Kobling av optiske fibre
For å oppnå god koblingseffektivitet, må egenskapene til den fokuserte bjelken (vanligvis laserstrålen) tilpasses fiberparametrene. De generelle retningslinjene er at (1) det fokuserte stedet skal være sammenlignbart med kjernestørrelsen, (2) den fokuserte bjelken skal være i midten av kjernen, og (3) den innfallende kjeglevinkelen skal ikke overstige den numeriske blenderåpningen NA for fiberen. Betingelser (1) og (2) er vist på venstre side av fig. 1, og tilstand (3) er vist på høyre side av fig. 1. For multimodefibre er de to første forholdene lett tilpasset på grunn av den store kjernediameteren. Derfor oppnår matching av koblingslinsen til den numeriske blenderåpningen NA av fiberen god koblingseffektivitet i multimodefibre.
Fra dette synspunktet er det et vanskeligere problem å koble til enkeltmodusfibre. Den mindre kjernediameteren til en enkeltmodus fiber krever mer opto-mekaniske elementer for å gjøre det mulig for den fokuserte strålen å bli koblet med nøyaktighet for sub-mikron posisjonering. I tillegg må modus for den innfallende laseren samsvare med fiberens modus. Med andre ord, koblingseffektiviteten avhenger av overlappingsintegralen for den gaussiske modusen til inngangslaserstrålen og den omtrentlige Gaussiske grunnleggende modusen til fiberen.
Fig. 1 Skjematisk diagram over optisk kobling til en multimode eller enkeltmodus fiber (til venstre). Forekomstforhold i en multimodefiber slik at lyset overløper (øverst til høyre) og underfyllinger (nede til høyre) fiberen.
Typer optiske fibre
Mange forskjellige typer optiske fibre kan utvise veldig forskjellige geometrier, som vist i figur 2. Standard enkeltmodusfibre brukt i kommunikasjon har små kjernediametre (mindre enn 10 mikron), mens multimodefibre har kjernediametre fra seksti til flere hundre mikron. Multimodefibre kan ha gradvise eller trinn refraktiv indeksprofiler. Spesialfibre er også vanlige, inkludert skjevhetsbevarende fibre, høykraftstransmisjonsfiberoptiske kabler, bøy-ufølsomme fibre og fibre for ekstreme temperaturer.
Figur 2 forskjellige fibertyper
På grunn av deres utbredelse og nytteverdi er to spesifikke typer spesialfiber beskrevet i detalj nedenfor: sjeldne jordelement dopede fibre og fotoniske krystallfibre (PCF).
Sjeldne jordelement dopede fibre: Dopede fibre for sjeldne jordelement er spesielt viktige for fiberlasere fordi disse dopingene (f.eks. ND, YB og ER-YB co-doped) kan brukes som laserforsterkningsmedier. Bruken av dobbeltkledde dopede fibre med sjelden jord-element tillater effektiv samsvar av pumpestrålen, enten ved frie romfokusering eller ved overføring gjennom en annen fiber, og disse dopede fibrene kan også brukes til å gjøre Bragg Grating (FBG) lette.
FBG-er av høy kvalitet kan konstrueres fra det periodiske mønsteret av UV-lys som den lysfølsomme fiberen er utsatt for (sjeldne jordelementdopaner absorberer sterkt UV). Gitter dannes når fiberen blir utsatt for periodiske mønstre av UV -lys, som vanligvis genereres av en fasemaske. Fra et produksjonssynspunkt er denne metoden for fabrikasjon rask, pålitelig og tydelig attraktiv. Bragg-gitter (FBG) er i stand til å oppnå høy refleksjonsevne (opptil 99%) over smale bølgelengdebånd (se fig. 3), noe som er gunstig for å generere hulromsspeil i fiberlasere eller for bruk som spektrale filtre i fiberoptiske kommunikasjonssystemer.
Fotonisk krystallfiber (PCF): Fotoniske krystaller er mikrostrukturerte materialer der brytningsindeksen varierer med jevne mellomrom med posisjon. I en PCF oppnås denne periodiske variasjonen ved vanlige ledige stillinger eller lufthull parallelt med aksen (se figur 2). I motsetning til konvensjonelle optiske fibre, er både kjernen og kledningen laget av samme materiale. Derfor oppstår alle bølgeledningsegenskaper i PCF -er fra tilstedeværelsen av ledige stillinger. Enkelt modus med store modusfeltdiametre fra UV til IR, veldig høy ikke -linearitet, og muligheten til å ha verdier for NA PCF -er er mye brukt i spektroskopi, metrologi, biomedisin, avbildning, telekommunikasjon, industriell prosessering og forsvarsapplikasjoner.
Figur 3 FBG skjematisk og representativ overføring og refleksjonsspektre.
