Što je šuplje jezgre vlakana (HCF)?
Šuplja jezgra optička vlakna razlikuju se od tradicionalne čvrste staklene ili plastične jezgre optičkih vlakana, jer je njihov interijer prazan i može se napuniti zrakom, inertnim plinom ili vakuumom. Ova jedinstvena metoda strukturnog dizajna značajno mijenja karakteristike optičkih širenja optičkih vlakana, što im pruža višestruke prednosti performansi nad tradicionalnim čvrstim staklenim optičkim vlaknima. Zbog brže brzine razmnožavanja svjetlosti u zraku u odnosu na staklo, šuplje jezgre optičkih vlakana imaju nižu kašnjenje i gubitke u odnosu na tradicionalna optička vlakna. Microsoft Lamensity tvrdi da je njegova šuplja optička brzina vlakana 47% brže od standardnog kvarcnog stakla. Pored toga, šuplje jezgrena vlakna ne preuzimaju svjetlost i lako mogu podržati svjetlost u više pojasa kao što su O, S, E, C, L, u itd.
Šuplje jezgre vlakno, poput tradicionalnog staklenog jezgre vlakana, sastoji se od tri dijela: jezgre, obloge i premaz. Glavna razlika leži u jezgri i oblogu. Jezgra šuplje vlakana je zrak, a obloge je dizajnirano na temelju mikrostrukture, obično se sastoji od niza sitnih zglobnih rupa raspoređenih u sancu poput strukture. Kad se svjetlost incident na sučelju između jezgre vlakana i obloge, snažno je razbacana po počnu raspoređenim zračnim otvorima u oblozi. Ovo višestruko rasipanje proizvodi koherentnost, omogućavajući laganim valovima koji ispunjavaju specifične valne dužine i uglove incidenta da se vrate u osnovni sloj i nastave propagirati. Funkcija mikrostrukture je ograničiti optičke signale unutar jezgre vlakana za širenje, a performanse šupljih jezgre vlakana uglavnom određuje mikrostrukturom.
Šuplje vlakno smanjuje refrakciju svjetlosti uz med zbog širenja svjetlosti u zraku, u velikoj mjeri smanjujući odlaganje prijenosa. Gubitak signala šuplje vlakne znatno je niži od tradicionalnog vlakana, čineći ga pogodnim za ultra prijenos na daljinu i smanjujući potrebu za pojačalima signala. Šuplje osnovno vlakno značajno smanjuje nelinearne efekte (poput samofaznog modulacije unutar vlakana) tijekom optičkog prijenosa velike snage, čineći ga široko primjenjivim u laseru velike snage i kvantnoj komunikaciji.
Šuplje jezgrena vlakna mogu se jednostavno klasificirati u dvije kategorije na temelju njihovog dizajna i radnog principa rada: fotonski pojasni šupljim osnovnim vlaknima (PBG-HCF) i anti rezonantna šuplja jezgrena vlakna (AR-HCF). Razvoj šupljih jezgrenih optičkih vlakana uglavnom je prošao kroz proces evolucije iz fontonskih opskrbljivih vlakana do anti rezonantnih vlakana.
Photon Bandgap šuplje vlakna oslanjaju se na fotoničku kristalnu strukturu u oblozi od vlakana kako bi se formirala fotonski pojas za ograničavanje širenja svjetlosnih greda u šupljoj jezgri. Razlika u indeksu refrakcije fotonskih kristala znači da se svjetlosni snop može propagirati samo u jezgri i ne može procuriti u oblogu. Međutim, ova je struktura sklona gubicima, sa predviđenim gubitkom od približno 4dB po kilometru, što ograničava njegovu upotrebu u mrežama na velike relacije.
Anti Resonant Hollow Fiber koherentno odražava svjetlost i nazad između cijevi zubastih staklenih filmova unutar vlakana, ograničavajući svjetlost u blizini zračnog jezgra i prenoseći ga duž osi. Princip anti rezonancije je prilično složen, a neki ljudi tvrde da je sličan tankom filmu smetnji. Ova vrsta optičkih vlakana koristi princip anti rezonantnog razmišljanja i formira složenu mikrostrukturu kroz posebnog konstrukcijskog dizajna, poput dizajniranja više slojeva posebno uređenih kapilara. Ova struktura sprečava potpuni odraz svjetla tokom prijenosa, a ugniježđena struktura kapilara može značajno smanjiti prigušenje šuplje jezgre optičkih vlakana.
