Beth yw ffibr craidd gwag (HCF)?
Mae ffibrau optegol craidd gwag yn wahanol i gwydr solet traddodiadol neu ffibrau optegol craidd plastig, gan fod eu tu mewn yn wag a gellir eu llenwi ag aer, nwy anadweithiol, neu wactod. Mae'r dull dylunio strwythurol unigryw hwn yn newid nodweddion lluosogi optegol ffibrau optegol yn sylweddol, gan roi nifer o fanteision perfformiad iddynt dros ffibrau optegol craidd gwydr solet traddodiadol. Oherwydd cyflymder lluosogi cyflymach golau mewn aer o'i gymharu â gwydr, mae gan ffibrau optegol craidd gwag hwyrni a cholledion is o gymharu â ffibrau optegol traddodiadol. Mae Microsoft Lumensity yn honni bod ei gyflymder ffibr optig gwag 47% yn gyflymach na gwydr cwarts safonol. Yn ogystal, nid yw ffibrau craidd gwag yn codi golau a gallant gefnogi golau yn hawdd mewn bandiau lluosog fel O, S, E, C, L, U, ac ati.
Mae ffibr craidd gwag, fel ffibr craidd gwydr traddodiadol, yn cynnwys tair rhan: craidd, cladin a gorchudd. Mae'r prif wahaniaeth yn gorwedd yn y craidd a'r cladin. Mae craidd ffibr gwag yn aer, ac mae'r cladin wedi'i ddylunio yn seiliedig ar ficrostrwythur, fel arfer yn cynnwys cyfres o dyllau aer bach wedi'u trefnu mewn strwythur tebyg i diliau. Pan fydd golau yn digwydd ar y rhyngwyneb rhwng y craidd ffibr a'r cladin, mae wedi'i wasgaru'n gryf gan y tyllau aer a drefnir o bryd i'w gilydd yn y cladin. Mae'r gwasgariad lluosog hwn yn cynhyrchu cydlyniant, gan ganiatáu i donnau ysgafn sy'n cwrdd â thonfeddi penodol ac onglau digwyddiadau ddychwelyd i'r haen graidd a pharhau i luosogi. Swyddogaeth microstrwythur yw cyfyngu signalau optegol o fewn y craidd ffibr ar gyfer lluosogi, ac mae perfformiad ffibrau craidd gwag yn cael ei bennu'n bennaf gan y microstrwythur.
Mae ffibr gwag yn lleihau plygiant golau yn ôl y cyfrwng oherwydd lluosogi golau yn yr awyr, a thrwy hynny leihau'r oedi trosglwyddo yn fawr. Mae colli signal ffibr gwag yn sylweddol is na ffibr traddodiadol, gan ei gwneud yn addas ar gyfer trosglwyddo pellter hir iawn a lleihau'r angen am chwyddseinyddion signal. Mae ffibr craidd gwag yn lleihau effeithiau aflinol yn sylweddol (megis modiwleiddio hunan-gam yn y ffibr) yn ystod trosglwyddiad optegol pŵer uchel, gan ei gwneud yn berthnasol yn eang mewn trosglwyddiad laser pŵer uchel a chyfathrebu cwantwm.
Yn syml, gellir dosbarthu ffibrau craidd gwag yn ddau gategori yn seiliedig ar eu dyluniad microstrwythur a'u hegwyddor weithio: ffibrau craidd gwag bandgap ffotonig (PBG-HCF) a ffibrau craidd gwag gwrth soniarus (AR-HCF). Mae datblygiad ffibrau optegol craidd gwag wedi mynd trwy'r broses esblygiad yn bennaf o ffibrau bandgap ffotonig i ffibrau gwrth soniarus.
Mae ffibrau craidd gwag bandgap ffoton yn dibynnu ar y strwythur grisial ffotonig yn y cladin ffibr i ffurfio bandgap ffotonig i gyfyngu ar luosogi trawstiau ysgafn yn y craidd gwag. Mae'r gwahaniaeth mewn mynegai plygiannol o grisialau ffotonig yn golygu mai dim ond yn y craidd y gall y trawst golau ei luosogi ac na all ollwng i'r cladin. Fodd bynnag, mae'r strwythur hwn yn dueddol o golledion, gyda cholled a ragwelir o oddeutu 4dB y cilomedr, sy'n cyfyngu ar ei ddefnydd mewn rhwydweithiau pellter hir.
Mae'r ffibr gwag gwrth soniarus yn adlewyrchu golau yn ôl ac ymlaen rhwng y ffilmiau gwydr tiwbaidd y tu mewn i'r ffibr, gan gyfyngu'r golau ger y craidd aer a'i drosglwyddo ar hyd yr echel. Mae egwyddor gwrth -gyseinio yn eithaf cymhleth, ac mae rhai bodau dynol yn dadlau ei fod yn debyg i ymyrraeth ffilm denau. Mae'r math hwn o ffibr optegol yn defnyddio'r egwyddor o fyfyrio gwrth -soniarus ac yn ffurfio microstrwythur cymhleth trwy ddyluniad strwythurol arbennig, megis dylunio haenau lluosog o gapilarïau wedi'u trefnu'n arbennig. Mae'r strwythur hwn yn atal adlewyrchiad llwyr o olau wrth ei drosglwyddo, a gall strwythur nythu capilarïau leihau gwanhau ffibrau optegol craidd gwag yn sylweddol.
