Оптическое волокно
Оптическое волокно
Оптическое волокно́ — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), которую используют для переноса света внутри себя с помощью полного внутреннего отражения. Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, который описывает такие волокна. Кабели, основанные на оптическом волокне используют в волоконно-оптической связи, осуществляющую передачу информации на большие расстояния с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. Также их применяют для создания датчиков.
История
Принцип передачи света, используемый в волоконной оптике, был впервые продемонстрирован в XIX веке, но развитие современной волоконной технологии началось в 1950-х годах. Изобретение лазеров сделало возможным построение волоконно-оптических линий передач, превосходящих по своим параметрам традиционные проводные средства связи. Материалы Стеклянные оптические волокна изготавливают из кварцевого стекла, но для дальнего инфракрасного диапазона могут применяться другие материалы, такие как фторцирконат, фторалюминат и халькогенидные стекла. Как и другие стекла, эти имеют показатель преломления около 1,5. В наши дни полным ходом происходит развитие пластиковых оптических волокон. Сердечник в таком волокне изготовляют из полиметилметакрилата (PMMA), а оболочку из фторированных PMMA (фторполимеров).
Конструкция
Оптическое волокно, как правило, имеет круглое сечение и состоит из двух частей — сердцевины и оболочки. Для обеспечения полного внутреннего отражения абсолютный показатель преломления сердцевины несколько выше показателя преломления оболочки. Например, если показатель преломления оболочки равен 1,474, то показатель преломления сердцевины — 1,479. Луч света, попадающий на сердцевину, будет распространяться по ней.
Существуют и более сложные конструкции: в качестве сердцевины и оболочки могут использоваться двумерные фотонные кристаллы, вместо ступенчатого изменения показателя преломления часто применяются волокна с градиентным профилем показателя преломления, форма сердцевины может отличаться от цилиндрической. Такие конструкции обеспечивают волокнам специальные свойства: удержание поляризации распространяющегося света, снижение потерь, изменение дисперсии волокна и др. Оптические волокна, которые используют в телекоммуникациях, в основном имеют диаметр 125±1 микрон. Диаметр сердцевины может отличаться в зависимости от типа волокна и национальных стандартов.
