Волокна с полой сердцевиной или hollow core fiber: вызов для сварки и решение от Shinho
«Всё новое – это хорошо забытое старое»
И как интересно, что эта фраза отлично ложится абсолютно на все в этом мире…
Сегодня хотим вспомнить, как начиналась и какие тенденции имеет сейчас тема с волокнами с полой сердцевиной (или hollow core fiber, или photonic crystal fiber, или air-core fiber, или hollow optical fiber – ну, вы поняли, названий в литературе этого волокна великое множество, но мы остановимся на hollow core fiber и HCF) (рис. 1).
Рисунок 1 – Общая структура полых волокон
Благодаря структуре оболочки открываются новые возможности управления дисперсионными свойствами волокон в широком диапазоне и степенью локализации электромагнитного излучения в направляемых волноводных модах.
Существует два принципа работы полых волокон:
- Использование фотонной запрещенной зоны, которая может быть реализована в фотонно-кристаллическом волокне (PCF) с определенной структурой.*
*Такие волокна также называются фотонно-запрещенными волокнами. Следует отметить, что не все фотонно-запрещенные волокна имеют полую сердцевину.
- Классика работы волокна на полном внутреннем отражении. Однако в них используется новый принцип управления показателем преломления оболочки, основанный на зависимости от структуры оболочки. Возможность управления показателем преломления оболочки позволяет создавать «неограниченно одномодовое оптическое волокно».
Диапазон длин волн, в котором работает механизм волноводного распространения света с использованием фотонной запрещенной зоны, ограничен. Это может быть ограничением для некоторых применений, в то время как для других это может стать преимуществом для подавления распространения нежелательного света (например, смещенного по Рамановскому излучению).
Диапазон длин волн, в котором происходит распространение света, может быть существенно расширен за счет использования полого волокна с решеткой кагоме, что является преимуществом, например, для генерации суперконтинуума. Принцип работы, а также некоторые оптические свойства волокон со структурой кагоме существенно отличаются от принципа работы и свойств фотонных волокон с запрещенной зоной. Например, наклон хроматической дисперсии ниже, что выгодно для сжатия импульсов. Некоторые конструкции (особенно те, которые имеют большие площади мод) демонстрируют малое перекрытие света с кварцевыми структурами, что позволяет направлять пучки с довольно высокими пиковыми оптическими мощностями.
Первоначально потери распространения в волокнах с полой сердцевиной были значительно выше, чем в волокнах с классически легированной сердцевиной, особенно когда требуется одномодовое распространение излучения. Однако существуют достаточно эффективные методы для решения этой проблемы. Возможно даже изготовление телекоммуникационных волокон с потерями ниже теоретического предела для кварцевых волокон с легированной сердцевиной, который составляет около 0,15 дБ/км на длине волны 1550 нм и в основном определяется рэлеевским рассеянием.
В отличие от классических, волокна с полой сердцевиной демонстрируют чрезвычайно слабые торцевые отражения: обычные френелевские отражения на торцах волокна практически отсутствуют.
И можно дальше много говорить о структуре и многогранности волокон с полой сердцевиной, однако главный вопрос, который преследует практическое применение этих волокон: как их обрабатывать?!
Если снять защитное покрытие или сделать скол – еще не самое страшное, то сварка – это ключевой и важнейший этап, потому что простая сварка мгновенно «схлопнет» все капилляры.
Решение есть и угадайте кто, один из первых, его придумал?! Конечно же команда Shinho!
Фотография потрясающей команды специалистов!
Сварка HCF принципиально важная и сложная задача. Современные сварочные аппараты решают эту проблему с помощью специализированных технологий.
Shinho предлагает для работы с волокнами с полой сердцевиной модель S-23. Этот аппарат – решение сложных задач, где требуется высокая точность и аккуратность, например, в научных исследованиях или при производстве специальных оптических устройств.
Сварочный аппарат позволяет выравнивание как по профилю волокна, так и по торцам, что дает возможность точнее настраиваться в зависимости от типа решаемой задачи.
Рисунок 2 – Фотографии HCF: (а) по торцам, (б) по профилю
А так как мы все-таки живем в 21 веке, то аппарат поддерживает полностью автоматическую работу (для специалистов старой школы ручной режим также доступен).
Ниже можно посмотреть видео сварки волокон HCF, а по любым интересующим вопросам команда «ЛЛС» всегда на связи.
Для стандартного волокна сварка сегодня – дело привычное и почти обыденное. Для волокон с полой сердцевиной она оборачивается высокотехнологичной задачей, где необходимо специальное оборудование, которое способно сохранить геометрию волокна. И хотя простого и доступного по цене решения для задач в области телекоммуникаций пока не существует, у нас есть веский повод для оптимизма: прогресс, как известно, не стоит на месте, а значит, решение – лишь вопрос времени!
АО «ЛЛС» является эксклюзивным дистрибьютором и авторизованным сервисным центром, а также представляет весь спектр специализированной продукции SHINHO на территории РФ и стран СНГ и предлагает наиболее выгодные условия поставки продукции и полную техническую поддержку.
Получить дополнительную информацию вы можете, обратившись к нашему специалисту:
Анонсы статей, мероприятий и еще больше научно-познавательного контента по ссылке в нашем Telegram-канале .
