Оптоволокно - Optical fiber

Пучок оптических волокон
Бригада оптоволокна устанавливает 432 оптоволоконный кабель под улицами Мидтауна Манхэттена, Нью-Йорк.
А TOSLINK оптоволоконный аудиокабель с красным светом на одном конце передает свет на другой конец
А настенный шкаф содержащие межсоединения оптического волокна. Желтые кабели одномодовые волокна; оранжевый и голубой кабели многомодовые волокна: Волокна OM2 50/125 мкм и OM3 50/125 мкм соответственно.

An оптоволокно (или же волокно в Британский английский ) является гибким, прозрачный волокно сделан Рисование стекло (кремнезем ) или пластика на диаметр немного толще, чем у человеческая прическа.[1] Оптические волокна чаще всего используются как средство передачи света.[а] между двумя концами волокна и находят широкое применение в волоконно-оптическая связь, где они позволяют передачу на большие расстояния и с более высокой пропускная способность (скорость передачи данных), чем электрические кабели. Волокна используются вместо металл провода, потому что сигналы проходят по ним с меньшими затратами потеря; кроме того, волокна невосприимчивы к электромагнитная интерференция, проблема, от которой страдают металлические провода.[2] Волокна также используются для освещение и визуализации, и часто их оборачивают в связки, чтобы их можно было использовать для переноса света или изображений из ограниченного пространства, как в случае фиброскоп.[3] Специально разработанные волокна также используются для множества других применений, некоторые из которых волоконно-оптические датчики и волоконные лазеры.[4]

Оптические волокна обычно включают основной в окружении прозрачного облицовка материал с нижним показатель преломления. Свет удерживается в ядре благодаря явлению полное внутреннее отражение что заставляет волокно действовать как волновод.[5] Волокна, которые поддерживают множество путей распространения или поперечные моды называются многомодовые волокна, а те, которые поддерживают один режим, называются одномодовые волокна (SMF). Многомодовые волокна обычно имеют больший диаметр сердцевины.[6] и используются для линий связи на короткие расстояния и для приложений, где должна передаваться высокая мощность.[7] Одномодовые волокна используются для большинства линий связи длиной более 1000 метров (3300 футов).[нужна цитата ]

Возможность соединения оптических волокон с низкими потерями важна для оптоволоконной связи.[8] Это сложнее, чем соединение электрического провода или кабеля, и требует осторожного раскалывание волокон, точное совмещение сердечников волокна и соединение этих совмещенных сердечников. Для приложений, требующих постоянного подключения сварка обычное дело. В этом методе используется электрическая дуга для плавления концов волокон вместе. Другой распространенный метод - это механическое соединение, где концы волокон удерживаются в контакте за счет механической силы. Временные или полупостоянные соединения выполняются с помощью специализированных соединители оптического волокна.[9]

Область прикладной науки и техники, связанная с проектированием и применением оптических волокон, известна как волоконная оптика. Термин был изобретен индийско-американским физиком Нариндер Сингх Капани, который широко известен как отец волоконной оптики.[10]

История

Даниэль Колладон впервые описал этот «световой фонтан» или «световую трубу» в статье 1842 года, озаглавленной «Об отражении луча света внутри параболического потока жидкости». Эта конкретная иллюстрация взята из более поздней статьи Колладона в 1884 году.

Принцип преломления света, который делает возможным использование волоконной оптики, был впервые продемонстрирован Даниэль Колладон и Жак Бабине в Париж в начале 1840-х гг. Джон Тиндалл включил демонстрацию этого в свои публичные лекции в Лондон, 12 лет спустя.[11] Тиндаль также писал о собственности полное внутреннее отражение во вступительной книге о природе света 1870 г .:[12][13]

Когда свет проходит из воздуха в воду, преломленный луч искривляется к то перпендикуляр... Когда луч переходит от воды к воздуху, он искривляется из перпендикуляр ... Если угол между лучом в воде и перпендикуляром к поверхности больше 48 градусов, луч вообще не выйдет из воды: он будет полностью отражено на поверхности ... Угол, который отмечает предел, где начинается полное отражение, называется предельным углом среды. Для воды этот угол составляет 48 ° 27 ′, для бесцветного стекла - 38 ° 41 ′, а для алмаза - 23 ° 42 ′.

В конце 19-го и начале 20-го веков свет направлялся через изогнутые стеклянные стержни для освещения полостей тела.[14] Практические применения, такие как близкое внутреннее освещение в стоматологии, появились в начале двадцатого века. Передача изображения через трубки была продемонстрирована самостоятельно радиоэкспериментатором. Кларенс Ханселл и пионер телевидения Джон Логи Бэрд в 1920-е гг. В 1930-е гг. Генрих Ламм показал, что можно передавать изображения через пучок оптических волокон без оболочки и использовать его для внутренних медицинских осмотров, но его работа была в значительной степени забыта.[11][15]

В 1953 году голландский ученый Брэм ван Хил [нл ] впервые продемонстрировал передачу изображения через пучки световодов с прозрачной оболочкой.[15] В том же году Гарольд Хопкинс и Нариндер Сингх Капани в Имперский колледж в Лондоне удалось изготовить жгуты для передачи изображения из более чем 10 000 волокон, а затем добиться передачи изображения через жгут длиной 75 см, который объединяет несколько тысяч волокон.[15][16][17] Первый практический полугибкий волоконно-оптический кабель гастроскоп был запатентован Бэзил Хиршовиц, К. Уилбур Петерс и Лоуренс Э. Кертисс, исследователи из университет Мичигана в 1956 году. В процессе разработки гастроскопа компания Curtiss произвела первые стеклянные волокна; предыдущие оптические волокна полагались на воздух или непрактичные масла и воски в качестве материала оболочки с низким коэффициентом преломления.[15]

Капани придумал термин волоконная оптика, написал статью в 1960 г. Scientific American который представил эту тему широкой аудитории и написал первую книгу о новой области.[15][18]

Первую работающую волоконно-оптическую систему передачи данных продемонстрировал немецкий физик. Манфред Бёрнер в Telefunken Исследовательские лаборатории в Ульме в 1965 году, после чего в 1966 году была подана первая заявка на патент на эту технологию.[19][20] В 1968 году НАСА использовало волоконную оптику в телевизионных камерах, отправленных на Луну. В то время использование камер было классифицированный конфиденциально, а сотрудники, работающие с камерами, должны были контролироваться кем-то с соответствующим уровнем допуска.[21]

Чарльз К. Као и Джордж А. Хокхэм британской компании Стандартные телефоны и кабели (STC) были первыми, кто в 1965 году продвигал идею о том, что затухание в оптических волокнах может быть снижена ниже 20 децибелы на километр (дБ / км), что делает волокна практичным средством связи.[22] Они предположили, что затухание в волокнах, доступных в то время, было вызвано примесями, которые можно было удалить, а не фундаментальными физическими эффектами, такими как рассеяние. Они правильно и систематически теоретизировали свойства потерь света для оптического волокна и указали правильный материал для таких волокон -кварцевое стекло с высокой чистотой. Это открытие принесло Као Нобелевская премия по физике в 2009.[23] Критический предел затухания в 20 дБ / км был впервые достигнут в 1970 году исследователями. Роберт Д. Маурер, Дональд Кек, Питер С. Шульц, и Фрэнк Зимар, работающий на американского производителя стекла Corning Glass Works.[24] Они продемонстрировали волокно с ослаблением 17 дБ / км на допинг кварцевое стекло с титан. Несколько лет спустя они произвели волокно с ослаблением всего 4 дБ / км, используя диоксид германия в качестве основного допанта. В 1981 г. General Electric произведены плавленые кварц слитки которые можно было втянуть в нити длиной 25 миль (40 км).[25]

Первоначально высококачественные оптические волокна могли производиться только со скоростью 2 метра в секунду. Инженер-химик Томас Менса присоединилась к Corning в 1983 году и увеличила скорость производства до более чем 50 метров в секунду, сделав оптоволоконные кабели дешевле традиционных медных.[26] Эти нововведения положили начало эре оптоволоконной связи.

Итальянский исследовательский центр CSELT работал с Corning над разработкой практичных волоконно-оптических кабелей, в результате чего в 1977 году в Турине был развернут первый городской волоконно-оптический кабель.[27][28] CSELT также разработал ранний метод сращивания оптических волокон, названный Springroove.[29]

Затухание в современных оптических кабелях намного меньше, чем в электрических медных кабелях, что ведет к магистральным оптоволоконным соединениям с расстояниями повторителей 70–150 километров (43–93 миль). В усилитель на волокне, легированном эрбием, который снизил стоимость волоконно-оптических систем дальней связи за счет сокращения или отказа от оптико-электро-оптических повторителей, был разработан двумя группами под руководством Дэвид Н. Пэйн из Саутгемптонский университет[30][31] и Эммануэль Десурвир в Bell Labs[32] в 1986 и 1987 гг.

Возникающая область фотонные кристаллы привело к разработке в 1991 г. фотонно-кристаллическое волокно,[33] который направляет свет дифракция от периодической структуры, а не путем полного внутреннего отражения. Первые фотонно-кристаллические световоды стали доступны в 2000 году.[34] Волокна на фотонных кристаллах могут нести более высокую мощность, чем обычные волокна, и их свойства, зависящие от длины волны, можно изменять для улучшения характеристик.

Использует

Коммуникация

Основная статья: Волоконно-оптическая связь

Оптическое волокно используется как среда для телекоммуникации и компьютерная сеть потому что он гибкий и его можно связать как кабели. Это особенно выгодно для междугородной связи, потому что Инфракрасный свет распространяется по волокну с гораздо меньшим затухание по сравнению с электричеством в электрических кабелях. Это позволяет преодолевать большие расстояния с небольшим повторители.

В развернутых системах обычно 10 или 40 Гбит / с.[35][36]

За счет использования мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) каждое волокно может нести множество независимых каналов, в каждом из которых используется своя длина волны. Чистая скорость передачи данных (скорость передачи данных без служебных байтов) на волокно - это скорость передачи данных на канал, уменьшенная на служебные данные FEC, умноженная на количество каналов (обычно до 80 в коммерческих плотный WDM систем по состоянию на 2008 г.).

Основные этапы скорости передачи
ДатаВеха
2006111 Гбит / с к NTT.[37][38]
2009100 Пбит / с · км (15,5 Тбит / с по одному волокну длиной 7000 км) от Bell Labs.[39]
2011101 Тбит / с (370 каналов по 273 Гбит / с каждый) на одном ядре.[40]
Январь 2013Передача 1,05 Пбит / с по многожильному оптоволоконному кабелю.[41]
июнь 2013400 Гбит / с по одному каналу в 4-режимном режиме мультиплексирование орбитального углового момента.[42]

Для приложений на малых расстояниях, таких как сеть в офисном здании (см. волокно в офис ), волоконно-оптическая разводка позволяет сэкономить место в кабельных каналах. Это связано с тем, что одно волокно может передавать гораздо больше данных, чем электрические кабели, такие как стандартные. кабель категории 5, который обычно работает со скоростью 100 Мбит / с или 1 Гбит / с.

Волокно также невосприимчиво к электрическим помехам; отсутствуют перекрестные помехи между сигналами в разных кабелях и не возникает шума окружающей среды. Небронированные оптоволоконные кабели не проводят электричество, что делает их полезными для защиты коммуникационного оборудования в высокое напряжение среды, такие как выработка энергии объекты или металлические коммуникационные конструкции, подверженные молния забастовки, а также предотвращение проблем с контуры заземления. Их также можно использовать в среде, где присутствуют взрывоопасные пары, без опасности возгорания. Прослушка (в этом случае, отвод волокна ) является более сложным по сравнению с электрическими соединениями, и существуют концентрические двухжильные волокна, которые считаются защищенными от ответвлений.[нужна цитата ]

Волокна также часто используются для соединения устройств на короткие расстояния. Например, большинство телевизоры высокой четкости предлагают цифровое аудио оптическое соединение. Это позволяет передавать звук поверх света с помощью S / PDIF протокол через оптический TOSLINK связь.

Информация, перемещающаяся внутри оптического волокна, даже невосприимчива к электромагнитные импульсы генерируется ядерными устройствами.[b][нужна цитата ]

В системах медных кабелей используется большое количество меди, и они были предназначены для кража металла, поскольку Сырьевой бум 2000-х.

Датчики

Основная статья: Волоконно-оптический датчик

Волокна находят множество применений в дистанционном зондировании. В некоторых приложениях датчик сам по себе представляет собой оптоволокно. В других случаях оптоволоконный датчик используется для подключения к измерительной системе. В зависимости от области применения может использоваться волокно из-за его небольшого размера или того факта, что электричество требуется в удаленном месте, или потому, что многие датчики могут быть мультиплексированный по длине волокна, используя разные длины волн света для каждого датчика, или измеряя временную задержку, когда свет проходит по волокну через каждый датчик. Время задержки можно определить с помощью такого устройства, как оптический рефлектометр.

Оптические волокна можно использовать в качестве датчиков для измерения напряжение, температура, давление, и другие величины путем модификации волокна так, чтобы измеряемое свойство модулировало интенсивность, фаза, поляризация, длина волны, или время прохождения света в волокне. Датчики, которые изменяют интенсивность света, являются самыми простыми, поскольку требуются только простой источник и детектор. Особенно полезной особенностью таких оптоволоконных датчиков является то, что они могут, при необходимости, обеспечивать распределенное зондирование на расстояниях до одного метра. Напротив, измерения с высокой степенью локализации могут быть обеспечены за счет интеграции миниатюрных чувствительных элементов с кончиком волокна.[43] Они могут быть реализованы с помощью различных технологий микро- и нанообработки, так что они не выходят за микроскопические границы кончика волокна, что позволяет вводить их в кровеносные сосуды с помощью иглы для подкожных инъекций.

Внешние оптоволоконные датчики используют оптоволоконный кабель, обычно многомодовый, для передачи модулированный свет от неволоконного оптического датчика или электронного датчика, подключенного к оптическому передатчику. Основным преимуществом внешних датчиков является их способность достигать труднодоступных мест. Примером может служить измерение температуры внутри самолет реактивные двигатели с помощью волокна для передачи радиация в радиацию пирометр вне двигателя. Внешние датчики могут использоваться таким же образом для измерения внутренней температуры электрические трансформаторы, где крайняя электромагнитные поля настоящее делает невозможным использование других методов измерения. Внешние датчики измеряют вибрацию, вращение, смещение, скорость, ускорение, крутящий момент и кручение. Разработан твердотельный вариант гироскопа, использующий интерференцию света. В волоконно-оптический гироскоп (FOG) не имеет движущихся частей и использует Эффект Саньяка для обнаружения механического вращения.

Обычно волоконно-оптические датчики используют передовые системы безопасности обнаружения вторжений. Свет передается по оптоволоконному сенсорному кабелю, размещенному на заборе, трубопроводе или коммуникационном кабеле, а возвращаемый сигнал отслеживается и анализируется на наличие помех. Этот ответный сигнал обрабатывается в цифровой форме для обнаружения нарушений и срабатывания сигнализации в случае проникновения.

Оптические волокна широко используются в качестве компонентов оптических химических сенсоров и оптических датчиков. биосенсоры.[44]

Передача энергии

Оптическое волокно может использоваться для передачи мощности с помощью фотоэлектрический элемент чтобы преобразовать свет в электричество.[45] Хотя этот метод передачи энергии не так эффективен, как традиционные, он особенно полезен в ситуациях, когда желательно не иметь металлического проводника, как в случае использования рядом с аппаратами МРТ, которые создают сильные магнитные поля.[46] Другие примеры относятся к питанию электроники в антенных элементах большой мощности и измерительных устройствах, используемых в высоковольтном передающем оборудовании.

Другое использование

А фрисби освещается волоконной оптикой
Свет, отраженный от оптического волокна, освещает выставленную модель

Оптические волокна находят широкое применение. Они используются как световоды в медицинских и других приложениях, где яркий свет должен быть направлен на цель без прямой видимости. В некоторых зданиях оптические волокна направляют солнечный свет с крыши в другие части здания (см. не отображающая оптика ). Оптоволоконные лампы используются для освещения в декоративных целях, в том числе приметы, Изобразительное искусство, игрушки и искусственные Новогодние елки. Оптическое волокно является неотъемлемой частью светопропускающего бетонного строительного продукта. LiTraCon.

Оптическое волокно также можно использовать в мониторинг состояния конструкций. Этот тип датчик способен обнаруживать стрессы, которые могут иметь длительное влияние на структуры. Он основан на принципе измерения аналогового затухания.

Использование оптического волокна в декоративной лампе или ночнике

Оптическое волокно также используется в оптике формирования изображений. Связанный пучок волокон используется, иногда вместе с линзами, для создания длинного тонкого устройства визуализации, называемого эндоскоп, который используется для просмотра объектов через небольшое отверстие. Медицинские эндоскопы используются для малоинвазивных исследовательских или хирургических процедур. Промышленные эндоскопы (см. фиброскоп или же бороскоп ) используются для осмотра всего труднодоступного, например, внутренней части реактивного двигателя. Много микроскопы использовать волоконно-оптические источники света для интенсивного освещения исследуемых образцов.

В спектроскопия жгуты оптических волокон пропускают свет от спектрометра к веществу, которое нельзя поместить внутрь самого спектрометра, для анализа его состава. Спектрометр анализирует вещества, отражая свет от них и сквозь них. Используя волокна, спектрометр можно использовать для дистанционного изучения объектов.[47][48][49]

Оптическое волокно допированный с определенными редкоземельные элементы Такие как эрбий может использоваться как получить средний из лазер или же оптический усилитель. Оптические волокна, легированные редкоземельными элементами, могут использоваться для передачи сигнала. усиление путем сращивания короткого участка легированного волокна в обычную (нелегированную) волоконную линию. Легированное волокно с оптической накачкой со второй длиной волны лазера, которая вводится в линию в дополнение к сигнальной волне. Обе длины волн света проходят через легированное волокно, которое передает энергию от второй длины волны накачки к сигнальной волне. Процесс, вызывающий усиление, стимулированное излучение.

Оптическое волокно также широко используется в качестве нелинейной среды. Стеклянная среда поддерживает множество нелинейно-оптических взаимодействий, а большая длина взаимодействия, возможная в волокне, облегчает множество явлений, которые используются для приложений и фундаментальных исследований.[50] И наоборот, нелинейность волокна может оказывать вредное воздействие на оптические сигналы, и часто требуются меры для минимизации таких нежелательных эффектов.

Оптические волокна, легированные сдвигатель длины волны собирать мерцание свет в физические эксперименты.

Волоконно-оптические прицелы Для пистолетов, винтовок и дробовиков используйте отрезки оптического волокна, чтобы улучшить видимость маркировки на прицеле.

Принцип действия

Обзор принципов работы оптического волокна

Оптическое волокно имеет цилиндрическую форму. диэлектрический волновод (непроводящий волновод), пропускающий свет вдоль своей оси, за счет полное внутреннее отражение. Волокно состоит из основной окруженный облицовка слой, оба из которых сделаны из диэлектрик материалы.[51] Чтобы ограничить оптический сигнал в сердечнике, показатель преломления сердцевины должна быть больше, чем у оболочки. Граница между сердечником и оболочкой может быть резкой, в ступенчатое волокно, или постепенно, в волокно с градиентным индексом. Свет можно подавать в оптические волокна с помощью лазеров или светодиодов.

Показатель преломления

Основная статья: Показатель преломления

Показатель преломления (или показатель преломления) - это способ измерения скорость света в материале. Свет распространяется быстрее всего в вакуум, например, в космосе. Скорость света в вакууме составляет около 300 000 километров (186 000 миль) в секунду. Показатель преломления среды рассчитывается путем деления скорости света в вакууме на скорость света в этой среде. Следовательно, показатель преломления вакуума по определению равен 1. Типичное одномодовое волокно, используемое для телекоммуникаций, имеет оболочку из чистого кремнезема с индексом 1,444 на длине волны 1500 нм и сердцевину из легированного диоксида кремния с индексом около 1,4475.[51] Чем больше показатель преломления, тем медленнее распространяется свет в этой среде. Исходя из этой информации, простое практическое правило состоит в том, что сигнал, использующий оптическое волокно для связи, будет распространяться примерно на 200000 единиц. километров в секунду. Другими словами, сигнал займет 5 миллисекунды проехать 1000 километров по волокну. Таким образом, телефонный звонок, передаваемый по оптоволокну между Сиднеем и Нью-Йорком на расстояние 16000 километров, означает, что минимальная задержка составляет 80 миллисекунд (примерно секунды) между тем, когда один звонящий говорит, и другой слышит. (В этом случае волокно, вероятно, будет проходить более длинный маршрут, и возникнут дополнительные задержки из-за переключения оборудования связи и процесса кодирования и декодирования голоса в волокне).

Самое современное оптическое волокно слабо руководящий, что означает, что разница в показателях преломления между сердцевиной и оболочкой очень мала (обычно менее 1%).[52]

Полное внутреннее отражение

Основная статья: Полное внутреннее отражение

Когда свет, движущийся в оптически плотной среде, попадает в границу под большим углом (большим, чем критический угол для границы) свет полностью отражается. Это называется полным внутренним отражением. Этот эффект используется в оптических волокнах для ограничения света в сердцевине. Свет проходит через сердцевину волокна, отражаясь назад и вперед от границы между сердцевиной и оболочкой. Поскольку свет должен падать на границу под углом, превышающим критический угол, только свет, попадающий в волокно в определенном диапазоне углов, может проходить по волокну без утечки. Этот диапазон углов называется приемный конус волокна. Размер этого приемного конуса зависит от разницы показателей преломления между сердцевиной и оболочкой волокна.

Проще говоря, существует максимальный угол от оси волокна, под которым свет может входить в волокно, так что он будет распространяться или перемещаться по сердцевине волокна. В синус этого максимального угла составляет числовая апертура (NA) волокна. Волокно с большей числовой апертурой требует меньшей точности для сращивания и работы, чем волокно с меньшей числовой апертурой. Одномодовое волокно имеет небольшую числовую апертуру.

Многомодовое волокно

Основная статья: Многомодовое оптическое волокно
Распространение света через многомодовое оптическое волокно.
Лазер отскакивает от акрил стержень, иллюстрирующий полное внутреннее отражение света в многомодовом оптоволокне.

Волокно с большим диаметром сердцевины (более 10 микрометров) можно анализировать с помощью геометрическая оптика. Такое волокно называется многомодовое волокно, из электромагнитного анализа (см. ниже). В многомодовом волокне со ступенчатым показателем преломления лучи света направляются вдоль сердцевины волокна за счет полного внутреннего отражения. Лучи, которые встречаются с границей сердцевина-оболочка под большим углом (измеряется относительно линии нормальный к границе), больше критический угол для этой границы полностью отражены. Критический угол (минимальный угол полного внутреннего отражения) определяется разницей в показателях преломления между материалами сердцевины и оболочки. Лучи, которые встречаются с границей под малым углом, преломляются от основной в оболочку и не передают свет и, следовательно, информацию по волокну. Критический угол определяет угол приема волокна, что часто называют числовая апертура. Высокая числовая апертура позволяет свету распространяться вниз по волокну в лучах как близко к оси, так и под разными углами, обеспечивая эффективное попадание света в волокно. Однако эта высокая числовая апертура увеличивает количество разброс как лучи под разными углами имеют разные длина пути и поэтому на прохождение волокна требуется разное время.

Типы оптического волокна.

В волокне с градиентным коэффициентом преломления показатель преломления в сердцевине непрерывно уменьшается между осью и оболочкой. Это заставляет световые лучи плавно изгибаться по мере приближения к оболочке, а не резко отражаться от границы сердцевина-оболочка. Результирующие изогнутые траектории уменьшают многолучевую дисперсию, поскольку лучи с большим углом проходят больше через периферию сердечника с более низким показателем преломления, чем через центр с высоким показателем. Профиль показателя преломления выбирается таким образом, чтобы минимизировать разницу в осевых скоростях распространения различных лучей в волокне. Этот идеальный профиль индекса очень близок к параболический соотношение между индексом и расстоянием от оси.

Одномодовое волокно

Основная статья: Одномодовое оптическое волокно
Структура типичного одномодовое волокно.
1. Сердечник: диаметр 8 мкм.
2. Оболочка: диаметр 125 мкм.
3. Буфер: диаметр 250 мкм.
4. Оболочка: диаметр 400 мкм.

Волокно с диаметром сердцевины примерно в десять раз больше длина волны распространяющегося света нельзя смоделировать с помощью геометрической оптики. Вместо этого ее следует анализировать как структуру электромагнитного волновода путем решения Уравнения Максвелла как сводится к уравнение электромагнитной волны. Электромагнитный анализ может также потребоваться для понимания поведения, например появления пятен, возникающих при последовательный свет распространяется в многомодовом волокне. В качестве оптического волновода волокно поддерживает один или несколько ограниченных поперечные моды по которому свет может распространяться по волокну. Волокно, поддерживающее только один режим, называется одиночный режим или же одномодовое волокно. Поведение многомодового волокна с крупной сердцевиной также можно смоделировать с помощью волнового уравнения, которое показывает, что такое волокно поддерживает более одного режима распространения (отсюда и название). Результаты такого моделирования многомодового волокна приблизительно согласуются с предсказаниями геометрической оптики, если сердцевина волокна достаточно велика, чтобы поддерживать более нескольких мод.

Анализ волновода показывает, что световая энергия в волокне не полностью ограничивается сердцевиной. Вместо этого, особенно в одномодовых волокнах, значительная часть энергии связанной моды проходит через оболочку в виде мимолетная волна.

Самый распространенный тип одномодового волокна имеет диаметр сердцевины 8–10 микрометров и предназначен для использования в ближний инфракрасный. Модовая структура зависит от длины волны используемого света, так что это волокно фактически поддерживает небольшое количество дополнительных мод на видимых длинах волн. Для сравнения, многомодовое волокно производится с диаметром сердцевины от 50 микрометров до сотен микрометров. В нормализованная частота V для этого волокна должно быть меньше первого нуля Функция Бесселя J0 (приблизительно 2,405).

Волокно специального назначения

Некоторые специальные оптические волокна имеют нецилиндрическую сердцевину и / или оболочку, как правило, с эллиптическим или прямоугольным поперечным сечением. К ним относятся сохраняющее поляризацию волокно и волокно, предназначенное для подавления режим шепчущей галереи размножение. Волокно с сохранением поляризации - это уникальный тип волокна, который обычно используется в оптоволоконных датчиках из-за его способности поддерживать поляризацию света, вставленного в него.

Фотонно-кристаллическое волокно изготавливается с регулярным рисунком изменения показателя преломления (часто в виде цилиндрических отверстий, проходящих по длине волокна). Такое волокно использует дифракция эффекты вместо или в дополнение к полному внутреннему отражению для ограничения света сердцевиной волокна. Свойства волокна можно адаптировать к широкому спектру применений.

Механизмы затухания

Экспериментальная кривая затухания многомодового кварцевого волокна с низкими потерями и волокна ZBLAN.
Теоретические спектры потерь (затухание, дБ / км) для оптического волокна из диоксида кремния (пунктирная синяя линия) и типичного оптического волокна ZBLAN (сплошная серая линия) в зависимости от длины волны (микроны).
Основная статья: Прозрачные материалы

Затухание в волоконной оптике, также известное как потеря передачи, представляет собой уменьшение интенсивности светового луча (или сигнала) при его прохождении через среду передачи. Коэффициенты затухания в волоконной оптике обычно используют единицы дБ / км через среду из-за относительно высокого качества прозрачности современных оптических сред передачи. Среда обычно представляет собой стекловолокно из кварцевого стекла, которое ограничивает падающий луч света внутрь. Для приложений, требующих спектральных длин волн, особенно в средней инфракрасной области ~ 2–7 мкм, лучшей альтернативой является фторидные очки Такие как ZBLAN и янФ3. Затухание - важный фактор, ограничивающий передачу цифрового сигнала на большие расстояния. Таким образом, большое количество исследований было направлено как на ограничение ослабления, так и на максимальное усиление оптического сигнала. Фактически, уменьшение затухания в оптических волокнах из кварцевого стекла на четыре порядка за четыре десятилетия (с ~ 1000 дБ / км в 1965 г. до ~ 0,17 дБ / км в 2005 г.), как показано на соседнем изображении (черные треугольные точки; серые стрелки), был результатом постоянного улучшения производственных процессов, чистоты сырья, конструкции преформ и волокон, что позволило этим волокнам приблизиться к теоретическому нижнему пределу затухания. [53] Эмпирические исследования показали, что затухание в оптическом волокне вызывается в первую очередь как рассеяние и поглощение. Одномодовые оптические волокна можно изготавливать с очень низкими потерями. Волокно Corning SMF-28, стандартное одномодовое волокно для телекоммуникационных длин волн, имеет потери 0,17 дБ / км на длине волны 1550 нм.[54] Например, SMF-28 длиной 8 км пропускает почти 75% света на длине волны 1550 нм. Было отмечено, что если бы океанская вода была такой же прозрачной, как волокно, можно было бы увидеть дно даже Марианской впадины в Тихом океане, глубиной 36 000 футов.[55]


Рассеяние света

Зеркальное отражение
Диффузное отражение

Распространение света через сердцевину оптического волокна основано на полном внутреннем отражении световой волны. Шероховатые и неровные поверхности, даже на молекулярном уровне, могут вызывать отражение лучей света в случайных направлениях. Это называется диффузное отражение или же рассеяние, и он обычно характеризуется большим разнообразием углов отражения.

Рассеяние света зависит от длина волны рассеянного света. Таким образом, возникают ограничения для пространственных масштабов видимости в зависимости от частоты падающей световой волны и физического размера (или пространственного масштаба) рассеивающего центра, который обычно имеет форму некоторой конкретной микроструктурной особенности. С видимый свет имеет длину волны порядка одного микрометр Центры рассеяния (одна миллионная метра) будут иметь размеры в аналогичном пространственном масштабе.

Таким образом, затухание возникает из-за некогерентное рассеяние света на внутреннем поверхности и интерфейсы. В (поли) кристаллических материалах, таких как металлы и керамика, помимо пор, большинство внутренних поверхностей или границ раздела имеют форму границы зерен которые разделяют крошечные области кристаллического порядка. Недавно было показано, что когда размер рассеивающего центра (или границы зерен) уменьшается ниже размера длины волны рассеиваемого света, рассеяние больше не происходит в какой-либо значительной степени. Это явление привело к производству прозрачные керамические материалы.

Точно так же рассеяние света в стекловолокне оптического качества вызвано неоднородностями молекулярного уровня (флуктуациями состава) в структуре стекла. Действительно, одна из новых школ мысли состоит в том, что стекло - это просто предельный случай поликристаллического твердого тела. В этих рамках «домены», проявляющие различную степень ближнего порядка, становятся строительными блоками как металлов, так и сплавов, а также стекла и керамики. Как между этими доменами, так и внутри них распределены микроструктурные дефекты, которые обеспечивают наиболее идеальные места для рассеяния света. Это же явление рассматривается как один из ограничивающих факторов прозрачности куполов ИК-ракет.[56]

При высоких оптических мощностях рассеяние также может быть вызвано нелинейными оптическими процессами в волокне.[57][58]

УФ-видимое-ИК-поглощение

В дополнение к рассеянию света, ослабление или потеря сигнала также может происходить из-за избирательного поглощения определенных длин волн, подобно тому, как это отвечает за появление цвета. Основные соображения по материалам включают как электроны, так и молекулы, а именно:

  • На электронном уровне это зависит от того, разнесены ли электронные орбитали (или «квантованы») таким образом, чтобы они могли поглощать квант света (или фотон) определенной длины волны или частоты в ультрафиолетовом (УФ) или видимом диапазонах. Вот что дает начало цвету.
  • На атомном или молекулярном уровне это зависит от частот атомных или молекулярных колебаний или химических связей, от того, насколько плотно упакованы его атомы или молекулы, а также от того, обладают ли атомы или молекулы дальним порядком. Эти факторы будут определять способность материала передавать более длинные волны в инфракрасном (ИК), дальнем инфракрасном, радио- и микроволновом диапазонах.

Конструкция любого оптически прозрачного устройства требует выбора материалов, основанных на знании его свойств и ограничений. В Решетка поглощение Характеристики, наблюдаемые в более низких частотных диапазонах (от среднего до дальнего инфракрасного диапазона длин волн), определяют предел прозрачности материала в длинноволновой области. Они являются результатом интерактивного связь между движениями термически индуцированных колебаний составляющих атомы и молекулы твердой решетки и падающее излучение световой волны. Следовательно, все материалы ограничены ограниченными областями поглощения, вызванными атомными и молекулярными колебаниями (растяжением связей) в дальней инфракрасной области (> 10 мкм).

Таким образом, многофононное поглощение происходит, когда два или более фононов одновременно взаимодействуют с образованием электрических дипольных моментов, с которыми может взаимодействовать падающее излучение. Эти диполи могут поглощать энергию падающего излучения, достигая максимальной связи с излучением, когда частота равна основной колебательной моде молекулярного диполя (например, связи Si – O) в дальней инфракрасной области или одной из его гармоник.

Избирательное поглощение инфракрасного (ИК) света конкретным материалом происходит потому, что выбранная частота световой волны совпадает с частотой (или целым числом, кратным частоте), с которой частицы этого материала вибрируют. Поскольку разные атомы и молекулы имеют разные собственные частоты колебаний, они избирательно поглощают разные частоты (или части спектра) инфракрасного (ИК) света.

Отражение и передача световых волн происходит потому, что частоты световых волн не совпадают с собственными резонансными частотами вибрации объектов. Когда инфракрасный свет этих частот попадает на объект, энергия либо отражается, либо передается.

Бюджет убытков

Основная статья: Бюджет оптической мощности

Затухание на кабельной трассе значительно увеличивается за счет включения соединителей и стыков. При вычислении допустимого затухания (бюджета потерь) между передатчиком и приемником в него включаются:

  • потери в дБ из-за типа и длины оптоволоконного кабеля,
  • потери дБ, вносимые разъемами, и
  • Потери в дБ из-за сращивания.

Разъемы обычно дают 0,3 дБ на разъем на хорошо отполированных разъемах. Соединения обычно вносят менее 0,3 дБ на соединение.

Общий убыток можно рассчитать следующим образом:

Потери = потери в дБ на разъем × количество разъемов + потери в дБ на стык × количество стыков + потери в дБ на километр × километры волокна,

где потери в дБ на километр зависят от типа волокна и могут быть найдены в технических характеристиках производителя. Например, типичное одномодовое волокно с длиной волны 1550 нм имеет потери 0,4 дБ на километр.

Расчетный бюджет потерь используется при тестировании, чтобы подтвердить, что измеренные потери находятся в пределах нормальных рабочих параметров.

Производство

Материалы

Стекловолокно почти всегда изготавливается из кремнезем, но некоторые другие материалы, такие как фторцирконат, фторалюминат, и халькогенидные очки а также кристаллические материалы, такие как сапфир, используются для длинноволнового инфракрасного излучения или других специализированных приложений. Кремнеземные и фторидные стекла обычно имеют показатель преломления около 1,5, но некоторые материалы, такие как халькогениды могут иметь показатели до 3. Обычно разница показателей между сердцевиной и оболочкой составляет менее одного процента.

Пластиковые оптические волокна (POF) обычно представляют собой многомодовые волокна со ступенчатым показателем преломления и диаметром сердцевины 0,5 мм или больше. POF обычно имеют более высокие коэффициенты затухания, чем стеклянные волокна, 1 дБ / м или выше, и это высокое затухание ограничивает диапазон систем на основе POF.

Кремнезем

Кремнезем демонстрирует довольно хорошее оптическое пропускание в широком диапазоне длин волн. в ближний инфракрасный (ближняя ИК) часть спектра, особенно около 1,5 мкм, кремнезем может иметь чрезвычайно низкие потери на поглощение и рассеяние порядка 0,2 дБ / км. Такие удивительно низкие потери возможны только потому, что доступен сверхчистый кремний, необходимый для производства интегральных схем и дискретных транзисторов. Высокая прозрачность в области 1,4 мкм достигается за счет поддержания низкой концентрации гидроксильные группы (ОЙ). В качестве альтернативы высокий уровень ОН концентрация лучше для передачи в ультрафиолетовый (УФ) область.[59]

Кремнезем может быть втянут в волокна при достаточно высоких температурах и имеет довольно широкий диапазон трансформации стекла. Еще одно преимущество состоит в том, что сращивание оплавлением и расщепление волокон диоксида кремния является относительно эффективным. Волокно из диоксида кремния также обладает высокой механической прочностью как на растяжение, так и на изгиб, при условии, что волокно не слишком толстое и поверхность хорошо подготовлена ​​во время обработки. Даже простое скалывание (разрыв) концов волокна может обеспечить идеально ровные поверхности с приемлемым оптическим качеством. Кремнезем также относительно химически инертный. В частности, это не гигроскопичный (не впитывает воду).

Кремнеземное стекло можно легировать различными материалами. Одна из целей допинга - поднять показатель преломления (например, с диоксид германия (Гео2) или оксид алюминия (Al2О3)) или понизить его (например, с помощью фтор или же триоксид бора (B2О3)). Допирование также возможно с помощью лазерно-активных ионов (например, волокон, легированных редкоземельными элементами), чтобы получить активные волокна, которые будут использоваться, например, в волоконных усилителях или лазер Приложения. Как сердцевина волокна, так и оболочка обычно легированы, так что вся сборка (сердцевина и оболочка) фактически состоит из одного и того же соединения (например, алюмосиликат, германосиликат, фосфосиликат или боросиликатное стекло ).

В частности, для активных волокон чистый диоксид кремния обычно не очень подходит для стекла-хозяина, поскольку он демонстрирует низкую растворимость для ионов редкоземельных элементов. Это может привести к эффектам тушения из-за кластеризации ионов допанта. В этом отношении гораздо эффективнее алюмосиликаты.

Волокно из диоксида кремния также демонстрирует высокий порог оптического повреждения. Это свойство обеспечивает низкую склонность к лазерному пробою. Это важно для волоконных усилителей, когда они используются для усиления коротких импульсов.

Благодаря этим свойствам кремнеземные волокна являются предпочтительным материалом для многих оптических приложений, таких как связь (за исключением очень коротких расстояний с пластиковым оптическим волокном), волоконных лазеров, волоконных усилителей и волоконно-оптических датчиков. Большие усилия, приложенные к разработке различных типов волокон из диоксида кремния, еще больше повысили характеристики таких волокон по сравнению с другими материалами.[60][61][62][63][64][65][66][67]

Фтористое стекло

Фтористое стекло это класс безоксидных оптических стекол, состоящих из фториды различных металлы. Из-за их низкого вязкость, полностью избежать кристаллизация при обработке его стеклованием (или вытягивании волокна из расплава). Таким образом, хотя тяжелый металл Фторидные стекла (HMFG) имеют очень низкое оптическое затухание, они не только сложны в производстве, но и довольно хрупки, а также обладают плохой устойчивостью к влаге и другим воздействиям окружающей среды. Их лучшая особенность - отсутствие полосы поглощения, связанной с гидроксил (OH) группа (3,200–3,600 см−1; т.е. 2,777–3,125 нм или 2,78–3,13 мкм), который присутствует почти во всех стеклах на основе оксидов.

Примером фторидного стекла с тяжелым металлом является ZBLAN стеклянная группа, состоящая из цирконий, барий, лантан, алюминий, и натрий фториды. Их основное технологическое применение - это оптические волноводы как в планарной, так и в волоконной форме. Они выгодны, особенно в средний инфракрасный (2000–5000 нм) диапазон.

Изначально HMFG были предназначены для применения в оптических волокнах, потому что собственные потери волокна среднего ИК диапазона в принципе могут быть ниже, чем у кремнеземных волокон, которые прозрачны только до 2 мкм. Однако такие низкие потери никогда не были реализованы на практике, а хрупкость и высокая стоимость фторидных волокон сделали их менее чем идеальными в качестве основных кандидатов. Позже была обнаружена полезность фторидных волокон для различных других применений. К ним относятся средне-ИК спектроскопия, волоконно-оптические датчики, термометрия, и визуализация. Кроме того, фторидные волокна можно использовать для направленной передачи световых волн в таких средах, как YAG (иттрий-алюминиевый гранат ) лазеры при 2,9 мкм, как требуется для медицинских приложений (например, офтальмология и стоматология ).[68][69]

Фосфатное стекло

P4О10 напоминающая клетку структуру - основной строительный блок для фосфатного стекла

Фосфатное стекло представляет собой класс оптических очков, состоящий из метафосфаты из различных металлов. Вместо SiO4 тетраэдры наблюдается в силикатных стеклах, строительным блоком для этого стеклообразователя является пятиокись фосфора (П2О5), который кристаллизуется по крайней мере в четырех различных формах. Самый знакомый полиморф (см. рисунок) состоит из молекул P4О10.

Фосфатные стекла могут быть предпочтительнее кварцевых стекол для оптических волокон с высокой концентрацией легирующих ионов редкоземельных элементов. Смесь фторидного стекла и фосфатного стекла представляет собой фторофосфатное стекло.[70][71]

Халькогенидное стекло

В халькогены - элементы в группа 16 из периодическая таблица - особенно сера (S), селен (Se) и теллур (Te) - реагировать с большим количеством электроположительный элементы, такие как серебро, чтобы сформировать халькогениды. Это чрезвычайно универсальные соединения, поскольку они могут быть кристаллическими или аморфными, металлическими или полупроводниковыми, а также проводниками ионы или же электроны. Стекло, содержащее халькогениды может использоваться для изготовления волокон для передачи в дальней инфракрасной области.[нужна цитата ]

Процесс

Преформа

Иллюстрация модифицированного процесса химического осаждения из паровой фазы (внутри)

Стандартные оптические волокна изготавливаются сначала путем создания «заготовки» большого диаметра с тщательно контролируемым профилем показателя преломления, а затем «вытягивания» заготовки с образованием длинного тонкого оптического волокна. Преформа обычно изготавливается тремя химическое осаждение из паровой фазы методы: внутри парового осаждения, вне парового осаждения, и осевое осаждение из паровой фазы.[72]

С участием внутри парового осажденияпреформа начинается с полой стеклянной трубки длиной примерно 40 сантиметров (16 дюймов), которая размещается горизонтально и медленно вращается на токарный станок. Такие газы как тетрахлорид кремния (SiCl4) или тетрахлорид германия (GeCl4) вводят кислород в конце трубки. Затем газы нагреваются с помощью внешней водородной горелки, в результате чего температура газа достигает 1900 ° С.K (1600 ° C, 3000 ° F), где тетрахлориды реагируют с кислородом с образованием кремнезем или же германия (диоксид германия) частицы. Когда условия реакции выбираются так, чтобы эта реакция могла протекать в газовой фазе по всему объему трубки, в отличие от более ранних методов, где реакция происходила только на поверхности стекла, этот метод называется модифицированное химическое осаждение из паровой фазы (MCVD).

Затем частицы оксида агломерируются с образованием крупных цепочек частиц, которые впоследствии осаждаются на стенках трубы в виде сажи. Осаждение происходит из-за большой разницы температур между газовым ядром и стенкой, заставляющей газ выталкивать частицы наружу (это известно как термофорез ). Затем резак перемещается вверх и вниз по длине трубы для равномерного нанесения материала. После того, как горелка достигает конца трубки, ее возвращают в начало трубки, и осажденные частицы затем плавятся, образуя твердый слой. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет нанесено достаточное количество материала. Состав каждого слоя может быть изменен путем изменения состава газа, что позволяет точно контролировать оптические свойства готового волокна.

При внешнем осаждении из паровой фазы или осевом осаждении из паровой фазы стекло формируется пламенный гидролиз, реакция, в которой тетрахлорид кремния и тетрахлорид германия окисляются при реакции с водой (H2O) в кислородно-водород пламя. При внешнем осаждении из паровой фазы стекло наносится на твердый стержень, который удаляется перед дальнейшей обработкой. При осевом осаждении из паровой фазы короткое посевной стержень используется, и на ее конце создается пористая преформа, длина которой не ограничивается размером стержня источника. Пористую преформу объединяют в прозрачную твердую преформу путем нагрева до примерно 1800 К (1500 ° C, 2800 ° F).

Поперечное сечение волокна, вытянутого из D-образной преформа

Типичное коммуникационное волокно использует круглую заготовку. Для некоторых приложений, таких как волокна с двойной оболочкой другая форма предпочтительна.[73] В волоконные лазеры на основе волокна с двойной оболочкой асимметричная форма улучшает коэффициент заполнения за лазерная накачка.

Из-за поверхностного натяжения форма в процессе вытяжки сглаживается, и форма полученного волокна не воспроизводит острые края преформы. Тем не менее, тщательная полировка преформы важна, поскольку любые дефекты поверхности преформы влияют на оптические и механические свойства получаемого волокна. В частности, преформа для тестового волокна, показанного на рисунке, не была хорошо отполирована, и видны трещины с конфокальной оптический микроскоп.

Рисование

Преформа, независимо от ее конструкции, помещается в устройство, известное как чертежная башня, где наконечник преформы нагревается и оптическое волокно вытягивается в виде нити. Измеряя ширину результирующего волокна, можно контролировать натяжение волокна для поддержания толщины волокна.

Покрытия

Свет направляется вниз по сердцевине волокна через оптическую оболочку с нижним показатель преломления который улавливает свет в ядре за счет полного внутреннего отражения.

Облицовка покрыта буфером, который защищает ее от влаги и физических повреждений.[61] Буферное покрытие - это то, что снимается с волокна для заделки или сращивания. Эти покрытия подвергаются УФ-отверждению. уретанакрилат составной или полиимид материалы, нанесенные на внешнюю сторону волокна в процессе вытяжки. Покрытия защищают очень тонкие пряди стекловолокна размером с человеческий волос и позволяют ему выдерживать суровые условия производства, контрольных испытаний, прокладки кабелей и установки.

В современных процессах вытяжки стекловолокна используется двухслойное покрытие. Внутреннее первичное покрытие призвано действовать как амортизатор, чтобы минимизировать затухание, вызванное микроизгибом. Внешнее вторичное покрытие защищает первичное покрытие от механических повреждений и действует как барьер для боковых сил, и может быть окрашено для различения жил в связанных кабельных конструкциях.

Эти слои волоконно-оптического покрытия наносятся во время вытяжки волокна со скоростью, приближающейся к 100 км в час (60 миль в час). Волоконно-оптические покрытия наносятся одним из двух способов: мокрый по сухому и мокрый по мокрому. В режиме «мокрый по сухому» волокно проходит через первичное покрытие, которое затем отверждается УФ-излучением, а затем через вторичное покрытие, которое затем отверждается. В режиме «мокрый по мокрому» волокно проходит как первичное, так и вторичное покрытие, а затем подвергается УФ-отверждению.

Волоконно-оптические покрытия наносятся концентрическими слоями, чтобы предотвратить повреждение волокна во время вытяжки и максимизировать прочность волокна и сопротивление микроизгибам. Волокно с неравномерным покрытием будет испытывать неравномерные силы при расширении или сжатии покрытия и подвержено большему затуханию сигнала. При надлежащих процессах вытяжки и нанесения покрытия покрытия концентричны вокруг волокна, непрерывны по всей длине нанесения и имеют постоянную толщину.

Толщина покрытия учитывается при расчете напряжения, которое испытывает волокно при различных конфигурациях изгиба.[74] Когда волокно с покрытием наматывается на оправку, напряжение, испытываемое волокном, определяется выражением

,

куда E волокно Модуль для младших, dм - диаметр оправки, dж диаметр оболочки и dc - диаметр покрытия.

В конфигурации двухточечного изгиба волокно с покрытием изгибается в U-образной форме и помещается между канавками двух лицевых панелей, которые сводятся вместе до разрыва волокна. Напряжение в волокне в этой конфигурации определяется выражением

,

куда d расстояние между лицевыми панелями. Коэффициент 1,198 - геометрическая постоянная, связанная с этой конфигурацией.

Волоконно-оптические покрытия защищают стекловолокно от царапин, которые могут привести к снижению прочности. Сочетание влаги и царапин ускоряет старение и ухудшение прочности волокна. Когда волокно подвергается низким напряжениям в течение длительного периода, может возникнуть усталость волокна. Со временем или в экстремальных условиях эти факторы в совокупности вызывают распространение микроскопических дефектов в стекловолокне, что в конечном итоге может привести к повреждению волокна.

Условия окружающей среды могут влиять на три ключевые характеристики волоконно-оптических волноводов: прочность, затухание и устойчивость к потерям, вызванным микроизгибом. Внешний оптоволоконный кабель оболочки и буферные трубки защищают стекловолокно от условий окружающей среды, которые могут повлиять на характеристики волокна и его долговечность. Внутреннее покрытие обеспечивает надежность передаваемого сигнала и помогает минимизировать затухание из-за микроизгибов.

Практические вопросы

Конструкция кабеля

An оптоволоконный кабель
Основная статья: Оптоволоконный кабель

В практических волокнах оболочка обычно покрывается прочным смола покрытие и дополнительная буфер слой, который может быть дополнительно окружен пиджак слой, обычно пластиковый. Эти слои добавляют волокну прочность, но не влияют на его свойства световода. При сборке жестких волокон иногда между волокнами помещают светопоглощающее («темное») стекло, чтобы свет, выходящий из одного волокна, не попадал в другое. Это снижает перекрестный разговор между волокнами или уменьшает вспышка в приложениях для визуализации пучков волокон.[75][76]

Современные кабели выпускаются с широким спектром оболочек и брони, предназначенных для таких применений, как прямое закапывание в траншеях, изоляция высокого напряжения, двойное использование в качестве линий электропередач,[77][неудачная проверка ] установка в кабелепровод, крепление к антенным телефонным столбам, подводная установка и установка на улицах с твердым покрытием. В многожильном кабеле обычно используются цветные покрытия и / или буферы для идентификации каждой жилы. Стоимость малогабаритных кабелей с оптоволоконным креплением на опорах значительно снизилась из-за высокого спроса на волокно в дом (FTTH) в Японии и Южной Корее.

Волоконный кабель может быть очень гибким, но потери в традиционном волокне значительно увеличиваются, если волокно изгибается с радиусом менее 30 мм. Это создает проблему, когда кабель изгибается по углам или наматывается на катушку, в результате чего FTTX установки более сложные. «Гибкие волокна», предназначенные для упрощения установки в домашних условиях, были стандартизированы как ITU-T. G.657. Этот тип волокна можно изгибать с радиусом всего 7,5 мм без вредного воздействия. Были разработаны даже более гибкие волокна.[78]Сгибаемое волокно также может быть устойчивым к взлому, когда сигнал в волокне тайно отслеживается путем изгиба волокна и обнаружения утечки.[79]

Еще одна важная особенность кабеля - способность кабеля выдерживать горизонтально приложенную силу. Технически это называется максимальной прочностью на растяжение, определяющей, какое усилие можно приложить к кабелю во время установки.

Некоторые версии оптоволоконных кабелей усилены арамид пряжа или стекловолокно в качестве посредника член силы. С коммерческой точки зрения использование стеклянной пряжи более рентабельно, при этом не теряется механическая прочность кабеля. Стеклянная пряжа также защищает сердечник кабеля от грызунов и термитов.

Прерывание и сращивание

Разъемы ST на многомодовое волокно

Оптические волокна подключаются к оконечному оборудованию с помощью соединители оптического волокна. Эти разъемы обычно стандартного типа, например FC, SC, ST, LC, MTRJ, MPO или же SMA. Оптические волокна могут быть соединены друг с другом разъемами или постоянно сращивание, то есть соединение двух волокон вместе для образования непрерывного оптического волновода. Общепринятым методом сварки является сварка дуговой сваркой, который плавит концы волокна вместе с электрическая дуга. Для более быстрого крепления используется «механическое соединение».

Сварка оплавлением выполняется с помощью специального инструмента. С концов волокон сначала удаляют защитное полимерное покрытие (а также более прочную внешнюю оболочку, если таковая имеется). Концы расколотый (разрезаются) с помощью точного скалывателя, чтобы сделать их перпендикулярными, и помещаются в специальные держатели в сварочном аппарате. Склейку обычно проверяют через увеличенный экран, чтобы проверить сколы до и после сварки. В сварочном аппарате используются небольшие двигатели для совмещения торцевых поверхностей друг с другом, и между ними возникает небольшая искра. электроды в зазоре сжечь пыль и влагу. Затем сварочный аппарат генерирует большую искру, которая поднимает температуру выше температура плавления стекла, соединив концы вместе навсегда. Местоположение и энергия искры тщательно контролируются, чтобы расплавленная сердцевина и оболочка не смешивались, и это сводит к минимуму оптические потери. Оценка потерь при сварке измеряется сварочным аппаратом, направляя свет через оболочку с одной стороны и измеряя свет, утекающий из оболочки с другой стороны.Типичные потери на сварке менее 0,1 дБ. Сложность этого процесса делает сращивание волокон намного сложнее, чем сращивание медной проволоки.

Механические соединения волокон спроектированы так, чтобы их можно было быстрее и проще установить, но все же существует необходимость в зачистке, тщательной очистке и точном скалывании. Концы волокон выровнены и удерживаются вместе прецизионной гильзой, часто с использованием прозрачного гель-индекс что улучшает передачу света через сустав. Такие соединения обычно имеют более высокие оптические потери и менее надежны, чем соединения оплавлением, особенно если используется гель. Все методы сращивания включают установку корпуса, защищающего сращивание.

Волокна оканчиваются соединителями, которые точно и надежно удерживают конец волокна. Волоконно-оптический соединитель - это, по сути, жесткий цилиндрический корпус, окруженный гильзой, удерживающей ствол в ответном гнезде. Механизм сочленения может быть нажать и щелкнуть, повернуть и защелкнуть (байонет ), или же ввинчивание (резьбовой). Цилиндр обычно может свободно перемещаться внутри втулки и может иметь ключ, который предотвращает вращение цилиндра и волокна при сопряжении разъемов.

Типичный разъем устанавливается путем подготовки конца волокна и вставки его в заднюю часть корпуса разъема. Быстросхватывающийся клей обычно используется для надежной фиксации волокна, а сброс напряжения крепится к задней части. После схватывания клея конец волокна полируется до зеркального блеска. В зависимости от типа волокна и области применения используются различные профили полировки. Для одномодового волокна концы волокна обычно полируются с небольшой кривизной, из-за чего сопрягаемые разъемы соприкасаются только своими сердцевинами. Это называется физический контакт (ПК) полировка. Изогнутая поверхность может быть отполирована под углом, чтобы получить угловой физический контакт (APC) связь. Такие соединения имеют более высокие потери, чем соединения ПК, но значительно уменьшают обратное отражение, поскольку свет, отражающийся от наклонной поверхности, выходит из сердцевины волокна. Результирующая потеря мощности сигнала называется потеря разрыва. Концы волокна APC имеют низкое обратное отражение даже в отсоединенном состоянии.

В 1990-х годах оконцовка оптоволоконных кабелей была трудоемкой. Количество деталей на разъем, полировка волокон и необходимость обжига эпоксидной смолы в каждом разъеме затрудняли заделку оптоволоконных кабелей. Сегодня на рынке представлено множество типов разъемов, которые предлагают более простые и менее трудоемкие способы заделки кабелей. Некоторые из самых популярных разъемов предварительно отполированы на заводе и содержат гель внутри разъема. Эти два шага помогают сэкономить деньги на рабочей силе, особенно на крупных проектах. А раскалывать делается необходимой длины, чтобы максимально приблизиться к полированной детали уже внутри разъема. Гель окружает место встречи двух частей внутри соединителя, что снижает потери света.[нужна цитата ] Долгосрочные эксплуатационные характеристики геля являются предметом рассмотрения при проектировании, поэтому для наиболее требовательных установок предварительно отполированные на заводе кабели достаточной длины для достижения первого кожуха сварного соединения обычно являются наиболее безопасным подходом, который минимизирует трудозатраты на месте.

Муфта свободного пространства

Часто бывает необходимо выровнять оптическое волокно с другим оптическим волокном или с оптоэлектронное устройство например, светодиод, а лазерный диод, или модулятор. Это может включать в себя либо осторожное выравнивание волокна и приведение его в контакт с устройством, либо использование линза чтобы обеспечить сцепление через воздушный зазор. Обычно размер моды волокна намного больше, чем размер моды в лазерном диоде или лазерном диоде. кремниевый оптический чип. В этом случае конический или же линзовое волокно используется для согласования распределения поля моды волокна с другим элементом. Линза на конце волокна может быть сформирована с помощью полировки, лазерной резки.[80] или сварка плавлением.

В лабораторных условиях оголенный конец волокна соединяется с помощью системы ввода волокна, в которой используется объектив микроскопа чтобы сфокусировать свет на точную точку. Точность этап перевода (таблица микропозиционирования) используется для перемещения линзы, волокна или устройства, чтобы оптимизировать эффективность связи. Волокна с соединителем на конце значительно упрощают этот процесс: соединитель просто вставляется в предварительно выровненный оптоволоконный коллиматор, который содержит линзу, которая либо точно позиционируется по отношению к волокну, либо регулируется. Для достижения наилучшей эффективности инжекции в одномодовое волокно необходимо оптимизировать направление, положение, размер и расходимость луча. С хорошими балками может быть достигнута эффективность соединения от 70 до 90%.

При правильно отполированных одномодовых волокнах излучаемый пучок имеет почти идеальную гауссову форму - даже в дальнем поле - если используется хороший объектив. Линза должна быть достаточно большой, чтобы поддерживать полную числовую апертуру волокна, и не должна вводить аберрации в луче. Асферические линзы обычно используются.

Волоконный предохранитель

При высоких оптических интенсивностях более 2 мегаватты на квадратный сантиметр, когда волокно подвергается удару или иным образом внезапно повреждено, волоконный предохранитель может случиться. Отражение от повреждения испаряет волокно непосредственно перед разрывом, и этот новый дефект остается отражающим, так что повреждение распространяется обратно к передатчику со скоростью 1–3 метра в секунду (4–11 км / ч, 2–8 миль в час).[81][82] В открытый контроль волокна система, обеспечивающая лазерная безопасность глаз в случае разрыва волокна также может эффективно остановить распространение плавкого предохранителя волокна.[83] В ситуациях, таких как подводные кабели, где можно использовать высокие уровни мощности без необходимости контроля обрыва волокна, защитное устройство «волоконный предохранитель» на передатчике может разорвать цепь, чтобы свести к минимуму повреждения.

Хроматическая дисперсия

Основная статья: Дисперсия (оптика)

Показатель преломления волокон незначительно меняется в зависимости от частоты света, а источники света не являются полностью монохроматическими. Модуляция источника света для передачи сигнала также немного расширяет полосу частот проходящего света. Это приводит к тому, что на больших расстояниях и при высоких скоростях модуляции разные частоты света могут достигать приемника разное время, что в конечном итоге делает сигнал невозможным для распознавания и требует дополнительных ретрансляторов.[84] Эту проблему можно решить несколькими способами, включая использование волокна относительно короткой длины, имеющего противоположный градиент показателя преломления.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Инфракрасный свет используется в оптоволоконной связи благодаря более низкому затуханию
  2. ^ Эта особенность компенсируется восприимчивостью волокна к гамма-излучению оружия. Гамма-излучение приводит к значительному увеличению оптического затухания во время гамма-всплеска из-за потемнения материала, после чего само волокно излучает яркую световую вспышку при отжиге. Продолжительность отжига и уровень остаточного затухания зависят от материала волокна и его температуры.

Рекомендации

  1. ^ "Оптоволокно". www.thefoa.org. Волоконно-оптическая ассоциация. Получено 17 апреля 2015.
  2. ^ Старший, Джон М .; Джамро, М. Юсиф (2009). Волоконно-оптическая связь: принципы и практика. Pearson Education. С. 7–9. ISBN  978-0130326812.
  3. ^ «Рождение фиброскопов». www.olympus-global.com. Корпорация Олимп. Получено 17 апреля 2015.
  4. ^ Ли, Бёнхо (2003). «Обзор современного состояния волоконно-оптических датчиков». Оптоволоконная технология. 9 (2): 57–79. Bibcode:2003OptFT ... 9 ... 57л. Дои:10.1016 / с 1068-5200 (02) 00527-8.
  5. ^ Старший, стр. 12–14
  6. ^ Справочник по закупкам оптической промышленности и систем. Оптическое Издательство. 1984 г.
  7. ^ Хунспергер (2017-10-19). Фотонные устройства и системы. Рутледж. ISBN  9781351424844.
  8. ^ Старший, п. 218
  9. ^ Старший, стр. 234–235
  10. ^ "Стул Нариндер Сингх Капани в оптоэлектронике". ucsc.edu.
  11. ^ а б Бейтс, Регис Дж (2001). Справочник по оптической коммутации и сети. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. п. 10. ISBN  978-0-07-137356-2.
  12. ^ Тиндаль, Джон (1870). «Полное отражение». Заметки о свете.
  13. ^ Тиндаль, Джон (1873). Шесть лекций о свете. Нью-Йорк: Д. Эпплтон.
  14. ^ Мэри Беллис. «Как была изобретена волоконная оптика». Получено 2020-01-20.
  15. ^ а б c d е Хехт, Джефф (2004). Город света: история волоконной оптики (переработанная ред.). Оксфордский университет. С. 55–70. ISBN  9780195162554.
  16. ^ Хопкинс, Х. Х. и Капани, Н. С. (1954). «Гибкий фиброскоп, использующий статическое сканирование». Природа. 173 (4392): 39–41. Bibcode:1954 г., природа, 173 ... 39 ч.. Дои:10.1038 / 173039b0. S2CID  4275331.
  17. ^ Две революционные оптические технологии. Научное обоснование Нобелевской премии по физике 2009 года. Nobelprize.org. 6 октября 2009 г.
  18. ^ Как Индия пропустила очередную Нобелевскую премию - Rediff.com India News. News.rediff.com (12 октября 2009 г.). Проверено 8 февраля 2017.
  19. ^ Патент DE 1254513, Börner, Manfred, "Mehrstufiges Übertragungssystem für Pulscodemodulation dargestellte Nachrichten.", Выданный 16 ноября 1967 г., переуступленный Telefunken Patentverwertungsgesellschaft m.b.H. 
  20. ^ Патент США 3845293, Бёрнер, Манфред, «Система электрооптической передачи с использованием лазеров» 
  21. ^ Лунная телевизионная камера. План приемочных испытаний перед установкой. НАСА. 12 марта 1968 г.
  22. ^ Хехт, Джефф (1999). Город света, история волоконной оптики. Нью-Йорк: Oxford University Press. п. 114. ISBN  978-0-19-510818-7.
  23. ^ «Пресс-релиз - Нобелевская премия по физике 2009 г.». Нобелевский фонд. Получено 2009-10-07.
  24. ^ Хехт, Джефф (1999). Город света, история волоконной оптики. Нью-Йорк: Oxford University Press. п. 271. ISBN  978-0-19-510818-7.
  25. ^ «1971–1985 Продолжая традиции». Хронология инноваций GE. Компания General Electric. Получено 2012-09-28.
  26. ^ «Об авторе - Томас Менса». Правильный материал - в черном. Получено 29 марта 2015.
  27. ^ Катания Б., Мичетти Л., Тоско Ф, Оккини Е., Сильвестри Л. (1976). «Первый итальянский эксперимент с заглубленным оптическим кабелем» (PDF). Труды 2-й Европейской конференции по оптической связи (II ECOC). Получено 2019-05-03.
  28. ^ Исторический архив Telecom Italia: 15 сентября 1977 г., Турин, прима стесура аль мондо ди уна оттика фибра в эсерцицио.
  29. ^ Springroove, il giunto per fiber ottiche brevettato nel 1977. archiviostorico.telecomitalia.com. Проверено 8 февраля 2017.
  30. ^ Мирс, Р.Дж. и Рики, Л. и Пул, С. и Пейн, Д.Н.: "Низкопороговый перестраиваемый волоконный лазер с непрерывной и модуляцией добротности, работающий на длине волны 1,55 мкм", Электрон. Lett., 1986, 22, с.159–160
  31. ^ Р.Дж. Мирс, Л. Рики, И. М. Джонси и Д. Н. Пейн: «Малошумящий волоконный усилитель, легированный эрбием, на длине волны 1,54 мкм», Электрон. Lett., 1987, 23, с. 1026–1028.
  32. ^ Э. Десурвир, Дж. Симпсон и П.С. Беккер, Волоконный усилитель бегущей волны, легированный эрбием, с высоким коэффициентом усиления, «Письма в оптике», том 12, № 11, 1987, стр. 888–890.
  33. ^ Рассел, Филип (2003). «Волокна фотонного кристалла». Наука. 299 (5605): 358–62. Bibcode:2003Наука ... 299..358R. Дои:10.1126 / science.1079280. PMID  12532007. S2CID  136470113.
  34. ^ "История Crystal Fiber A / S". Кристальное волокно A / S. Получено 2008-10-22.
  35. ^ Яо, С. (2003) «Поляризация в волоконно-оптических системах: сокращение пропускной способности» В архиве 11 июля 2011 г. Wayback Machine, Справочник по фотонике, издательство Laurin Publishing, стр. 1.
  36. ^ Ciena, JANET предоставляет первую в Европе услугу на длине волны 40 Гбит / с В архиве 2010-01-14 на Wayback Machine 09.07.2007. Проверено 29 октября 2009 года.
  37. ^ NTT (29 сентября 2006 г.). «14 Тбит / с по одному оптическому волокну: успешная демонстрация самой большой пропускной способности в мире» (Пресс-релиз). Nippon Telegraph and Telephone. Получено 2017-02-08.
  38. ^ Alfiad, M. S .; и другие. (2008). "Передача POLMUX-RZ-DQPSK 111 Гбит / с на 1140 км SSMF с 10,7 Гбит / с соседями NRZ-OOK" (PDF). Труды ECOC 2008. С. Мо.4.Е.2. Архивировано из оригинал (PDF) на 2013-12-04. Получено 2013-09-17.
  39. ^ Alcatel-Lucent (29 сентября 2009 г.). «Bell Labs побила рекорд оптической передачи, барьер 100 Петабит в секунду на километр». Phys.org (Пресс-релиз). Архивировано из оригинал 9 октября 2009 г.
  40. ^ Хехт, Джефф (2011-04-29). «Сверхбыстрая волоконная оптика установила новый рекорд скорости». Новый ученый. 210 (2809): 24. Bibcode:2011NewSc.210R..24H. Дои:10.1016 / S0262-4079 (11) 60912-3. Получено 2012-02-26.
  41. ^ «NEC и Corning достигли петабитной оптической передачи». Optics.org. 2013-01-22. Получено 2013-01-23.
  42. ^ Божинович, Н .; Yue, Y .; Ren, Y .; Тур, М .; Kristensen, P .; Huang, H .; Виллнер, А. Э .; Рамачандран, С. (2013). "Мультиплексирование с разделением мод в волокнах с орбитальным угловым моментом в терабитном масштабе" (PDF). Наука. 340 (6140): 1545–1548. Bibcode:2013Наука ... 340.1545B. Дои:10.1126 / science.1237861. PMID  23812709. S2CID  206548907.
  43. ^ Костовский, Г; Стоддарт, П. Р .; Митчелл, А (2014). «Наконечник оптического волокна: микроскопическая платформа со световой связью для микро- и нанотехнологий». Современные материалы. 26 (23): 3798–820. Дои:10.1002 / adma.201304605. PMID  24599822.
  44. ^ Бэника, Флоринель-Габриэль (2012). Химические сенсоры и биосенсоры: основы и применение. Чичестер: Джон Уайли и сыновья. Гл. 18–20. ISBN  978-0-470-71066-1.
  45. ^ Анна Басанская (1 октября 2005 г.). «Электричество над стеклом». IEEE Spectrum.
  46. ^ «Фотовольтаика превосходит оптическое волокно - Электронные продукты». ElectronicProducts.com. 2006-06-01. Архивировано из оригинал на 2011-07-18. Получено 2020-09-26.
  47. ^ Аль-Мошеки, Заид; Меллинг, Питер Дж .; Томсон, Мэри А. (июнь 2001 г.). «Мониторинг реакции ферментации в реальном времени с помощью оптоволоконного FT-IR зонда» (PDF). Спектроскопия. 16 (6): 15.
  48. ^ Меллинг, Питер; Томсон, Мэри (октябрь 2002 г.). «Мониторинг реакций в малых реакторах и ограниченных пространствах» (PDF). Новости американской лаборатории.
  49. ^ Меллинг, Питер Дж .; Томсон, Мэри (2002). «Волоконно-оптические зонды для спектрометрии среднего инфракрасного диапазона» (PDF). В Chalmers, John M .; Гриффитс, Питер Р. (ред.). Справочник по колебательной спектроскопии. Вайли.
  50. ^ Говинд, Агравал. Нелинейная волоконная оптика, пятое издание. ISBN  978-0-12-397023-7.
  51. ^ а б Пашотта, Рюдигер. «Волокна». Энциклопедия лазерной физики и техники. RP Photonics. Получено 22 февраля, 2015.
  52. ^ Глоге, Д. (1 октября 1971 г.). «Слабо направляющие волокна». Прикладная оптика. 10 (10): 2252–8. Bibcode:1971ApOpt..10.2252G. Дои:10.1364 / AO.10.002252. PMID  20111311. Получено 31 января 2015.
  53. ^ Козмута, I (2020). Дигонне, Мишель Дж; Цзян, Шибин (ред.). «Преодоление кремнеземного потолка: возможности на основе ZBLAN для приложений фотоники». Цифровая библиотека SPIE: 25. Дои:10.1117/12.2542350. ISBN  9781510633155. S2CID  215789966.
  54. ^ «Волокно Corning SMF-28 ULL». Получено 9 апреля, 2014.
  55. ^ Жачетта, Джим (2007). «6.10 - Волоконно-оптические системы передачи». В Уильямс, Э.А. (ред.). Техническое руководство Национальной ассоциации вещателей (10-е изд.). Тейлор и Фрэнсис. С. 1667–1685. ISBN  978-0-240-80751-5.
  56. ^ Арчибальд, П.С. И Беннетт, Х. (1978). «Рассеяние от инфракрасных ракетных куполов». Опт. Англ.. 17 (6): 647. Bibcode:1978OptEn..17..647A. Дои:10.1117/12.7972298.
  57. ^ Смит, Р. Г. (1972). «Способность оптической мощности оптических волокон с низкими потерями, определяемая с помощью вынужденного комбинационного рассеяния света и рассеяния Бриллюэна». Прикладная оптика. 11 (11): 2489–94. Bibcode:1972ApOpt..11.2489S. Дои:10.1364 / AO.11.002489. PMID  20119362.
  58. ^ Пашотта, Рюдигер. «Рассеяние Бриллюэна». Энциклопедия лазерной физики и техники. RP Photonics.
  59. ^ Skuja, L .; Hirano, M .; Hosono, H .; Кадихара, К. (2005). «Дефекты оксидных стекол». Физика Статус Solidi C. 2 (1): 15–24. Bibcode:2005PSSCR ... 2 ... 15S. Дои:10.1002 / pssc.200460102.
  60. ^ Глэземанн, Г. С. (1999). «Достижения в области механической прочности и надежности оптических волокон». Proc. SPIE. CR73: 1. Bibcode:1999SPIE.CR73 .... 3G.
  61. ^ а б Kurkjian, Charles R .; Симпкинс, Питер Дж .; Иннисс, Дэрил (1993). «Прочность, разрушение и покрытие световодов из диоксида кремния». Журнал Американского керамического общества. 76 (5): 1106–1112. Дои:10.1111 / j.1151-2916.1993.tb03727.x.
  62. ^ Куркджян, С. (1988). «Механическая устойчивость оксидных стекол». Журнал некристаллических твердых тел. 102 (1–3): 71–81. Bibcode:1988JNCS..102 ... 71K. Дои:10.1016/0022-3093(88)90114-7.
  63. ^ Kurkjian, C.R .; Krause, J. T .; Мэтьюсон, М. Дж. (1989). «Прочность и усталость кварцевых световодов». Журнал технологии световых волн. 7 (9): 1360–1370. Bibcode:1989JLwT .... 7,1360K. Дои:10.1109/50.50715.
  64. ^ Kurkjian, Charles R .; Гебизлиоглу, Осман С .; Камлибел, Ирфан (1999). Мэтьюсон, М. Джон (ред.). «Вариации прочности кремнеземных волокон». Труды SPIE. Надежность и тестирование оптического волокна. 3848: 77. Bibcode:1999SPIE.3848 ... 77K. Дои:10.1117/12.372757. S2CID  119534094.
  65. ^ Сконторп, Арне (2000). Гобин, Пьер Ф; Друг, Клиффорд М. (ред.). «Нелинейные механические свойства оптических волокон на основе диоксида кремния». Труды SPIE. Пятая Европейская конференция по интеллектуальным конструкциям и материалам. 4073: 278. Bibcode:2000SPIE.4073..278S. Дои:10.1117/12.396408. S2CID  135912790.
  66. ^ Проктор, Б. А .; Whitney, I .; Джонсон, Дж. У. (1967). «Прочность плавленого кремнезема». Труды Королевского общества А. 297 (1451): 534–557. Bibcode:1967RSPSA.297..534P. Дои:10.1098 / RSPA.1967.0085. S2CID  137896322.
  67. ^ Бартенев, Г (1968). «Структура и прочность стекловолокна». Журнал некристаллических твердых тел. 1 (1): 69–90. Bibcode:1968JNCS .... 1 ... 69B. Дои:10.1016/0022-3093(68)90007-0.
  68. ^ Tran, D .; Sigel, G .; Бендоу, Б. (1984). «Фторидные стекла и волокна тяжелых металлов: обзор». Журнал технологии световых волн. 2 (5): 566–586. Bibcode:1984JLwT .... 2..566T. Дои:10.1109 / JLT.1984.1073661.
  69. ^ Nee, Soe-Mie F .; Джонсон, Линда Ф .; Моран, Марк Б .; Пентони, Джони М .; Daigneault, Steven M .; Tran, Danh C .; Биллман, Кеннет У .; Сиахатгар, Садех (2000). «Оптические и поверхностные свойства оксифторидного стекла».. Труды SPIE. Неорганические оптические материалы II. 4102: 122. Bibcode:2000SPIE.4102..122N. Дои:10.1117/12.405276. S2CID  137381989.
  70. ^ Карабулут, М .; Мельник, Э .; Стефан, Р; Marasinghe, G.K .; Ray, C. S .; Kurkjian, C.R .; Дэй, Д. Э. (2001). «Механические и структурные свойства фосфатных стекол». Журнал некристаллических твердых тел. 288 (1–3): 8–17. Bibcode:2001JNCS..288 .... 8K. Дои:10.1016 / S0022-3093 (01) 00615-9.
  71. ^ Куркджян, К. (2000). «Механические свойства фосфатных стекол». Журнал некристаллических твердых тел. 263–264 (1–2): 207–212. Bibcode:2000JNCS..263..207K. Дои:10.1016 / S0022-3093 (99) 00637-7.
  72. ^ Говар, Джон (1993). Системы оптической связи (2-е изд.). Хемпстед, Великобритания: Прентис-Холл. п. 209. ISBN  978-0-13-638727-5.
  73. ^ Кузнецов, Д .; Молони, Дж. В. (2003). «Высокоэффективный, с высоким коэффициентом усиления, малой длины и масштабируемой мощности некогерентный диодный волоконный усилитель / лазер с пластинчатой ​​накачкой». Журнал IEEE по квантовой электронике. 39 (11): 1452–1461. Bibcode:2003IJQE ... 39.1452K. CiteSeerX  10.1.1.196.6031. Дои:10.1109 / JQE.2003.818311.
  74. ^ Мэтьюсон, М. (1994). «Методы механических испытаний оптического волокна» (PDF). Критические обзоры оптической науки и технологий. Надежность и тестирование волоконной оптики: критический обзор. CR50: 32–57. Bibcode:1993SPIE10272E..05M. Дои:10.1117/12.181373. S2CID  136377895 - через Общество инженеров по фотооптическому приборостроению.
  75. ^ «Сбор и распространение света». Зона разработчиков National Instruments. Корпорация National Instruments. Архивировано из оригинал 25 января 2007 г.. Получено 2007-03-19.
  76. ^ Хехт, Джефф (2002). Понимание волоконной оптики (4-е изд.). Прентис Холл. ISBN  978-0-13-027828-9.
  77. ^ «Отчет о проверке плана энергоснабжения сельских районов Аляски» (PDF). Отдел Аляски по делам сообществ и регионов. Архивировано из оригинал (PDF) 8 мая 2006 г.. Получено 11 апреля, 2006.
  78. ^ «Corning объявляет о революционной оптоволоконной технологии» (Пресс-релиз). Corning Incorporated. 2007-07-23. Архивировано из оригинал 13 июня 2011 г.. Получено 2013-09-09.
  79. ^ Олзак, Том (2007-05-03). «Защитите свою сеть от взлома волокна». Techrepublic. CNET. Архивировано из оригинал на 2010-02-17. Получено 2007-12-10.
  80. ^ «Лазерное линзирование». OpTek Systems Inc.
  81. ^ Аткинс, Р. М .; Simpkins, P.G .; Яблон А.Д. (2003). «Трек оптоволоконного предохранителя: неустойчивость Рэлея в оптических волноводах». Письма об оптике. 28 (12): 974–976. Bibcode:2003OptL ... 28..974A. Дои:10.1364 / OL.28.000974. PMID  12836750.
  82. ^ Хитц, Брек (август 2003 г.). «Раскрыто происхождение« волоконного предохранителя »». Фотонные спектры. Получено 2011-01-23.
  83. ^ Со, Кодзи; и другие. (Октябрь 2003 г.). «Оценка долговечности мощных волоконно-оптических линий связи» (PDF). Обзор Furukawa (24): 17–22. ISSN  1348-1797. Получено 2008-07-05.
  84. ^ Г. П. Агравал, Волоконно-оптические системы связи, Wiley-Interscience, 1997.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка