Što je Hollow Core Fiber (HCF)?
Šuplja jezgra optička vlakna razlikuju se od tradicionalnih optičkih vlakana od čvrstog stakla ili plastike jezgre, jer je njihova unutrašnjost prazna i mogu se napuniti zrakom, inertnim plinom ili vakuumom. Ova jedinstvena metoda strukturnog dizajna značajno mijenja karakteristike optičkih širenja optičkih vlakana, pružajući im višestruke prednosti u odnosu na tradicionalna optička vlakna jezgre čvrstog stakla. Zbog brže brzine širenja svjetla u zraku u usporedbi sa staklom, optička vlakna u šupljim jezgri imaju niže latencije i gubitke u usporedbi s tradicionalnim optičkim vlaknima. Microsoft Lumenzije tvrdi da je njegova optička brzina šupljeg vlakana 47% brže od standardnog kvarcnog stakla. Osim toga, šuplja jezgra vlakna ne uzimaju svjetlost i lako mogu podržati svjetlo u više pojaseva kao što su O, S, E, C, L, U, itd.
Hollow Core vlakna, poput tradicionalnog staklenog jezgre, sastoji se od tri dijela: jezgre, obloge i premaza. Glavna razlika leži u jezgri i oblozi. Jezgra šupljeg vlakana je zrak, a obloga je dizajnirana na temelju mikrostrukture, koja se obično sastoji od niza sitnih rupa zraka raspoređenih u saću poput strukture. Kad se svjetlost incidira na sučelju između jezgre vlakana i obloge, snažno je raštrkana po periodično raspoređenim rupama zraka u oblozi. Ovo višestruko raspršivanje stvara koherenciju, omogućavajući lagane valove koji ispunjavaju određene valne duljine i kutove incidenta da se vrate u jezgro sloj i nastave propagirati. Funkcija mikrostrukture je ograničenje optičkih signala unutar jezgre vlakana za širenje, a performanse vlakna šuplje jezgre uglavnom se određuju mikrostrukturom.
Šuplja vlakna smanjuju refrakciju svjetlosti zbog medija zbog širenja svjetlosti u zraku, čime se u velikoj mjeri smanjuje kašnjenje prijenosa. Gubitak signala šupljeg vlakana značajno je niži od tradicionalnih vlakana, što ga čini prikladnim za ultra prijenos na velike udaljenosti i smanjenje potrebe za pojačavačima signala. Vlakna šuplje jezgre značajno smanjuju nelinearne učinke (poput samofazne modulacije unutar vlakana) tijekom optičkog prijenosa velike snage, što ga čini široko primjenjivim u laserskom prijenosu velike snage i kvantnoj komunikaciji.
Hollow Core vlakna mogu se jednostavno klasificirati u dvije kategorije na temelju njihovog dizajna mikrostrukture i principa rada: Photonic BandGap Hollow Core vlakna (PBG-HCF) i anti-rezonantna vlakna šuplje jezgre (AR-HCF). Razvoj optičkih vlakana šuplje jezgre uglavnom je prošao kroz proces evolucije od fotonskih vlakana za pojave do anti rezonantnih vlakana.
Photon Bandgap Hollow Core vlakna oslanjaju se na fotonsku kristalnu strukturu u oblozi vlakana kako bi se stvorio fotonski pojas kako bi se ograničilo širenje svjetlosnih greda u šupljoj jezgri. Razlika u indeksu loma fotonskih kristala znači da svjetlosni snop može samo propagirati u jezgri i ne može procuriti u oblogu. Međutim, ova je struktura sklona gubicima, s predviđenim gubitkom od približno 4db po kilometru, što ograničava njegovu upotrebu u mrežama na daljinu.
Anti rezonantno šuplje vlakna koherentno odražava svjetlost naprijed -nazad između cijevnih staklenih filmova unutar vlakana, ograničavajući svjetlost u blizini zračne jezgre i prenoseći je duž osi. Princip anti rezonancije prilično je složen, a neki ljudi tvrde da je sličan smetnjima tankih filmova. Ova vrsta optičkih vlakana koristi princip anti rezonantnog refleksije i tvori složenu mikrostrukturu kroz poseban strukturni dizajn, poput dizajniranja više slojeva posebno raspoređenih kapilara. Ova struktura sprječava potpuni odraz svjetlosti tijekom prijenosa, a ugniježđena struktura kapilara može značajno smanjiti prigušivanje optičkih vlakana šuplje jezgre.
