Optisko šķiedru savienošana
Lai iegūtu labu savienojuma efektivitāti, fokusētā stara (parasti lāzera stars) raksturlielumi ir jāsaskaņo ar šķiedras parametriem. Vispārējās vadlīnijas ir tādas, ka (1) fokusētajai vietai jābūt salīdzināmai ar kodola lielumu, (2) Fokusētajam staram jābūt serdes centrā, un (3) incidenta konusa leņķim nevajadzētu pārsniegt šķiedras skaitlisko atvērumu Na. Apstākļi (1) un (2) ir parādīti 1. attēla kreisajā pusē, un (3) nosacījums ir parādīts 1. attēla labajā pusē. Multimodu šķiedrām pirmos divus nosacījumus var viegli pielāgot lielā serdes diametra dēļ. Tāpēc savienojuma objektīva saskaņošana ar šķiedras skaitlisko atvērumu NA panāk labu savienojuma efektivitāti multimodu šķiedrās.
No šī viedokļa ir grūtāka problēma ir savienojums ar viena režīma šķiedrām. Vienas režīma šķiedras mazāka serdeņa diametrs prasa vairāk opto mehānisku elementu, lai fokusētā staru kūļa varētu apvienot ar apakšmikrona pozicionēšanas precizitāti. Turklāt incidenta lāzera režīmam jāatbilst šķiedras režīmam. Citiem vārdiem sakot, savienojuma efektivitāte ir atkarīga no ieejas lāzera stara Gausa režīma pārklāšanās un aptuvenā Gausa fundamentālā režīma šķiedras.
1. attēls optiskās savienojuma shematiska diagramma daudzmodu vai viena režīma šķiedrā (pa kreisi). Saslimstības apstākļi multimodu šķiedrā tā, lai gaisma pārplūst (augšējā labajā pusē) un apakšā (apakšējā labajā pusē) šķiedru.
Optisko šķiedru veidi
Daudziem dažādiem optisko šķiedru veidiem var būt ļoti atšķirīgas ģeometrijas, kā parādīts 2. attēlā. Standarta viena režīma šķiedrām, kuras tiek izmantotas sakaros, ir mazi serdes diametri (mazāk nekā 10 mikroni), savukārt daudzmodu šķiedrām ir serdes diametri no sešdesmit līdz vairākiem simtiem mikronu. Daudzmodu šķiedrām var būt pakāpeniski vai pakāpeniski refrakcijas indeksa profili. Bieži ir arī speciālas šķiedras, ieskaitot neobjektīvas saglabājošās šķiedras, lieljaudas transmisijas optisko šķiedru kabeļus, bend-jutīgas šķiedras un šķiedras ārkārtas temperatūrai.
2. attēls. Dažādi šķiedru veidi
Sakarā ar to izplatību un lietderību zemāk sīki aprakstīti divi specifiski speciālo šķiedru veidi: retzemju elements leģētās šķiedras un fotoniskās kristāla šķiedras (PCF).
Retzemju elements leģētās šķiedras: retzemju elements leģētās šķiedras ir īpaši svarīgas šķiedru lāzeriem, jo šīs palīgvielas (piemēram, yb un er-yb kogned) var izmantot kā lāzera pastiprināšanas barotni. Divkāršu klātu retu un zemu elementu leģētu šķiedru izmantošana ļauj efektīvi saskaņot sūkņa staru vai nu ar brīvas telpas fokusēšanu, vai arī ar transmisiju caur citu šķiedru, un šīs leģētās šķiedras var izmantot arī, lai padarītu Bragg režģi (FBG) gaismas jutīgām šķiedrām (lielgabals, kas ir viļņots, kas ir divkāršs.
Augstas kvalitātes FBG var veidot no periodiskā UV gaismas modeļa, kurai ir pakļauta gaismas jutīgā šķiedra (retzemju elementu palīgvielas spēcīgi absorbē UV). Ratiņi veidojas, kad šķiedra tiek pakļauta periodiskiem UV gaismas modeļiem, kurus parasti ģenerē fāzes maska. No ražošanas viedokļa šī izgatavošanas metode ir ātra, uzticama un skaidri pievilcīga. Bragg režģi (FBG) ir spējīgi sasniegt augstu atstarošanos (līdz 99%) virs šaurām viļņu garuma joslām (sk. 3. att.), Kas ir labvēlīgs dobuma spoguļu ģenerēšanai šķiedru lāzeros vai izmantot kā spektrālos filtrus optisko šķiedru sakaru sistēmās.
Fotoniskā kristāla šķiedra (PCF): fotoniskie kristāli ir mikrostrukturēti materiāli, kuros refrakcijas indekss periodiski mainās atkarībā no stāvokļa. PCF šo periodisko variāciju panāk ar regulārām vakancēm vai gaisa caurumiem, kas ir paralēli asij (sk. 2. attēlu). Atšķirībā no parastajām optiskajām šķiedrām, gan serde, gan apšuvums ir izgatavoti no viena un tā paša materiāla. Tāpēc visas viļņojošās īpašības PCF rodas no vakanču klātbūtnes. Režīms ar liela režīma lauka diametru no UV uz IR, ļoti augstu nelinearitāti, un spēju, lai iegūt vērtības NA PCF, plaši izmanto spektroskopijas, metroloģijas, biomedicīnas, attēlveidošanas, telekomunikācijas, rūpniecības apstrādes un aizsardzības lietojumprogrammās.
3. attēls FBG shematiski un reprezentatīvi pārraides un refleksijas spektri.
