Τι είναι η Hollow Fiber Core (HCF);
Οι οπτικές ίνες του κοίλου πυρήνα είναι διαφορετικές από τις παραδοσιακές οπτικές ίνες συμπαγούς γυαλιού ή πλαστικού πυρήνα, καθώς το εσωτερικό τους είναι άδειο και μπορεί να γεμίσει με αέρα, αδρανές αέριο ή κενό. Αυτή η μοναδική μέθοδος δομικού σχεδιασμού αλλάζει σημαντικά τα χαρακτηριστικά οπτικής διάδοσης των οπτικών ινών, δίνοντάς τους πολλαπλά πλεονεκτήματα απόδοσης σε σχέση με τις παραδοσιακές οπτικές ίνες του συμπαγούς γυαλιού. Λόγω της ταχύτερης ταχύτητας διάδοσης του φωτός στον αέρα σε σύγκριση με το γυαλί, οι οπτικές ίνες κοίλου πυρήνα έχουν χαμηλότερη λανθάνουσα κατάσταση και απώλειες σε σύγκριση με τις παραδοσιακές οπτικές ίνες. Η Microsoft Luminys ισχυρίζεται ότι η κοίλη ταχύτητα οπτικής ίνας είναι 47% ταχύτερη από το τυπικό γυαλί χαλαζία. Επιπλέον, οι κοίλες ίνες πυρήνα δεν λαμβάνουν φως και μπορούν εύκολα να υποστηρίξουν το φως σε πολλαπλές ζώνες όπως o, s, e, c, l, u, κ.λπ.
Οι κοίλες ίνες πυρήνα, όπως οι παραδοσιακές ίνες πυρήνα γυαλιού, αποτελούνται από τρία μέρη: πυρήνα, επένδυση και επικάλυψη. Η κύρια διαφορά έγκειται στον πυρήνα και την επένδυση. Ο πυρήνας των κοίλων ινών είναι ο αέρας και η επένδυση έχει σχεδιαστεί με βάση τη μικροδομή, που συνήθως αποτελείται από μια σειρά μικροσκοπικών οπών αέρα που είναι διατεταγμένες σε δομή με κηρήθρα. Όταν το φως εμφανίζεται στη διεπαφή μεταξύ του πυρήνα των ινών και της επένδυσης, είναι έντονα διάσπαρτα από τις περιοδικά διατεταγμένες οπές αέρα στην επένδυση. Αυτή η πολλαπλή σκέδαση παράγει συνοχή, επιτρέποντας τα φωτεινά κύματα που πληρούν συγκεκριμένα μήκη κύματος και γωνίες περιστατικών για να επιστρέψουν στο στρώμα πυρήνα και να συνεχίσουν να διαδίδονται. Η λειτουργία της μικροδομής είναι να περιοριστεί τα οπτικά σήματα εντός του πυρήνα των ινών για διάδοση και η απόδοση των κοίλων ινών πυρήνα καθορίζεται κυρίως από τη μικροδομή.
Οι κοίλες ίνες μειώνουν τη διάθλαση του φωτός από το μέσο λόγω της διάδοσης του φωτός στον αέρα, μειώνοντας έτσι σημαντικά την καθυστέρηση μετάδοσης. Η απώλεια σήματος των κοίλων ινών είναι σημαντικά χαμηλότερη από αυτή των παραδοσιακών ινών, καθιστώντας την κατάλληλη για μετάδοση εξαιρετικά μεγάλων αποστάσεων και μείωση της ανάγκης για ενισχυτές σήματος. Οι ίνες του κοίλου πυρήνα μειώνουν σημαντικά τα μη γραμμικά αποτελέσματα (όπως η διαμόρφωση της αυτο-φάσης εντός της ίνας) κατά τη διάρκεια της οπτικής μετάδοσης υψηλής ισχύος, καθιστώντας την ευρέως εφαρμόσιμη στη μετάδοση λέιζερ υψηλής ισχύος και στην κβαντική επικοινωνία.
Οι κοίλες ίνες πυρήνα μπορούν απλά να ταξινομηθούν σε δύο κατηγορίες με βάση το σχεδιασμό και την αρχή της μικροδομής τους: Photonic Bandgap Hollow Fibers Core (PBG-HCF) και αντι-συντονισμένες ίνες κοίλου πυρήνα (AR-HCF). Η ανάπτυξη οπτικών ινών κοίλου πυρήνα έχει περάσει κυρίως από τη διαδικασία εξέλιξης από τις φωτονικές ίνες bandgap σε αντι -συντονιστικές ίνες.
Οι ίνες κοίλου πυρήνα φωτονίων βασίζονται στη φωτονική κρυσταλλική δομή στην επένδυση ινών για να σχηματίσουν ένα φωτονικό bandgap για να περιορίσουν τη διάδοση των φωτεινών δοκών στον κοίλο πυρήνα. Η διαφορά στον δείκτη διάθλασης των φωτονικών κρυστάλλων σημαίνει ότι η δέσμη φωτός μπορεί να διαδοθεί μόνο στον πυρήνα και δεν μπορεί να διαρρεύσει στην επένδυση. Ωστόσο, αυτή η δομή είναι επιρρεπής σε απώλειες, με προβλεπόμενη απώλεια περίπου 4dB ανά χιλιόμετρο, η οποία περιορίζει τη χρήση της σε δίκτυα μεγάλων αποστάσεων.
Η αντι -συντονισμένη κοίλη ίνες αντανακλά συνεκτικά το φως μεταξύ των σωληνοειδών γυάλινων μεμβρανών μέσα στην ίνα, περιορίζοντας το φως κοντά στον πυρήνα του αέρα και μεταδίδοντας τον κατά μήκος του άξονα. Η αρχή του αντήχησης είναι αρκετά περίπλοκη και ορισμένοι άνθρωποι υποστηρίζουν ότι είναι παρόμοια με την παρεμβολή λεπτών φιλμ. Αυτός ο τύπος οπτικών ινών χρησιμοποιεί την αρχή της αντανάκλασης κατά του συντονισμού και σχηματίζει μια σύνθετη μικροδομή μέσω ειδικού δομικού σχεδιασμού, όπως το σχεδιασμό πολλαπλών στρώσεων ειδικά διατεταγμένων τριχοειδών. Αυτή η δομή εμποδίζει την πλήρη αντανάκλαση του φωτός κατά τη διάρκεια της μετάδοσης και η ένθετη δομή των τριχοειδών αγγείας μπορεί να μειώσει σημαντικά την εξασθένηση των οπτικών ινών του κοίλου πυρήνα.
