Cos'è Hollow Core Fibre (HCF)?
Le fibre ottiche del nucleo cavo sono diverse dalle tradizionali fibre ottiche di vetro solido o di plastica, poiché i loro interni sono vuoti e possono essere riempiti di aria, gas inerte o vuoto. Questo metodo di progettazione strutturale unica cambia in modo significativo le caratteristiche di propagazione ottica delle fibre ottiche, offrendo loro più vantaggi di prestazioni rispetto alle tradizionali fibre ottiche del nucleo di vetro solido. A causa della velocità di propagazione più rapida della luce nell'aria rispetto al vetro, le fibre ottiche al nucleo cavo hanno una latenza e perdite più basse rispetto alle tradizionali fibre ottiche. La lumsità di Microsoft afferma che la sua velocità in fibra ottica cavata è del 47% più veloce del vetro di quarzo standard. Inoltre, le fibre di nucleo vuoto non raccolgono luce e possono facilmente supportare la luce in più bande come O, S, E, C, L, U, ecc.
La fibra di nucleo vuoto, come la tradizionale fibra di vetro centrale, è costituita da tre parti: core, rivestimento e rivestimento. La differenza principale sta nel nucleo e nel rivestimento. Il nucleo della fibra cavata è l'aria e il rivestimento è progettato in base alla microstruttura, generalmente costituita da una serie di piccoli fori d'aria disposti in una struttura a nido d'ape. Quando la luce è incidente sull'interfaccia tra il nucleo in fibra e il rivestimento, è fortemente dispersa dai fori d'aria disposti periodicamente nel rivestimento. Questa dispersione multipla produce coerenza, consentendo onde luminose che soddisfano lunghezze d'onda specifiche e angoli di incidente per tornare allo strato di base e continuare a propagare. La funzione della microstruttura è quella di limitare i segnali ottici all'interno del nucleo in fibra per la propagazione e le prestazioni delle fibre del nucleo cavo sono determinate principalmente dalla microstruttura.
La fibra cava riduce la rifrazione della luce dal mezzo a causa della propagazione della luce nell'aria, riducendo così notevolmente il ritardo di trasmissione. La perdita del segnale di fibra cava è significativamente inferiore a quella della fibra tradizionale, rendendolo adatto per la trasmissione a distanza a lunga durata e riducendo la necessità di amplificatori del segnale. La fibra di nucleo cavo riduce significativamente gli effetti non lineari (come la modulazione di auto-fase all'interno della fibra) durante la trasmissione ottica ad alta potenza, rendendolo ampiamente applicabile nella trasmissione laser ad alta potenza e nella comunicazione quantistica.
Le fibre di nucleo cavo possono essere semplicemente classificate in due categorie in base alla progettazione e al principio di lavoro della microstruttura: fibre fotoniche di core a banda (PBG-HCF) e fibre di nucleo cavo anti-risonante (AR-HCF). Lo sviluppo di fibre ottiche cavi core ha attraversato principalmente il processo di evoluzione dalle fibre fotoniche di gap a banda alle fibre anti -risonanti.
Le fibre del nucleo a banda di photon si basano sulla struttura cristallina fotonica nel rivestimento in fibra per formare un gap di banda fotonico per limitare la propagazione delle travi di luce nel nucleo cavo. La differenza nell'indice di rifrazione dei cristalli fotonici significa che il raggio di luce può solo propagare nel nucleo e non può fuoriuscire nel rivestimento. Tuttavia, questa struttura è soggetta a perdite, con una perdita prevista di circa 4 dB per chilometro, che ne limita l'uso nelle reti a distanza.
La fibra cattiva anti risonante riflette coerentemente la luce avanti e indietro tra i film di vetro tubolare all'interno della fibra, confinando la luce vicino al nucleo d'aria e trasmettendola lungo l'asse. Il principio di anti -risonanza è piuttosto complesso e alcuni umani sostengono che è simile all'interferenza del film sottile. Questo tipo di fibra ottica utilizza il principio di riflessione anti -risonante e forma una microstruttura complessa attraverso una progettazione strutturale speciale, come la progettazione di più strati di capillari appositamente disposti. Questa struttura impedisce il riflesso totale della luce durante la trasmissione e la struttura nidificata dei capillari può ridurre significativamente l'attenuazione delle fibre ottiche del nucleo cavo.
