Mengenai serat optik

Definisi optik serat

1 、 Fiber Optic

Fiber optik, disingkat sebagai serat optik, adalah sejenis serat yang diperbuat daripada kaca atau plastik yang boleh digunakan sebagai alat untuk penghantaran cahaya. Prinsip penghantaran adalah 'Refleksi Jumlah cahaya '. 

2 、 Jenis serat optik

Terdapat banyak jenis serat optik, dan fungsi dan prestasi yang diperlukan berbeza -beza bergantung kepada tujuan. Tetapi untuk kabel gentian optik yang digunakan dalam televisyen dan komunikasi kabel, prinsip reka bentuk dan pembuatan pada dasarnya sama, seperti: 

① kerugian rendah; 

② mempunyai jalur lebar dan penyebaran rendah tertentu; 

③ pendawaian mudah; 

④ Mudah untuk menyatukan; 

⑤ Kebolehpercayaan yang tinggi; 

⑥ Pembuatan agak mudah; 

⑦ Terjangkau, dll. 

Klasifikasi gentian optik terutamanya diringkaskan dari panjang gelombang kerja, pengedaran indeks refraktif, mod penghantaran, bahan mentah, dan kaedah pembuatan. Berikut adalah pelbagai contoh klasifikasi. 

(1) Panjang gelombang kerja: serat UV, serat yang boleh dilihat, serat inframerah berhampiran, serat inframerah (0.85 petang, 1.3 petang, 1.55 petang) 

(2) Pengagihan Indeks Refraktif: Langkah (Si) Jenis, Jenis Langkah Berhampiran, Jenis Kecerunan (GI), Lain-lain (seperti segi tiga, W-Type, jenis cekung, dll.).

(3) Mod Transmisi: Serat satu mod (termasuk polarisasi mengekalkan serat dan bukan polarisasi mengekalkan serat), serat multi-mod. 

(4) Bahan mentah: Kaca kuarza, kaca pelbagai komponen, plastik, bahan komposit (seperti pelapisan plastik, teras serat cecair, dan lain-lain), Bahan inframerah, dan sebagainya. Menurut bahan salutan, ia juga boleh dibahagikan kepada bahan-bahan bukan organik (karbon, dan sebagainya) 

(5) Kaedah pembuatan: Pra -pencetakan termasuk pemendapan paksi fasa wap (VAD), pemendapan wap kimia (CVD), dan lain -lain. Kaedah lukisan termasuk intube rod dan kaedah dua crucible. 

Serat optik kuarza adalah sejenis serat optik yang menggunakan silikon dioksida (SiO2) sebagai bahan mentah utama dan mengawal pengedaran indeks biasan teras dan pelapisan mengikut jumlah doping yang berbeza. Serat optik siri kuarza (kaca) mempunyai ciri -ciri penggunaan kuasa rendah dan jalur lebar, dan kini digunakan secara meluas dalam sistem TV dan komunikasi kabel. Berbanding dengan serat optik lain, serat silika juga mempunyai spektrum penghantaran cahaya yang luas dari ultraviolet ke cahaya inframerah dekat. Sebagai tambahan kepada tujuan komunikasi, ia juga boleh digunakan untuk cahaya dan ciri -cirinya.

 

3. Cahaya adalah gelombang elektromagnet

Pelbagai panjang gelombang cahaya yang kelihatan ialah 390-760nm (milimikrons). Bahagian yang lebih besar daripada 760nm adalah cahaya inframerah, dan bahagian yang lebih kecil daripada 390nm adalah cahaya ultraviolet. Aplikasi utama dalam gentian optik ialah 850nm, 1310nm, 1550nm.

 

4 、 Pembiasan, refleksi, dan keseluruhan refleksi cahaya 

Oleh kerana kelajuan penyebaran cahaya yang berlainan dalam bahan yang berbeza, apabila cahaya diarahkan dari satu bahan ke yang lain, pembiasan dan refleksi berlaku di antara muka antara kedua -dua bahan. Selain itu, sudut cahaya refracted berbeza dengan sudut cahaya insiden. Apabila sudut cahaya insiden mencapai atau melebihi sudut tertentu, cahaya yang dibiaskan hilang dan semua cahaya insiden dicerminkan kembali, yang dipanggil keseluruhan refleksi cahaya. Bahan yang berbeza mempunyai sudut refraktif yang berbeza untuk cahaya panjang gelombang yang sama (iaitu bahan yang berbeza mempunyai indeks biasan yang berbeza), dan bahan yang sama juga mempunyai sudut refraktif yang berbeza untuk cahaya panjang gelombang yang berbeza. Komunikasi gentian optik dibentuk berdasarkan prinsip -prinsip di atas. 

 

5 、 Struktur optik gentian

Serat telanjang serat optik umumnya dibahagikan kepada tiga lapisan: teras kaca indeks refraktif tinggi pusat (diameter teras umumnya 50 atau 62.5μm), dengan pelapisan kaca silikon indeks rendah di tengah (biasanya dengan diameter 125μm) yang paling luar adalah salutan resin yang digunakan untuk pengukuhan. 

 

6 、 Aperture berangka

Kejadian cahaya pada muka akhir serat tidak boleh dihantar sepenuhnya oleh serat, hanya cahaya insiden dalam julat sudut tertentu boleh dihantar. Sudut ini dipanggil apertur berangka serat optik. Aperture berangka gentian optik yang lebih besar adalah bermanfaat untuk dok serat. Aperture berangka gentian optik yang dihasilkan oleh pengeluar yang berbeza berbeza -beza.  

 

7 、 Serat mod tunggal dan serat multimode: 

(1) Menurut mod penghantaran cahaya dalam gentian optik, ia boleh dibahagikan kepada serat tunggal mod dan serat multi-mod. 

Serat multimode: teras kaca pusat lebih tebal (50 atau 62.5μm). Ia boleh menghantar pelbagai mod cahaya. Tetapi penyebaran intermodalnya agak besar, yang membatasi kekerapan menghantar isyarat digital dan menjadi lebih teruk dengan jarak yang semakin meningkat.

Serat optik mod tunggal: teras kaca pusat agak nipis (diameter teras umumnya 9μm). Hanya satu mod cahaya yang boleh dihantar. Oleh itu, penyebaran intermodalnya adalah kecil dan sesuai untuk komunikasi jauh, tetapi penyebaran kromatiknya memainkan peranan utama. 

(2) Dibahagikan dengan tetingkap kekerapan penghantaran optimum: serat tunggal mod konvensional dan penyebaran beralih serat satu mod. 

Jenis Konvensional: Pengeluar gentian optik mengoptimumkan kekerapan penghantaran gentian optik pada satu gelombang cahaya tunggal, seperti 1300nm. 

Jenis anjakan penyebaran: Pengeluar gentian optik mengoptimumkan kekerapan penghantaran gentian optik pada dua panjang gelombang cahaya, seperti 1300nm dan 1550nm. 

(3) Menurut pengagihan indeks biasan, ia boleh dibahagikan kepada jenis mutasi dan serat optik jenis kecerunan. 

Jenis Mutant: Indeks biasan dari teras pusat serat optik ke pelapisan kaca tiba -tiba. Ia mempunyai kos rendah dan penyebaran mod antara yang tinggi. Sesuai untuk komunikasi berkelajuan rendah jarak pendek, seperti kawalan perindustrian. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh penyebaran intermodal kecil, gentian mod satu menggunakan jenis mutasi.

Serat jenis kecerunan: Indeks biasan dari teras pusat serat ke pelapisan kaca secara beransur -ansur berkurangan, yang membolehkan cahaya mod tinggi disebarkan secara sinusoidal, mengurangkan penyebaran mod antara, meningkatkan jalur lebar serat, dan meningkatkan jarak penghantaran. Walau bagaimanapun, kosnya agak tinggi. Pada masa kini, serat multimode kebanyakannya serat jenis kecerunan. 

 

8 、 Spesifikasi Fiber Optik Biasa 

      Mod tunggal: 9/125μm

      Multimode: 50/125μm, 62.5/125μm

Rangkaian Perindustrian, Perubatan, dan Berkelajuan Rendah: 100/140μm, 200/230μm  

Plastik: 98/1000μm, digunakan dalam medan seperti panduan cahaya kawalan automotif dan penghantaran imej.