¿Qué es la fibra de núcleo hueco (HCF)?
Las fibras ópticas de núcleo hueco son diferentes de las fibras ópticas tradicionales de vidrio sólido o núcleo de plástico, ya que su interior está vacío y se puede llenar con aire, gas inerte o vacío. Este método de diseño estructural único cambia significativamente las características de propagación óptica de las fibras ópticas, dándoles múltiples ventajas de rendimiento sobre las fibras ópticas tradicionales de núcleo de vidrio sólido. Debido a la velocidad de propagación más rápida de la luz en el aire en comparación con el vidrio, las fibras ópticas de núcleo hueco tienen una latencia y pérdidas más bajas en comparación con las fibras ópticas tradicionales. Microsoft Lumensidad afirma que su velocidad de fibra óptica hueca es 47% más rápida que el vidrio de cuarzo estándar. Además, las fibras de núcleo hueco no recogen luz y pueden soportar fácilmente la luz en múltiples bandas como O, S, E, C, L, U, etc.
La fibra de núcleo hueco, como la fibra de núcleo de vidrio tradicional, consta de tres partes: núcleo, revestimiento y recubrimiento. La principal diferencia radica en el núcleo y el revestimiento. El núcleo de la fibra hueca es el aire, y el revestimiento está diseñado en base a la microestructura, que generalmente consiste en una serie de pequeños orificios de aire dispuestos en una estructura de panal como una estructura. Cuando la luz se incide en la interfaz entre el núcleo de fibra y el revestimiento, está fuertemente disperso por los agujeros de aire dispuestos periódicamente en el revestimiento. Esta dispersión múltiple produce coherencia, lo que permite ondas de luz que cumplen con longitudes de onda específicas y ángulos incidentes para regresar a la capa central y continuar propagando. La función de la microestructura es limitar las señales ópticas dentro del núcleo de fibra para la propagación, y el rendimiento de las fibras de núcleo hueco está determinado principalmente por la microestructura.
La fibra hueca reduce la refracción de la luz por el medio debido a la propagación de la luz en el aire, lo que reduce en gran medida el retraso de la transmisión. La pérdida de señal de la fibra hueca es significativamente menor que la de la fibra tradicional, lo que la hace adecuada para la transmisión de distancia ultra larga y reduciendo la necesidad de amplificadores de señal. La fibra de núcleo hueco reduce significativamente los efectos no lineales (como la modulación de la fase de auto-fibra) durante la transmisión óptica de alta potencia, lo que lo hace ampliamente aplicable en la transmisión láser de alta potencia y la comunicación cuántica.
Las fibras de núcleo hueco se pueden clasificar simplemente en dos categorías basadas en su diseño de microestructura y principio de trabajo: fibras de núcleo huecos de banda de banda fotónica (PBG-HCF) y fibras de núcleo hueco anti resonante (AR-HCF). El desarrollo de fibras ópticas de núcleo hueco ha pasado principalmente por el proceso de evolución desde fibras de banda fotónica hasta fibras anti resonantes.
Las fibras de núcleo hueco de banda de banda de fotón se basan en la estructura del cristal fotónico en el revestimiento de fibra para formar un gand de banda fotónico para restringir la propagación de vigas de luz en el núcleo hueco. La diferencia en el índice de refracción de los cristales fotónicos significa que el haz de luz solo puede propagarse en el núcleo y no puede filtrarse en el revestimiento. Sin embargo, esta estructura es propensa a las pérdidas, con una pérdida prevista de aproximadamente 4dB por kilómetro, lo que limita su uso en redes de larga distancia.
La fibra hueca anti resonante refleja coherentemente la luz de un lado a otro entre las películas de vidrio tubular dentro de la fibra, confinando la luz cerca del núcleo de aire y transmitiéndola a lo largo del eje. El principio de anti -resonancia es bastante complejo, y algunos humanos argumentan que es similar a la interferencia de película delgada. Este tipo de fibra óptica utiliza el principio de reflexión anti -resonante y forma una microestructura compleja a través de un diseño estructural especial, como el diseño de múltiples capas de capilares especialmente dispuestos. Esta estructura previene el reflejo total de la luz durante la transmisión, y la estructura anidada de los capilares puede reducir significativamente la atenuación de las fibras ópticas del núcleo hueco.
