kueneza fiber katika mionzi yote karibu na axis na kwa pembe mbalimbali, kuruhusu uunganishaji bora wa mwanga ndani ya fiber. Hata hivyo, upungufu huu wa namba huongeza kiasi cha usambazaji kama mionzi katika pembe tofauti na urefu wa njia tofauti na kwa hiyo kuchukua nyakati tofauti ili kuvuka fiber.

Aina za nyuzi za macho.

Katika fiber ya index-index, index ya refraction katika msingi hupungua kwa kasi kati ya mhimili na kufunika. Hii husababisha mionzi nyembamba kupiga vizuri wakati wanapokaribia kufungia, badala ya kutafakari kwa ghafla kutoka kwenye mipaka ya msingi. Njia za kamba zilizopigwa hutawanya utawanyiko wa njia nyingi kwa sababu mionzi ya juu ya pembe hupita zaidi kwa njia ya chini ya index ya msingi, badala ya kituo cha juu. Maelezo ya ripoti huchaguliwa ili kupunguza tofauti katika kasi ya uenezi wa axial ya mionzi mbalimbali katika fiber. Faili hii bora ya index ni karibu sana na uhusiano wa kimapenzi kati ya index na umbali kutoka kwa mhimili.

Single-mode fiber

Mfumo wa fiber moja ya kawaida.
1. Core: kipenyo cha 8 μm
2. Kufungia: 125 μm dia.
3. Buffer: 250 μm dia.
Jacket: 400 μm dia.



Fiber yenye kipenyo cha chini chini ya mara kumi ya urefu wa mwanga unaoenea hauwezi kutumiwa kwa kutumia optics ya kijiometri. Badala yake, inapaswa kuchambuliwa kama muundo wa umeme , kwa ufumbuzi wa equations ya Maxwell kama kupunguzwa kwa equation ya umeme ya umeme . Uchunguzi wa umeme unaweza pia kuhitajika kuelewa tabia kama vile speckle inayotokea wakati uangazaji wa mwanga unaoenea katika fiber mbalimbali. Kama wimbi la mawimbi, nyuzi husaidia modes moja au zaidi iliyoingizwa kwa njia ambayo mwanga unaweza kueneza pamoja na fiber. Fiber inasaidia mode moja tu inaitwa moja-mode au fiber mono-mode . Tabia ya fiber kubwa zaidi ya fiber mbalimbali inaweza pia kutekelezwa kwa kutumia usawa wa wimbi, ambayo inaonyesha kwamba fiber vile inasaidia zaidi ya moja mode ya propagation (kwa hivyo jina). Matokeo ya mfano huo wa fiber mbalimbali hubaliana na utabiri wa optics ya kijiometri, ikiwa msingi wa nyuzi ni kubwa ya kutosha kusaidia zaidi ya modes chache.

Uchunguzi wa mwongozo unaonyesha kwamba nishati ya nishati katika fiber haijafungwa kabisa. Badala yake, hasa katika nyuzi moja-mode, sehemu kubwa ya nishati katika hali ya mipaka inasafiri katika ukanda kama wimbi la evanescent .

Aina ya kawaida ya fiber moja-mode ina kipenyo cha msingi cha micrometers 8-10 na imeundwa kwa matumizi ya karibu na infrared . Mfumo wa mode unategemea wavelength ya mwanga uliotumiwa, ili nyuzi hii inaunga mkono idadi ndogo ya modes ya ziada katika wavelengths inayoonekana. Fiber nyingi-mode, kwa kulinganisha, hutengenezwa na kipenyo cha msingi kama ndogo kama micrometers 50 na kubwa kama mamia ya micrometers. Mzunguko wa kawaida wa V kwa fiber hii inapaswa kuwa chini ya sifuri ya kwanza ya kazi ya Bessel J 0 (takribani 2.405).

Fiber maalum-kusudi

Baadhi ya nyuzi ya macho yenye kusudi maalum hujengwa kwa msingi usio na cylindrical na / au safu ya kufunika, kwa kawaida na sehemu ya msalaba ya mviringo au ya mstatili. Hizi ni pamoja na uhifadhi wa nyuzi na fiber iliyopangwa ili kuzuia uenezaji wa hali ya sanaa ya whispering . Fiber ya kudumisha polarization ni aina ya kipekee ya fiber ambayo hutumiwa kawaida katika sensorer za fiber optic kutokana na uwezo wake wa kudumisha polarization ya mwanga kuingizwa ndani yake.

Fiber ya kioo ya photoniki hufanywa kwa mfano wa kawaida wa tofauti ya index (mara nyingi kwa njia ya mashimo ya cylindrical ambayo huendana na urefu wa fiber). Fiber vile hutumia madhara ya diffraction badala ya au kwa kuongeza kutafakari kwa ndani, ili kuzingatia msingi wa msingi wa fiber. Mali ya fiber yanaweza kulengwa na aina mbalimbali za programu.

Njia za kuzuia

Kuzuia mwanga kwa ZBLAN na nyuzi za nyuzi

Uzuiaji wa fiber optics, unaojulikana kama hasara ya maambukizi, ni kupunguza kiwango cha boriti ya mwanga (au ishara) ikiwa inapita kupitia katikati ya maambukizi. Coefficients ya kuzuia fiber optics kawaida hutumia vitengo vya dB / km kwa njia ya kati kutokana na ubora wa juu wa uwazi wa vyombo vya habari vya kisasa vya maambukizi ya macho. Ya kawaida ni fiber ya silika kioo ambayo inazuia boriti mwanga tukio ndani. Uzuiaji ni jambo muhimu kuzuia maambukizi ya ishara ya digital kwenye umbali mkubwa. Hivyo, uchunguzi mkubwa umekwisha kuzuia uzuiaji na kuongeza ukubwa wa ishara ya macho. Uchunguzi wa upepo umeonyesha kuwa uzuiaji wa nyuzi za macho husababishwa hasa kwa kueneza na kunyonya . Fiber moja ya macho moja inaweza kufanywa kwa hasara ya chini sana. Fiber ya SMF-28 ya Corning, fiber ya kawaida ya moja kwa moja ya wavelengths ya mawasiliano ya simu, ina hasara ya 0.17 dB / km katika 1550 nm. [53] Kwa mfano, urefu wa kilomita 8 wa SMF-28 husafirisha karibu 75% ya nuru saa 1,550 nm. Imebainika kuwa kama maji ya bahari yalikuwa wazi kama fiber, mtu angeweza kuona njia yote hata chini ya Mtoba wa Mariana katika Bahari ya Pasifiki, kina cha miguu 36,000. [54]

Kusambaza nuru

Fikiria maalum
Futa kutafakari

Uenezi wa nuru kupitia msingi wa nyuzi za macho ni msingi wa kutafakari ndani ya mwanga wa mwanga. Nyuso mbaya na isiyo ya kawaida, hata kwenye kiwango cha molekuli, inaweza kusababisha mionzi ya mwanga kuonekana katika maelekezo ya random. Hii inaitwa kutafakari au kutawanyika , na kwa kawaida hujulikana kwa pembe nyingi za kutafakari.

Kuenea kwa nuru hutegemea mwangaza wa mwanga unaotawanyika. Hivyo, mipaka ya mizani ya nafasi ya kujulikana inatokea, kulingana na mzunguko wa wimbi la mwanga wa tukio na mwelekeo wa kimwili (au kiwango cha anga) cha kituo cha kueneza, ambacho ni kawaida kwa namna ya kipengele fulani maalum cha kimuundo. Kwa kuwa nuru inayoonekana ina urefu wa utaratibu wa micrometer moja (vitu milioni moja ya mita) kutawanya itakuwa na vipimo kwa kiwango sawa cha anga.

Kwa hiyo, matokeo ya kuathiriwa kutokana na kuenea kwa kutosha kwa mwanga kwenye nyuso za ndani na interfaces . Katika vifaa vyenye vya fuwele (poly) kama vile metali na keramik, pamoja na pores, wengi wa nyuso za ndani au interfaces ni kwa njia ya mipaka ya nafaka ambayo hutofautiana vidogo vidogo vya utaratibu wa fuwele. Imeonyesha hivi karibuni kwamba ukubwa wa kituo cha kueneza (au mipaka ya nafaka) imepunguzwa chini ya ukubwa wa urefu wa mwanga ulioenea, kuenea hakutokea kwa kiasi kikubwa. Hali hii imetoa uzalishaji wa vifaa vya kauri vyenye uwazi .

Vile vile, kuenea kwa nuru katika fiber ya kioo ya macho husababishwa na makosa ya kiwango cha Masi (mabadiliko ya kipengele) katika muundo wa kioo. Kwa hakika, shule moja inayojitokeza ya mawazo ni kwamba kioo ni tu kikwazo cha hali ya imara ya polycrystalline. Ndani ya mfumo huu, "domains" inayoonyesha digrii mbalimbali za utaratibu wa muda mfupi kuwa vitengo vya ujenzi wa madini na alloys, pamoja na glasi na keramik. Kusambazwa wote katikati na ndani ya nyanja hizi ni kasoro ndogo za miundo ambayo hutoa maeneo bora zaidi ya kueneza kwa nuru. Ufanisi huo huo unaonekana kama moja ya sababu za upeo katika uwazi wa ndani ya misuli ya IR. [55]

Kwa nguvu za macho za juu, kueneza kunaweza pia kusababishwa na michakato ya macho yasiyo ya nishati katika fiber. [56] [57]

Uzoefu wa UV-Vis-IR

Mbali na kueneza kwa mwanga, kupoteza au kupoteza ishara pia kunaweza kutokea kwa sababu ya ngozi ya kuchagua wavelengths maalum, kwa namna inayofanana na inayohusika na kuonekana kwa rangi. Mazingatio ya vifaa vya msingi ni pamoja na elektroni na molekuli kama ifuatavyo:

  • Katika ngazi ya elektroniki, inategemea kama orbitals ya elektroni ni spaced (au "kupimwa") ili waweze kunyonya quantum ya mwanga (au photon) ya urefu wa wimbi au frequency katika ultraviolet (UV) au vyema inayoonekana. Hii ndiyo inaleta rangi.
  • Katika ngazi ya atomiki au ya Masi, inategemea mzunguko wa vibrations ya atomiki au ya molekuli au vifungo vya kemikali, jinsi ambavyo karibu na atomu zake au molekuli ni, na kama atomi au molekuli huonyesha utaratibu wa muda mrefu au sio. Sababu hizi zitaamua uwezo wa nyenzo za kupeleka wavelengths mrefu katika infrared (IR), mbali IR, redio na viwango vya microwave.

Mpangilio wa kifaa chochote cha uwazi kinahitaji uteuzi wa vifaa kulingana na ujuzi wa mali na mapungufu yake. Lattice ngozi tabia aliona katika mikoa ya chini frequency (katikati IR kwa mbali infrared wavelength mbalimbali) kufafanua muda wavelength uwazi kikomo ya nyenzo. Wao ni matokeo ya kupatanisha maingiliano kati ya mzunguko wa vibrations zinazosababisha joto ya atomi na sehemu za molekuli imara na mionzi ya wimbi la mwanga. Kwa hiyo, vifaa vyote vimewekwa na kupunguza maeneo ya ngozi ambayo husababishwa na vibrations ya atomiki na Masi (kuunganishwa kwa kifungo) katika mbali-infrared (> 10 μm).

Kwa hivyo, ngozi nyingi za phononi hutokea wakati phononi mbili au zaidi zinapoingiliana ili kuzalisha muda wa dipole umeme ambao mionzi inaweza kuwa michache. Dipoles hizi zinaweza kunyonya nishati kutokana na mionzi ya tukio, kufikia kuunganishwa kwa kiwango cha juu na mionzi wakati mzunguko ni sawa na hali ya msingi ya vibrational ya dipole ya Masi (kwa mfano Si-O bond) katika infrared mbali, au moja ya harmonics yake.

Kuchukua mwanga wa mwanga wa infrared (IR) kwa nyenzo fulani hutokea kwa sababu mzunguko uliochaguliwa wa wimbi la mwanga unalingana na mzunguko (au nyingi nyingi za mzunguko) ambapo chembe za nyenzo hiyo zinazunguka. Kwa kuwa atomi tofauti na molekuli zina tofauti za asili za vibration, wao huchagua vigezo tofauti (au sehemu za wigo) wa mwanga wa infrared (IR).

Kutafakari na uhamisho wa mawimbi ya mwanga hutokea kwa sababu mzunguko wa mawimbi ya mwanga haufanani na frequency ya asili ya vibration ya vitu. Wakati mwanga wa IR wa mzunguko huu unapiga kitu, nishati ni amaonekana au yanaambukizwa.

Bajeti ya kupoteza

Uzuiaji juu ya kukimbia kwa cable huongezeka kwa kiasi kikubwa kwa kuingizwa kwa viunganisho na splices. Wakati wa kompyuta kuzingatia kupunguzwa (bajeti ya kupoteza) kati ya mtoaji na moja ya mpokeaji ni pamoja na:

  • kupoteza dB kutokana na aina na urefu wa cable fiber optic,
  • kupoteza dB kuletwa na viunganisho, na
  • kupoteza dB kuletwa na splices.

Viunganishi kawaida huanzisha 0.3 dB kwa kiungo kwenye viunganisho vyemavyo. Splices kawaida kuanzisha 0.3 dB kwa splice.

Hasara ya jumla inaweza kuhesabiwa na:

Kupoteza = kupoteza dB kwa kiungo × idadi ya viunganisho + kupoteza dB kwa splice × idadi ya splices + dB kupoteza kwa kilomita × kilomita ya fiber,

ambapo kupoteza dB kwa kilomita ni kazi ya aina ya fiber na inaweza kupatikana katika maelezo ya mtengenezaji. Kwa mfano, kawaida 1550 nm moja ya fiber mode ina hasara ya 0.4 dB kwa kilomita.

Bajeti ya kupoteza kwa mahesabu hutumiwa wakati wa kupima ili kuthibitisha kwamba kupoteza kipimo ni ndani ya vigezo vya kawaida vya uendeshaji.

Uzalishaji

Vifaa vya

Fiber optical glasi ni karibu daima kufanywa kutoka silika , lakini vifaa vingine, kama fluorozirconate , fluoroaluminate , na glasi ya chalcogenide pamoja na vifaa vya fuwele kama safi , hutumiwa kwa muda mrefu wavelength infrared au maombi mengine maalumu. Silika na glasi ya fluoride kawaida huwa na fahirisi za refractive ya karibu 1.5, lakini vifaa vingine kama vile chalcogenides vinaweza kuwa na vigezo vya juu kama 3. Kwa kawaida tofauti kati ya msingi na kufunika ni chini ya asilimia moja.

Fiber ya macho ya plastiki (POF) ni kawaida ya hatua-index nyuzi mbalimbali mode na kipenyo cha msingi cha milimita 0.5 au kubwa. POF kwa kawaida huwa na coefficients ya juu ya kuzuia maji kuliko nyuzi za kioo, 1 dB / m au zaidi, na mipaka hii ya upungufu huweka mipaka mbalimbali ya mifumo ya msingi ya POF.

Silica

Silika inaonyesha maambukizi ya macho mazuri juu ya wavelengths mbalimbali. Katika sehemu ya karibu ya infrared (karibu IR) ya wigo, hasa karibu na 1.5 μm, silika inaweza kuwa na ngozi ya chini ya ngozi na kupoteza hasara ya 0.2 dB / km. Vile vile kupoteza chini inawezekana tu kwa sababu ultra-safi silicon inapatikana, ni muhimu kwa ajili ya viwanda circuits jumuishi na transistors discrete. Uwazi mkubwa katika mkoa wa 1.4-μm unafanikiwa kwa kudumisha ukolezi mdogo wa vikundi vya hydroxyl (OH). Vinginevyo, ukolezi mkubwa wa OH ni bora kwa maambukizi katika eneo la ultraviolet (UV). [58]

Silika inaweza kupatikana kwenye nyuzi kwa joto la juu, na ina mabadiliko makubwa ya kioo . Faida nyingine ni kwamba kuunganisha fusion na kufungwa kwa nyuzi za silika ni sawa. Fiber ya silika pia ina nguvu ya juu ya mitambo dhidi ya kuunganisha na hata kusonga, ikiwa ni kwamba fiber si nene sana na kwamba nyuso zimeandaliwa vizuri wakati wa usindikaji. Hata kuacha (kuvunja) mwisho wa fiber inaweza kutoa nyuso nzuri ya gorofa na shaba inayofaa ya macho. Silika pia ina kiasi kikubwa cha kemikali . Hasa, sio hygroscopic (haina kunyonya maji).

Kioo cha silika kinaweza kupambwa na vifaa mbalimbali. Madhumuni moja ya doping ni kuongeza index refractive (kwa mfano na germanium dioksidi (GeO 2 ) au alumini oxide (Al 2 O 3 )) au kupunguza (kwa mfano na fluorine au boron trioxide (B 2 O 3 )). Doping pia inawezekana kwa ions laser-kazi (kwa mfano, nyuzi za nadra-doped) ili kupata nyuzi za kazi kutumika, kwa mfano, katika fiber amplifiers au maombi ya laser . Yote ya msingi na nyuzi za nyuzi za nyuzi ni kawaida ya doped, ili mkusanyiko mzima (msingi na ukanda) ufanyike kiwanja sawa (kwa mfano kiini cha aluminosilicate , germanosilicate, phosphosilicate au kioo cha borosilicate ).

Hasa kwa nyuzi za kazi, silika safi haifai kioo kizuri sana cha jeshi, kwa sababu inaonyesha umumunyifu wa chini kwa ions za nadra. Hii inaweza kusababisha madhara ya kuzima kutokana na kuunganisha ions dopant. Vipimo vya aluminosilicates vina ufanisi zaidi katika suala hili.

Fiber ya silika pia inaonyesha kizingiti cha juu cha uharibifu wa macho. Mali hii inahakikisha tabia ndogo ya kuvunjika kwa laser. Hii ni muhimu kwa amplifiers nyuzi wakati kutumika kwa ajili ya amplification ya pulses mfupi.

Kwa sababu ya mali hizi nyuzi za nyuzi ni nyenzo za uchaguzi katika matumizi mengi ya macho, kama vile mawasiliano (isipokuwa kwa umbali mfupi sana na fiber ya macho ya plastiki), lasers za nyuzi, amplifiers za fiber, na sensorer za nyuzi-optic. Jitihada kubwa zilizowekwa katika maendeleo ya aina mbalimbali za nyuzi za silika zimeongeza zaidi utendaji wa nyuzi hizo juu ya vifaa vingine. [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66]

Kioo Fluoride

Kioo Fluoride ni darasa la glasi zisizo za oksidi za macho zinazojumuisha fluorides ya metali mbalimbali. Kwa sababu ya viscosity yao ya chini, ni vigumu sana kuepuka kabisa kioo wakati wa kuitengeneza kwa njia ya mpito wa kioo (au kuchora nyuzi kutoka kwenye kiwango kikubwa). Kwa hiyo, ingawa glasi za chuma za fluoride nzito (HMFG) zinaonyesha attenuation ya chini sana ya macho, sio ngumu tu kutengeneza, lakini ni tete sana, na huwa na upinzani mdogo kwa unyevu na mashambulizi mengine ya mazingira. Tabia yao nzuri ni kwamba hawana bendi ya ngozi inayohusishwa na kikundi cha hidroxyl (OH) (3,200-3,600 cm -1 , yaani, 2,777-3,125 nm au 2.78-3.13 μm), ambayo iko karibu na glasi zote za oksidi.

Mfano wa kioo cha chuma cha fluoride nzito ni kundi la kioo la ZBLAN , linalojumuisha zirconium , barium , lanthanum , aluminium , na fluoride ya sodiamu . Matumizi yao ya teknolojia kuu ni kama viungo vya mawimbi vya macho katika fomu ya plane na fiber. Wao ni faida hasa katika katikati ya infrared (2,000-5,000 nm) mbalimbali.

HMFG zilianzishwa awali kwa ajili ya matumizi ya fiber ya macho, kwa sababu hasara ya ndani ya fiber kati ya IR inaweza kuwa chini kuliko ile ya nyuzi za silika, ambazo ni wazi tu hadi 2 μm. Hata hivyo, kupoteza kwa chini vile hakukuwepo katika mazoezi, na udhaifu na gharama kubwa za nyuzi za fluoride ziliwafanya kuwa chini ya bora kama wagombea wa msingi. Baadaye, matumizi ya nyuzi za fluoride kwa ajili ya matumizi mengine mengine yaligundulika. Hizi ni pamoja na spectroscopy ya IR katikati, sensorer fiber optic , thermometry , na imaging . Pia, nyuzi floridi inaweza kutumika kwa kuongozwa lightwave maambukizi katika vyombo vya habari kama vile YAG ( yttrium alumini garnet ) lasers katika 2.9 m, kama inavyotakiwa kwa ajili ya maombi ya matibabu (mfano ophthalmology na meno ). [67] [68]

Kioo cha phosphate

P 4 O 10 muundo wa cage-msingi wa jengo la kioo cha phosphate

Kioo cha phosphate hufanya darasa la glasi za macho zinazojumuisha metaphosphates ya metali mbalimbali. Badala ya tetrahedra ya SiO 4 inayozingatiwa katika glasi za silicate, kizuizi cha kioo hiki ni pentoxide ya phosphorus (P 2 O 5 ), ambayo inalenga angalau aina nne. Zaidi familiar polymorph (tazama mchoro) inajumuisha molekuli ya P 4 O 10.

Miwani ya phosphate inaweza kuwa na faida juu ya glasi za silika kwa nyuzi za macho na mkusanyiko mkubwa wa doping ions ya nadra ya ardhi. Mchanganyiko wa glasidi ya glasidi na kioo cha phosphate ni kioo cha fluorophosphate. [69] [70]

Kioo Chalcogenide

Chalcogens - vipengele katika kikundi cha 16 cha meza ya mara kwa mara - sulfur (S), selenium (Se) na tellurium (Te) - vinavyohusiana na vipengele zaidi vya umeme , kama vile fedha , kuunda chalcogenides . Hizi ni misombo mchanganyiko mzuri sana, kwa kuwa wanaweza kuwa fuwele au amorphous, chuma au semiconducting, na conductors ya ions au elektroni . Kioo kilicho na chalcogenides kinaweza kutumika kufanya nyuzi kwa maambukizi ya mbali ya infrared. [ citation inahitajika ]

Mchakato wa

Preform

Mfano wa mchakato wa uhifadhi wa mvuke wa ndani (ndani) mchakato

Fiber optical ya kawaida hutengenezwa kwa kwanza kujenga kipenyo kikubwa cha "preform" na maelezo ya kina ya ripoti ya refractive, kisha "kuunganisha" preform kuunda nyuzi ndefu, nyembamba macho. Preform kawaida hutengenezwa na mbinu tatu za uhifadhi wa mvuke : ndani ya utupu wa mvuke , utupu wa nje wa mvuke , na kuhifadhi axial ya mvuke . [71]

Pamoja na ndani ya utupu wa mvuke , preform huanza kama tube ya kioo mashimo takriban sentimita 40 (16 in) kwa muda mrefu, ambayo huwekwa kwa usawa na kupokezwa polepole kwa lathe . Gesi kama vile tetrachloride ya silicon (SiCl 4 ) au tetrachloride ya germanium (GeCl 4 ) inakabiliwa na oksijeni mwishoni mwa tube. Gesi hutolewa kwa njia ya kuchoma nje ya hidrojeni, kuleta joto la gesi hadi 1,900 K (1,600 ° C, 3,000 ° F), ambapo tetrachlorides huguswa na oksijeni kuzalisha silika au germania (germanium dioksidi). Wakati hali ya mmenyuko imechaguliwa kuruhusu mmenyuko huu kutokea katika awamu ya gesi katika kiasi cha tube, kinyume na mbinu za mapema ambako majibu yalitokea tu juu ya uso wa kioo, mbinu hii inaitwa uhifadhi wa mvuke ya kemikali (MCVD) .

Chembe za oksidi hutawanya na kutengeneza minyororo ya chembe kubwa, ambayo hatimaye ikaweka kwenye kuta za tube kama suti. Utoaji ni kutokana na tofauti kubwa katika joto kati ya msingi wa gesi na ukuta na kusababisha gesi kushinikiza chembe nje (hii inajulikana kama thermophoresis ). Mwenge huo hutembea hadi chini na chini urefu wa bomba ili kuweka nyenzo sawasawa. Baada ya tochi ilifikia mwisho wa tube, basi hurejeshwa mwanzo wa bomba na chembe zilizowekwa zimetengenezwa ili kuunda safu imara. Utaratibu huu unarudiwa mpaka kiasi cha kutosha cha nyenzo kimewekwa. Kwa kila safu muundo unaweza kubadilishwa kwa kutofautiana muundo wa gesi, na kusababisha udhibiti sahihi wa mali za kumaliza nyuzi za nyuzi.

Nje ya utupu wa mvuke au uhifadhi wa mvuke axial, kioo hutengenezwa na hidrolisisi ya moto , mmenyuko ambayo tetrachloride ya silicon na tetrachloride ya germanium husababishwa na mmenyuko na maji (H 2 O) katika moto wa oksijenijeni . Nje ya mvuke ya kuhifadhiwa kioo huwekwa kwenye fimbo imara, ambayo huondolewa kabla ya usindikaji zaidi. Katika utupu wa axial ya mvuke, hutumiwa fimbo ya mbegu fupi, na preform preous, ambayo urefu wake hauwezi kupunguzwa na ukubwa wa fimbo ya chanzo, hujengwa mwisho wake. Preform porous ni kuunganishwa katika preform wazi, imara kwa inapokanzwa hadi 1,800 K (1,500 ° C, 2,800 ° F).

Sehemu ya msalaba wa nyuzi inayotokana na preform ya D

Fiber ya mawasiliano ya kawaida inatumia preform circular. Kwa baadhi ya programu kama vile nyuzi mbili za kifuniko fomu nyingine inapendekezwa. [72] Katika nyuzi za nyuzi za nyuzi kulingana na nyuzi mbili, fomu ya kutosha inaboresha sababu ya kujaza laser kusukumia .

Kwa sababu ya mvutano wa uso, sura hiyo inafungiwa wakati wa mchakato wa kuchora, na sura ya fiber inayosababisha haina kuzaa mishale ya mkali ya preform. Hata hivyo, kupiga rangi kwa uangalifu wa preform ni muhimu, kwa sababu kasoro yoyote ya uso wa preform huathiri mali na macho ya fiber kusababisha. Hasa, preform ya fiber mtihani inavyoonekana katika takwimu haukupigwa vizuri, na nyufa ni kuonekana na microscope macho confocal.

kuchora

Maandalizi, hata hivyo yalijengwa, yamewekwa kwenye kifaa kinachojulikana kama mnara wa kuchora , ambapo ncha ya preform inakaliwa na fiber ya macho hutolewa nje kama kamba. Kwa kupima upana wa nyuzi za nyuzi, mvutano kwenye fiber unaweza kudhibitiwa ili kudumisha unene wa nyuzi.

Mipako ya

Nuru inaongozwa chini ya msingi wa fiber kwa kuunganisha macho na index ya chini ya refractive ambayo hupiga mwanga katika msingi kwa kutafakari jumla ya ndani.

Kuunganishwa kunafunikwa na buffer inayoilinda kutokana na uharibifu wa unyevu na kimwili. [60] Mchoro wa buffer ni kile kinachoondolewa fiber kwa kukomesha au kuchapisha. Vipako hivi ni composite ya urethane ya urethane ya urethane au vifaa vya polyimide vilivyotumika nje ya fiber wakati wa mchakato wa kuchora. Mipako hulinda miamba ya maridadi ya kioo-juu ya ukubwa wa nywele za kibinadamu-na kuruhusu kuishi vibaya vya viwanda, kupima ushahidi, cabling na ufungaji.

Njia za kuteka za nyuzi za macho za kioo za leo zinatumia mbinu mbili za mipako. Mipako ya ndani ya msingi imetengenezwa kutenda kama mshtuko wa mshtuko ili kupunguza uzuiaji unaosababishwa na microbending. Mipako ya pili ya sekondari inalinda mipako ya msingi dhidi ya uharibifu wa mitambo na vitendo kama kizuizi kwa vikosi vya usambazaji, na inaweza kuwa na rangi ili kutofautisha vipande katika ujenzi wa vifaa vya cable.

Tabaka za mipako ya fiber optic hutumiwa wakati wa kuteka kwa fiber, kwa kasi inakaribia kilomita 100 kwa saa (60 mph). Vipu vya optical nyuzi hutumiwa kwa kutumia moja ya mbinu mbili: mvua-juu-kavu na mvua-juu-mvua . Katika mvua-kavu, fiber hupita kupitia maombi ya mipako ya msingi, ambayo ni kisha kuponywa kwa UV-kisha kupitia maombi ya mipako ya sekondari, ambayo hutolewa. Katika mvua-mvua, fiber hupita kupitia maombi ya msingi na ya sekondari ya mipako, kisha huenda kwa kuponya UV.

Vipu vya optical fiber hutumiwa katika tabaka za makini ili kuzuia uharibifu wa fiber wakati wa kuchora maombi na kuongeza nguvu za fiber na upinzani wa microbend. Fiber zisizo na vyema zitapata nguvu zisizo sare wakati mipako inapanua au mikataba, na inakabiliwa na attenuation kubwa ya ishara. Chini ya mchakato sahihi wa kuchora na mipako, mipako ni makini karibu na fiber, inayoendelea juu ya urefu wa maombi na kuwa na unene wa mara kwa mara.

Vipu vya nyuzi za nyuzi hulinda nyuzi za kioo kutoka kwenye scratches ambazo zinaweza kusababisha uharibifu wa nguvu. Mchanganyiko wa unyevu na scratches huharakisha kuzeeka na kuzorota kwa nguvu za fiber. Wakati fiber inakabiliwa na matatizo ya chini kwa muda mrefu, uchovu wa fiber unaweza kutokea. Kwa muda au hali mbaya, mambo haya yanachanganya kusababisha vidogo vya microscopic katika fiber ya kioo kueneza, ambayo inaweza hatimaye kusababisha kushindwa kwa fiber.

Tabia tatu muhimu za vivuli vya mawimbi vya fiber zinaweza kuathiriwa na hali ya mazingira: nguvu, uzuiaji na upinzani kwa hasara unaosababishwa na microbending. Vipande vya cable vya nyuzi za nje na vifuniko vya buffer hulinda nyuzi ya macho ya kioo kutoka hali ya mazingira ambayo inaweza kuathiri utendaji wa fiber na uimarishaji wa muda mrefu. Ndani, mipako inahakikisha kuaminika kwa ishara inayofanywa na kusaidia kupunguza uzuiaji kutokana na microbending.

Masuala ya manufaa

Ujenzi wa kanda

Fiber ya macho ya macho

Kwa nyuzi za vitendo, kuunganishwa kwa kawaida huvaliwa na mipako ya resin ngumu na safu ya ziada ya buffer , ambayo inaweza kuzunguka zaidi na sahani ya koti , kwa kawaida plastiki. Tabaka hizi zinaongeza nguvu kwenye fiber lakini hazichangia mali zake za mwongozo wa wimbi. Mkutano wa nyuzi za nyuzi wakati mwingine huweka glasi ya "nyeusi" ya mwanga kati ya nyuzi, ili kuzuia mwanga unaovuja nje ya nyuzi moja kuingilia nyingine. Hii inapunguza majadiliano ya msalaba kati ya nyuzi, au hupunguza flare katika maombi ya fiber ya fomu ya picha. [73] [74]

Cables za kisasa zinakuja katika aina nyingi za sheathings na silaha, zilizotengenezwa kwa ajili ya maombi kama vile kuzikwa moja kwa moja katika mitaro, kutengwa kwa voltage, matumizi ya mara mbili kama mistari ya nguvu, [75] [ si kwa kutafakari ] iliyotolewa kwenye daktari, kulia kwa miti ya simu za ndege , ufungaji wa manowari, na kuingizwa katika barabara zilizopigwa. Kadi ya fiber nyingi hutumia mipako ya rangi na / au vitambaa ili kutambua kila aina. Gharama za nyaya ndogo za nyuzi za kupima nyuzi zimepungua sana kutokana na mahitaji makubwa ya fiber kwenye mitambo ya nyumbani (FTTH) huko Japan na Korea ya Kusini.

Cable ya nyuzi inaweza kubadilika sana, lakini hasara ya jadi ya nyuzi huongezeka kwa kiasi kikubwa ikiwa fiber ikotiwa na radius ndogo kuliko karibu 30mm. Hii inajenga tatizo wakati cable inazunguka pande zote au jeraha kuzunguka kijiko, na kufanya mitambo ya FTTX ngumu zaidi. "Fibableable fibers", inayolenga kwenye uingizaji rahisi katika mazingira ya nyumbani, yamewekwa kama ITU-T G.657. Aina hii ya fiber inaweza kuzingirwa na radius chini ya 7.5 mm bila athari mbaya. Vipande vilivyotengenezwa zaidi vimejengwa. [76] Fiber yenye bendable inaweza pia kuwa sugu kwa ufuatiliaji wa nyuzi, ambapo ishara katika fiber inadhibitiwa kwa kuzingatia fiber na kugundua kuvuja. [77]

Kipengele kingine muhimu cha cable ni uwezo wa cable wa kuhimili nguvu inayotumika. Ni teknolojia inayojulikana kama nguvu kubwa ya nguvu inayoelezea nguvu nyingi zinazoweza kutumika kwa cable wakati wa kipindi cha ufungaji.

Vifungu vingine vya fiber optic huimarishwa na uzi wa aramu au vitambaa vya kioo kama mwanachama wa nguvu ya kati. Kwa maneno ya biashara, matumizi ya uzi wa glasi ni gharama kubwa zaidi wakati hakuna hasara katika kudumisha mitambo ya cable. Vitambaa vya kioo pia hulinda msingi wa cable dhidi ya panya na muda mrefu.

Kuondolewa na kuchapisha

Waunganisho wa ST juu ya fiber mbalimbali

Fiber za macho zinaunganishwa na vifaa vya terminal na viunganisho vya nyuzi za nyuzi . Waunganisho hawa ni kawaida ya aina ya kawaida kama vile FC , SC , ST , LC , MTRJ , MPO au SMA . Fiber za macho zinaweza kushikamana na viunganisho au kwa kuiga , yaani, kujiunga na nyuzi mbili pamoja ili kuunda wimbi la mawimbi la kuendelea. Njia ya kuchagua kwa ujumla ni mchanganyiko wa arc fusion , ambayo huyeyuka nyuzi pamoja na arc umeme . Kwa kazi za haraka za kufunga, "kipande cha mitambo" hutumiwa.

Kuchanganya fusion kunafanyika kwa chombo maalumu. Fiber mwisho ni kwanza kupasuka ya mipako yao ya ulinzi polymer (pamoja na Jacket nje imara, kama sasa). Mwisho umeunganishwa (kukata) kwa usahihi wa kusafisha ili kuwafanya perpendicular, na kuwekwa katika wamiliki maalum katika splicer fusion. Kipande cha kawaida hukaguliwa kupitia skrini ya kutazama ili kutazama vipande kabla na baada ya kipande. Splicer hutumia motors ndogo ili kuunganisha nyuso za mwisho pamoja, na hutoa cheche ndogo kati ya electrodes kwenye pengo ili kuchoma vumbi na unyevu. Kisha splicer huzalisha cheche kubwa ambacho huwafufua joto juu ya kiwango cha kiwango cha kioo, na kuunganisha mwisho pamoja. Eneo na nishati ya cheche hudhibitiwa kwa uangalifu ili msingi wa kusokotwa na kuunganisha usiingize, na hii inapunguza hasara ya macho. Ukadiriaji wa upotevu wa splice hupimwa na splicer, kwa kuelekeza nuru kupitia kuunganisha kwa upande mmoja na kupima mwanga unachovuja kutoka kwa kufunika kwa upande mwingine. Hasara ya kipande chini ya 0.1 dB ni ya kawaida. Ugumu wa mchakato huu hufanya fiber kupiga magumu zaidi kuliko kuiga waya za shaba.

Mitambo ya nyuzi za mitambo imeundwa kuwa ya haraka na rahisi kufunga, lakini bado kuna haja ya kuvua, kusafisha makini na kusafisha usahihi. Fiber mwisho ni iliyokaa na uliofanyika pamoja na sleeve ya usahihi, mara kwa mara kutumia gel wazi inayofanana gel ambayo inaboresha maambukizi ya mwanga katika pamoja. Viungo hivyo huwa na hasara kubwa ya macho na sio imara kuliko vipande vya fusion, hasa ikiwa gel hutumiwa. Mbinu zote za kuchapisha zinahusisha kufunga kifungo kinacho kulinda kipande.

Fibers zimekamilika katika viunganisho vinavyoshikilia mwisho wa fiber kwa usahihi na salama. Kiunganishi cha fiber-optic kimsingi ni pipa ya cylindrical imara iliyozungukwa na sleeve ambayo inashikilia pipa katika tundu yake ya kuunganisha. Utaratibu wa kuunganisha unaweza kushinikiza na kubofya , kugeuka na latch ( mlima wa bayonet ), au kuingia ndani ( kufungwa ). Pipa ni kawaida ya kuhamia ndani ya sleeve, na inaweza kuwa na ufunguo unaozuia pipa na nyuzi kutoka kuzunguka kama viunganisho vinavyopigwa.

Kontakt kawaida imewekwa kwa kuandaa mwisho wa fiber na kuiingiza ndani ya mwili wa kontakt. Kuweka kwa haraka ya adhesive kwa kawaida hutumiwa kushikilia fiber salama, na ufumbuzi wa matatizo hutumiwa nyuma. Mara baada ya seti ya wambiso, mwisho wa nyuzi hupigwa kwa kumaliza kioo. Maandishi mbalimbali ya Kipolishi hutumiwa, kulingana na aina ya fiber na maombi. Kwa fiber moja-mode, fiber mwisho ni kawaida kupunjwa na curvature kidogo ambayo hufanya connectors mated kugusa tu katika cores zao. Hii inaitwa kuwasiliana kimwili (PC) polish. Upeo wa uso unaweza kupigwa kwa pembe, ili uwezekano wa kuwasiliana kimwili (APC) . Uhusiano huo una upotevu mkubwa zaidi kuliko uhusiano wa PC, lakini umepungua sana kutafakari tena, kwa sababu mwanga unaoonekana kutoka kwa uso wa angled uvujaji nje ya msingi wa fiber. Ishara ya kupoteza ishara ya nguvu inaitwa hasara ya pengo . Fomu ya APC ina mwisho wa kutafakari nyuma hata wakati imekatika.

Katika miaka ya 1990, kusitisha nyuzi za fiber optic kulikuwa na kazi kubwa. Idadi ya sehemu kwa kila kiungo, kupiga rangi ya nyuzi, na haja ya tanuri-kupika epoxy katika kila kiunganisho kilichofanywa chukua feri za fiber optic. Leo, aina nyingi za viunganisho zina kwenye soko ambalo hutoa rahisi, njia za chini za kazi za kuimarisha nyaya. Baadhi ya viunganisho maarufu hupandwa kabla ya kiwanda, na hujumuisha gel ndani ya kontakt. Hatua hizo mbili husaidia kuokoa fedha kwenye kazi, hasa katika miradi mikubwa. Fimbo inafanywa kwa urefu uliohitajika, ili uwe karibu na kipande kilichopigwa tayari ndani ya kontakt. Gel inazunguka sehemu ambapo vipande viwili vinakutana ndani ya kontakt kwa kupoteza kidogo kidogo. [ inahitajika ] Utendaji wa muda mrefu wa gel ni uchunguzi wa kubuni, hivyo kwa ajili ya mitambo inayohitajika, vifuniko vya nguruwe kabla ya polisi ya urefu wa kutosha ili kufikia kituo cha kwanza cha fusion ni kawaida njia iliyo salama ambayo inapunguza kazi ya tovuti.

Free-nafasi coupling

Mara nyingi ni muhimu kuunganisha fiber ya macho na fiber nyingine ya macho, au kwa kifaa cha optoelectronic kama vile diode ya mwanga ya kutosha , diode ya laser , au modulator . Hii inaweza kuhusisha ama kuunganisha kwa makini fiber na kuiweka kwenye mawasiliano na kifaa, au inaweza kutumia lens ili kuruhusu kuunganisha juu ya pengo la hewa. Kwa kawaida ukubwa wa fiber mode ni kubwa zaidi kuliko ukubwa wa mode katika diode laser au chip silicon chip . Katika kesi hii fiber iliyopigwa au iliyosababishwa hutumiwa kufanana na usambazaji wa uwanja wa fiber kwa ile ya kipengele kingine. Lens mwishoni mwa fiber inaweza kuundwa kwa kutumia polishing, kukata laser [78] au kuunganisha fusion.

Katika mazingira ya maabara, mwisho wa nyuzi za nyuzi huunganishwa kwa kutumia mfumo wa uzinduzi wa fiber, ambao hutumia lens lengo la mstariko ili kuzingatia mwanga hadi hatua nzuri. Hatua ya tafsiri ya usahihi (meza ndogo ya kuweka nafasi) hutumiwa kuhamisha lens, fiber, au kifaa ili kuruhusu ufanisi wa kupatanisha uwe bora. Vipande vilivyo na kontakt mwishoni hufanya mchakato huu kuwa rahisi sana: kiunganisho kinachukuliwa tu kwenye collimator ya fiberoptic iliyoandaliwa kabla, ambayo ina lens ambayo inafaa kwa usahihi kwa heshima na fiber, au inaweza kubadilishwa. Ili kufikia ufanisi bora wa sindano katika fiber moja-mode, mwelekeo, msimamo, ukubwa na ugawanyo wa boriti lazima wote iwe bora. Kwa mihimili nzuri, ufanisi wa kupatanisha 70 hadi 90% unaweza kupatikana.

Kwa nyuzi za mode-moja zilizopigwa vizuri, boriti iliyotokana ina sura ya karibu ya Gaussia-hata katika shamba la mbali-ikiwa lens nzuri hutumiwa. Lens inahitaji kuwa kubwa ya kutosha ili kuunga mkono upungufu wa nambari kamili ya fiber, na haipaswi kuanzisha upungufu kwenye boriti. Lenses za Aspheric hutumiwa kawaida.

Fiber fuse

Katika intensities ya juu ya macho, juu ya megawati 2 kwa kila sentimita ya mraba, wakati fiber inakabiliwa na mshtuko au kwa ghafla kuharibiwa, fuse fiber inaweza kutokea. Kutafakari kutokana na uharibifu hupunguza fiber mara moja kabla ya mapumziko, na kasoro hii mpya inabakia kutafakari ili uharibifu ueneze nyuma kuelekea transmitter saa mita 1-3 kwa pili (4-11 km / h, 2-8 mph). [79] [80] Mfumo wa udhibiti wa fiber wazi , ambao huhakikisha usalama wa jicho la laser wakati wa fiber iliyovunjika, pia inaweza kuzuia uenezi wa fuse fuse. [81] Katika hali, kama vile nyaya za chini, ambapo viwango vya juu vya nguvu vinaweza kutumiwa bila uhitaji wa udhibiti wa fiber wazi, kifaa cha ulinzi "fiber" kifaa hicho kinaweza kuvunja mzunguko ili kuharibu kiwango cha chini.

Usambazaji wa Chromatic

Index ya refractive ya nyuzi inatofautiana kidogo na mzunguko wa mwanga, na vyanzo vya mwanga sio monochromatic kabisa. Mzunguko wa chanzo cha nuru ya kusambaza ishara pia huongeza bendi ya mzunguko wa mwanga. Hii ina athari kwamba, juu ya umbali mrefu na kwa kasi ya mzunguko wa juu, tofauti za mwanga zinaweza kuchukua mara tofauti kufika kwa mpokeaji, hatimaye kufanya ishara haiwezekani kutambua, na kuhitaji kurudia zaidi. [82] Tatizo hili linaweza kushinda kwa njia kadhaa, ikiwa ni pamoja na matumizi ya fiber ya muda mfupi ambayo ina tofauti ya fragiti ya refractive index.

Angalia pia

  • Borescope
  • Upepo wa cable
  • Data ya cable
  • Iligawanyika kusikia sauti
  • Endoscopy
  • Fiber amplifier
  • Fiber Bragg ruzuku
  • Laser ya nyuzi
  • Fiber pigtail
  • Fiberscope
  • Fiber Channel
  • Optics-index index
  • Kuunganisha chupa
  • Hali ya kuvuja
  • Li-Fi
  • Nuru ya Mwanga
  • Bandwidth ya modali
  • Optical amplifier
  • Mawasiliano ya macho
  • Fiber ya macho ya macho
  • Kontakt Uchunguzi wa nyuzi
  • Ushirikiano wa macho
  • Mtandao wa mesh wa macho
  • Mita ya nguvu ya macho
  • Muhtasari wa kutafakari wakati wa eneo
  • Optoelectronics
  • Sambamba interface macho
  • Fiber ya ki-Photonic-kioo
  • Kurudi hasara
  • Transceiver ndogo ndogo ya sababu ya fomu
  • Solitoni , soliton ya Vector
  • Namba za mawasiliano za manowari
  • Chini ya mduara wa mduara wa nyuzi
  • Kuzunguka macho ya macho-fiber immunoassay (SOFIA)
  • XENPAK

Marejeleo

  1. ^ "Optical Fiber" . www.thefoa.org . The Fiber Optic Association . Retrieved 17 April 2015 .
  2. ^ Senior, John M.; Jamro, M. Yousif (2009). Optical fiber communications: principles and practice . Pearson Education. pp. 7–9. ISBN 013032681X .
  3. ^ "Birth of Fiberscopes" . www.olympus-global.com . Olympus Corporation . Retrieved 17 April 2015 .
  4. ^ Lee, Byoungho (2003). "Review of the present status of optical fiber sensors". Optical Fiber Technology . 9 (2): 57–79. doi : 10.1016/s1068-5200(02)00527-8 .
  5. ^ Senior , pp. 12–14
  6. ^ The Optical Industry & Systems Purchasing Directory . Optical Publishing Company. 1984.
  7. ^ Senior , p. 218
  8. ^ Senior , pp. 234–235
  9. ^ "Narinder Singh Kapany Chair in Opto-electronics" . ucsc.edu.
  10. ^ a b Bates, Regis J (2001). Optical Switching and Networking Handbook . New York: McGraw-Hill. p. 10. ISBN 0-07-137356-X .
  11. ^ Tyndall, John (1870). "Total Reflexion". Notes about Light .
  12. ^ Tyndall, John (1873). "Six Lectures on Light" .
  13. ^ The Birth of Fiber Optics . inventors.about.com
  14. ^ a b c d Hecht, Jeff (2004). City of Light: The Story of Fiber Optics (revised ed.). Oxford University. pp. 55–70. ISBN 9780195162554 .
  15. ^ Hopkins, H. H. & Kapany, N. S. (1954). "A flexible fibrescope, using static scanning". Nature . 173 (4392): 39–41. Bibcode : 1954Natur.173...39H . doi : 10.1038/173039b0 .
  16. ^ Two Revolutionary Optical Technologies . Scientific Background on the Nobel Prize in Physics 2009. Nobelprize.org. 6 October 2009
  17. ^ How India missed another Nobel Prize – Rediff.com India News . News.rediff.com (2009-10-12). Retrieved on 2017-02-08.
  18. ^ DE patent 1254513 , Börner, Manfred, "Mehrstufiges Übertragungssystem für Pulscodemodulation dargestellte Nachrichten.", issued 1967-11-16, assigned to Telefunken Patentverwertungsgesellschaft m.b.H.
  19. ^ US patent 3845293 , Börner, Manfred, "Electro-optical transmission system utilizing lasers"
  20. ^ Lunar Television Camera. Pre-installation Acceptance Test Plan . NASA. 12 March 1968
  21. ^ Hecht, Jeff (1999). City of Light, The Story of Fiber Optics . New York: Oxford University Press . p. 114. ISBN 0-19-510818-3 .
  22. ^ "Press Release — Nobel Prize in Physics 2009" . The Nobel Foundation . Retrieved 2009-10-07 .
  23. ^ Hecht, Jeff (1999). City of Light, The Story of Fiber Optics . New York: Oxford University Press . p. 271. ISBN 0-19-510818-3 .
  24. ^ "1971–1985 Continuing the Tradition" . GE Innovation Timeline . General Electric Company . Retrieved 2012-09-28 .
  25. ^ a b "About the Author – Thomas Mensah" . The Right Stuff Comes in Black . Retrieved 29 March 2015 .
  26. ^ Catania, B., et al. "First Italian Experiment with a Buried Optical Cable." Proc. of 2nd European conference on Optical Fiber Communication. 1976.
  27. ^ Archivio storico Telecom Italia: 15 settembre 1977, Torino, prima stesura al mondo di una fibra ottica in esercizio.
  28. ^ Springroove, il giunto per fibre ottiche brevettato nel 1977 . archiviostorico.telecomitalia.com. Retrieved on 2017-02-08.
  29. ^ Russell, Philip (2003). "Photonic Crystal Fibers". Science . 299 (5605): 358–62. Bibcode : 2003Sci...299..358R . doi : 10.1126/science.1079280 . PMID 12532007 .
  30. ^ "The History of Crystal fiber A/S" . Crystal Fiber A/S . Retrieved 2008-10-22 .
  31. ^ 14 Tbps over a Single Optical Fiber: Successful Demonstration of World's Largest Capacity . Ntt.co.jp (2006-09-29). Retrieved on 2017-02-08.
  32. ^ Bell Labs breaks optical transmission record, 100 Petabit per second kilometer barrier . Phys.org (2009-09-29). Retrieved on 2017-02-08.
  33. ^ NTT Research and Development 2010 Review of Activities | 69.1-Tbit/s Optical Transmission Technology Using Digital Coherent Multilevel QAM Format . Ntt.co.jp (2010). Retrieved on 2017-02-08.
  34. ^ NTT HOME > NTT Press Releases > World Record One Petabit per Second Fiber Transmission over 50-km: Equivalent to Sending 5,000 HDTV Videos per Second over a Single Fiber . Ntt.co.jp (2012-09-20). Retrieved on 2017-02-08.
  35. ^ 14 Tbps over a Single Optical Fiber : Successful Demonstration of World's Largest Capacity – 145 digital high-definition movies transmitted in one second. NTT Press Release. September 29, 2006.
  36. ^ Alfiad, M. S.; et al. (2008). "111 Gb/s POLMUX-RZ-DQPSK Transmission over 1140 km of SSMF with 10.7 Gb/s NRZ-OOK Neighbours" (PDF) . Proceedings ECOC 2008 . pp. Mo.4.E.2.
  37. ^ Yao, S. (2003) "Polarization in Fiber Systems: Squeezing Out More Bandwidth" Archived July 11, 2011, at the Wayback Machine ., The Photonics Handbook, Laurin Publishing, p. 1.
  38. ^ Ciena, JANET Delivers Europe’s First 40 Gbps Wavelength Service 07/09/2007. Retrieved 29 Oct 2009.
  39. ^ Bozinovic, N.; Yue, Y.; Ren, Y.; Tur, M.; Kristensen, P.; Huang, H.; Willner, A. E.; Ramachandran, S. (2013). "Terabit-Scale Orbital Angular Momentum Mode Division Multiplexing in Fibers". Science . 340 (6140): 1545–1548. doi : 10.1126/science.1237861 . PMID 23812709 .
  40. ^ Hecht, Jeff (2011-04-29). "Ultrafast fibre optics set new speed record" . New Scientist . 210 (2809): 24. Bibcode : 2011NewSc.210R..24H . doi : 10.1016/S0262-4079(11)60912-3 . Retrieved 2012-02-26 .
  41. ^ "NEC and Corning achieve petabit optical transmission" . Optics.org. 2013-01-22 . Retrieved 2013-01-23 .
  42. ^ Bell Labs breaks optical transmission record, 100 Petabit per second kilometer barrier Archived October 9, 2009, at the Wayback Machine .. Physorg. September 29, 2009
  43. ^ Siemen's claim to a fiber optic line that cannot be tapped . Retrieved 18 Dec 2009.
  44. ^ Kostovski, G; Stoddart, P. R.; Mitchell, A (2014). "The optical fiber tip: An inherently light-coupled microscopic platform for micro- and nanotechnologies". Advanced Materials . 26 (23): 3798–820. doi : 10.1002/adma.201304605 . PMID 24599822 .
  45. ^ Bănică, Florinel-Gabriel (2012). Chemical Sensors and Biosensors: Fundamentals and Applications . Chichester: John Wiley and Sons. Ch. 18–20. ISBN 978-0-470-71066-1 .
  46. ^ IEEE Spectrum: Electricity Over Glass . IEEE Spectrum. October 2005
  47. ^ Photovoltaic feat advances power over optical fiber – Electronic Products Archived July 18, 2011, at the Wayback Machine .. 06/01/2006
  48. ^ Al Mosheky, Zaid; Melling, Peter J.; Thomson, Mary A. (June 2001). "In situ real-time monitoring of a fermentation reaction using a fiber-optic FT-IR probe" (PDF) . Spectroscopy . 16 (6): 15.
  49. ^ Melling, Peter; Thomson, Mary (October 2002). "Reaction monitoring in small reactors and tight spaces" (PDF) . American Laboratory News .
  50. ^ Melling, Peter J.; Thomson, Mary (2002). "Fiber-optic probes for mid-infrared spectrometry". In Chalmers, John M.; Griffiths, Peter R. Handbook of Vibrational Spectroscopy (PDF) . Wiley.
  51. ^ Govind, Agrawal. Nonlinear Fiber Optics, Fifth Edition . ISBN 0-12-397023-7 .
  52. ^ a b Paschotta, Rüdiger. "Fibers" . Encyclopedia of Laser Physics and Technology . RP Photonics . Retrieved Feb 22, 2015 .
  53. ^ "Corning SMF-28 ULL optical fiber" . Retrieved April 9, 2014 .
  54. ^ Williams, E. A. (ed.) (2007). National Association of Broadcasters Engineering Handbook (Tenth Edition) . Taylor & Francis. pp. 1667–1685 (Chapter 6.10 – Fiber–Optic Transmission Systems, Jim Jachetta). ISBN 978-0-240-80751-5 .
  55. ^ Archibald, P.S. & Bennett, H.E. (1978). "Scattering from infrared missile domes". Opt. Engr . 17 (6): 647. doi : 10.1117/12.7972298 .
  56. ^ Smith, R. G. (1972). "Optical Power Handling Capacity of Low Loss Optical Fibers as Determined by Stimulated Raman and Brillouin Scattering". Applied Optics . 11 (11): 2489–94. Bibcode : 1972ApOpt..11.2489S . doi : 10.1364/AO.11.002489 . PMID 20119362 .
  57. ^ Paschotta, Rüdiger. "Brillouin Scattering" . Encyclopedia of Laser Physics and Technology . RP Photonics.
  58. ^ Skuja, L.; Hirano, M.; Hosono, H.; Kajihara, K. (2005). "Defects in oxide glasses". Physica status solidi (c) . 2 : 15–24. doi : 10.1002/pssc.200460102 .
  59. ^ Glaesemann, G. S. (1999). "Advancements in Mechanical Strength and Reliability of Optical Fibers". Proc. SPIE . CR73 : 1. Bibcode : 1999SPIE.CR73....3G .
  60. ^ a b Kurkjian, Charles R.; Simpkins, Peter G.; Inniss, Daryl (1993). "Strength, Degradation, and Coating of Silica Lightguides". Journal of the American Ceramic Society . 76 (5): 1106–1112. doi : 10.1111/j.1151-2916.1993.tb03727.x .
  61. ^ Kurkjian, C (1988). "Mechanical stability of oxide glasses". Journal of Non-Crystalline Solids . 102 : 71–81. Bibcode : 1988JNCS..102...71K . doi : 10.1016/0022-3093(88)90114-7 .
  62. ^ Kurkjian, C. R.; Krause, J. T.; Matthewson, M. J. (1989). "Strength and fatigue of silica optical fibers". Journal of Lightwave Technology . 7 (9): 1360–1370. Bibcode : 1989JLwT....7.1360K . doi : 10.1109/50.50715 .
  63. ^ Kurkjian, Charles R.; Gebizlioglu, Osman S.; Camlibel, Irfan (1999). Matthewson, M. John, ed. "Strength variations in silica fibers". Proceedings of SPIE . Optical Fiber Reliability and Testing. 3848 : 77. doi : 10.1117/12.372757 .
  64. ^ Skontorp, Arne (2000). Gobin, Pierre F; Friend, Clifford M, eds. "Nonlinear mechanical properties of silica-based optical fibers". Proceedings of SPIE . Fifth European Conference on Smart Structures and Materials. 4073 : 278. doi : 10.1117/12.396408 .
  65. ^ Proctor, B. A.; Whitney, I.; Johnson, J. W. (1967). "The Strength of Fused Silica". Proceedings of the Royal Society A . 297 (1451): 534–557. Bibcode : 1967RSPSA.297..534P . doi : 10.1098/rspa.1967.0085 .
  66. ^ Bartenev, G (1968). "The structure and strength of glass fibers". Journal of Non-Crystalline Solids . 1 : 69–90. Bibcode : 1968JNCS....1...69B . doi : 10.1016/0022-3093(68)90007-0 .
  67. ^ Tran, D.; et al. (1984). "Heavy metal fluoride glasses and fibers: A review". J. Lightwave Technology . 2 (5): 566–586. Bibcode : 1984JLwT....2..566T . doi : 10.1109/JLT.1984.1073661 .
  68. ^ Nee, Soe-Mie F.; Johnson, Linda F.; Moran, Mark B.; Pentony, Joni M.; Daigneault, Steven M.; Tran, Danh C.; Billman, Kenneth W.; Siahatgar, Sadegh (2000). Marker Iii, Alexander J; Arthurs, Eugene G, eds. "Optical and surface properties of oxyfluoride glass". Proceedings of SPIE . Inorganic Optical Materials II. 4102 : 122. doi : 10.1117/12.405276 .
  69. ^ Karabulut, M.; Melnik, E.; Stefan, R; Marasinghe, G. K.; Ray, C. S.; Kurkjian, C. R.; Day, D. E. (2001). "Mechanical and structural properties of phosphate glasses". Journal of Non-Crystalline Solids . 288 : 8–17. Bibcode : 2001JNCS..288....8K . doi : 10.1016/S0022-3093(01)00615-9 .
  70. ^ Kurkjian, C. (2000). "Mechanical properties of phosphate glasses". Journal of Non-Crystalline Solids . 263–264: 207–212. Bibcode : 2000JNCS..263..207K . doi : 10.1016/S0022-3093(99)00637-7 .
  71. ^ Gowar, John (1993). Optical communication systems (2d ed.). Hempstead, UK: Prentice-Hall. p. 209. ISBN 0-13-638727-6 .
  72. ^ Kouznetsov, D.; Moloney, J.V. (2003). "Highly efficient, high-gain, short-length, and power-scalable incoherent diode slab-pumped fiber amplifier/laser". IEEE Journal of Quantum Electronics . 39 (11): 1452–1461. Bibcode : 2003IJQE...39.1452K . doi : 10.1109/JQE.2003.818311 .
  73. ^ "Light collection and propagation" . National Instruments' Developer Zone . National Instruments Corporation. Archived from the original on January 25, 2007 . Retrieved 2007-03-19 .
  74. ^ Hecht, Jeff (2002). Understanding Fiber Optics (4th ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-027828-9 .
  75. ^ "Screening report for Alaska rural energy plan" (PDF) . Alaska Division of Community and Regional Affairs . Archived from the original (PDF) on May 8, 2006 . Retrieved April 11, 2006 .
  76. ^ "Corning announces breakthrough optical fiber technology" (Press release). Corning Incorporated . 2007-07-23. Archived from the original on June 13, 2011 . Retrieved 2013-09-09 .
  77. ^ Olzak, Tom (2007-05-03). "Protect your network against fiber hacks" . Techrepublic . CNET. Archived from the original on 2010-02-17 . Retrieved 2007-12-10 .
  78. ^ "Laser Lensing" . OpTek Systems Inc .
  79. ^ Atkins, R. M.; Simpkins, P. G.; Yablon, A. D. (2003). "Track of a fiber fuse: a Rayleigh instability in optical waveguides" . Optics Letters . 28 (12): 974–976. Bibcode : 2003OptL...28..974A . doi : 10.1364/OL.28.000974 . PMID 12836750 .
  80. ^ Hitz, Breck (August 2003). "Origin of 'fiber fuse' is revealed" . Photonics Spectra . Retrieved 2011-01-23 .
  81. ^ Seo, Koji; et al. (October 2003). "Evaluation of high-power endurance in optical fiber links" (PDF) . Furukawa Review (24): 17–22. ISSN 1348-1797 . Retrieved 2008-07-05 .
  82. ^ G. P. Agrawal, Fiber Optic Communication Systems, Wiley-Interscience, 1997.

Kusoma zaidi

Viungo vya nje