Qu'est-ce que la fibre de noyau creuse (HCF)?
Les fibres optiques à noyau creux sont différentes des fibres optiques en verre massif ou en plastique traditionnel, car leur intérieur est vide et peut être rempli d'air, de gaz inerte ou d'aspirateur. Cette méthode de conception structurelle unique modifie considérablement les caractéristiques de propagation optique des fibres optiques, ce qui leur donne des avantages de performances multiples par rapport aux fibres optiques traditionnelles en verre solide. En raison de la vitesse de propagation plus rapide de la lumière dans l'air par rapport au verre, les fibres optiques à noyau creux ont une latence et des pertes plus faibles par rapport aux fibres optiques traditionnelles. Microsoft Lumensity affirme que sa vitesse de fibre optique creuse est 47% plus rapide que le verre de quartz standard. De plus, les fibres à noyau creuses ne ramassent pas la lumière et peuvent facilement prendre en charge la lumière dans plusieurs bandes telles que O, S, E, C, L, U, etc.
La fibre de noyau creuse, comme la fibre de noyau de verre traditionnelle, se compose de trois parties: noyau, revêtement et revêtement. La principale différence réside dans le noyau et le revêtement. Le cœur de la fibre creuse est l'air, et le revêtement est conçu sur la base de la microstructure, généralement constituée d'une série de minuscules trous d'air disposés dans une structure de type nid d'abeille. Lorsque la lumière est incidente sur l'interface entre le noyau de la fibre et le revêtement, il est fortement dispersé par les trous d'air régulièrement disposés dans le revêtement. Cette diffusion multiple produit une cohérence, permettant aux ondes lumineuses qui rencontrent des longueurs d'onde spécifiques et des angles incidents pour revenir à la couche centrale et continuer à se propager. La fonction de la microstructure consiste à limiter les signaux optiques dans le noyau de la fibre pour la propagation, et les performances des fibres de noyau creux sont principalement déterminées par la microstructure.
La fibre creuse réduit la réfraction de la lumière par le milieu en raison de la propagation de la lumière dans l'air, réduisant ainsi considérablement le retard de transmission. La perte de signal de fibre creuse est nettement inférieure à celle des fibres traditionnelles, ce qui le rend adapté à une transmission ultra longue distance et à la réduction du besoin d'amplificateurs de signal. La fibre de noyau creuse réduit considérablement les effets non linéaires (tels que la modulation d'auto-phase dans la fibre) pendant la transmission optique haute puissance, ce qui le rend largement applicable dans la transmission laser haute puissance et la communication quantique.
Les fibres de noyau creux peuvent être simplement classées en deux catégories en fonction de leur conception de microstructure et de leur principe de travail: les fibres de noyau creux de bande de bande photonique (PBG-HCF) et les fibres de noyau creux anti-résonance (AR-HCF). Le développement de fibres optiques à noyau creux est principalement passé par le processus d'évolution des fibres de bandes photoniques aux fibres anti-résonants.
Bandgap de photons Les fibres de noyau creuse reposent sur la structure cristalline photonique dans le revêtement des fibres pour former une bande interdite photonique pour restreindre la propagation des faisceaux lumineux dans le noyau creux. La différence d'indice de réfraction des cristaux photoniques signifie que le faisceau lumineux ne peut se propager que dans le noyau et ne peut pas fuir dans le revêtement. Cependant, cette structure est sujette aux pertes, avec une perte prévue d'environ 4 dB par kilomètre, ce qui limite son utilisation dans les réseaux à longue distance.
La fibre creuse anti-résonante reflète de manière cohérente la lumière dans les deux sens entre les films en verre tubulaire à l'intérieur de la fibre, confinant la lumière près du noyau de l'air et la transmettant le long de l'axe. Le principe de l'anti-résonance est assez complexe, et certains humains soutiennent qu'elle est similaire à l'interférence du film mince. Ce type de fibre optique utilise le principe de la réflexion anti-résonante et forme une microstructure complexe grâce à une conception structurelle spéciale, comme la conception de plusieurs couches de capillaires spécialement disposés. Cette structure empêche la réflexion totale de la lumière pendant la transmission, et la structure imbriquée des capillaires peut réduire considérablement l'atténuation des fibres optiques à noyau creux.
