ऑप्टिकल फाइबर का युग्मन
अच्छी युग्मन दक्षता प्राप्त करने के लिए, केंद्रित बीम (आमतौर पर लेजर बीम) की विशेषताओं को फाइबर मापदंडों से मिलान किया जाना चाहिए। सामान्य दिशानिर्देश हैं कि (1) केंद्रित स्थान कोर आकार के लिए तुलनीय होना चाहिए, (2) केंद्रित बीम कोर के केंद्र में होना चाहिए, और (3) घटना शंकु कोण फाइबर के संख्यात्मक एपर्चर ना से अधिक नहीं होना चाहिए। शर्तों (1) और (2) को अंजीर 1 के बाईं ओर दिखाया गया है। 1, और स्थिति (3) को अंजीर के दाईं ओर दिखाया गया है। इसलिए, फाइबर के संख्यात्मक एपर्चर ना से युग्मन लेंस का मिलान करना मल्टीमोड फाइबर में अच्छी युग्मन दक्षता प्राप्त करता है।
इस दृष्टिकोण से, एकल-मोड फाइबर तक युग्मन एक अधिक कठिन समस्या है। एकल-मोड फाइबर के छोटे कोर व्यास को अधिक ऑप्टो-मैकेनिकल तत्वों की आवश्यकता होती है ताकि ध्यान केंद्रित बीम को उप-माइक्रोन पोजिशनिंग सटीकता के साथ युग्मित किया जा सके। इसके अलावा, घटना लेजर के मोड को फाइबर के मोड से मेल खाना चाहिए। दूसरे शब्दों में, युग्मन दक्षता इनपुट लेजर बीम के गॉसियन मोड के ओवरलैप इंटीग्रल और फाइबर के अनुमानित गाऊसी मौलिक मोड के ओवरलैप इंटीग्रल पर निर्भर करती है।
अंजीर। 1 एक मल्टीमोड या एकल-मोड फाइबर (बाएं) में ऑप्टिकल युग्मन के योजनाबद्ध आरेख। एक मल्टीमोड फाइबर में घटना की स्थिति जैसे कि प्रकाश ओवरफ्लो (शीर्ष दाएं) और फाइबर को अंडरफिल (नीचे दाएं)।
ऑप्टिकल फाइबर के प्रकार
कई अलग-अलग प्रकार के ऑप्टिकल फाइबर बहुत अलग ज्यामिति प्रदर्शित कर सकते हैं, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। संचार में उपयोग किए जाने वाले मानक एकल-मोड फाइबर में छोटे कोर व्यास (10 माइक्रोन से कम) होते हैं, जबकि मल्टीमोड फाइबर में कोर व्यास होते हैं जो साठ से कई सौ माइक्रोन तक होते हैं। मल्टीमोड फाइबर में क्रमिक या कदम अपवर्तक सूचकांक प्रोफाइल हो सकते हैं। विशेष रूप से फाइबर भी आम हैं, जिसमें पूर्वाग्रह-संरक्षण फाइबर, उच्च-शक्ति ट्रांसमिशन फाइबर ऑप्टिक केबल, बेंड-असंवेदनशील फाइबर और अत्यधिक तापमान के लिए फाइबर शामिल हैं।
चित्रा 2 अलग -अलग फाइबर प्रकार
उनकी व्यापकता और उपयोगिता के कारण, दो विशिष्ट प्रकार के विशेष फाइबर को नीचे विस्तार से वर्णित किया गया है: दुर्लभ पृथ्वी तत्व डोपेड फाइबर और फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर (पीसीएफ)।
दुर्लभ पृथ्वी तत्व डोपेड फाइबर: दुर्लभ पृथ्वी तत्व डोपेड फाइबर विशेष रूप से फाइबर लेजर के लिए महत्वपूर्ण हैं क्योंकि इन डोपेंट (जैसे एनडी, वाईबी और ईआर-वाईबी सह-डोपेड) का उपयोग लेजर गेन मीडिया के रूप में किया जा सकता है। डबल-क्लैड दुर्लभ-पृथ्वी-तत्व डोपेड फाइबर का उपयोग पंप बीम के कुशल मिलान की अनुमति देता है, या तो फ्री-स्पेस फोकसिंग द्वारा या किसी अन्य फाइबर के माध्यम से ट्रांसमिशन द्वारा, और इन डोप किए गए फाइबर का उपयोग ब्रैग ग्रेटिंग (एफबीजी) लाइट-सेंसिटिव फेमेटिंग के लिए भी किया जा सकता है, जो कि एक मटेरियल के अपवर्तक सूचकांक का एक आवधिक मॉडुलन है।
उच्च गुणवत्ता वाले एफबीजी का निर्माण यूवी प्रकाश के आवधिक पैटर्न से किया जा सकता है, जिसमें फोटोसेंसिटिव फाइबर उजागर होता है (दुर्लभ पृथ्वी तत्व डोपेंट्स दृढ़ता से यूवी को अवशोषित करते हैं)। जब फाइबर को यूवी प्रकाश के आवधिक पैटर्न के संपर्क में लाया जाता है, तो झंझरी का गठन किया जाता है, जो आमतौर पर एक चरण मास्क द्वारा उत्पन्न होते हैं। उत्पादन के दृष्टिकोण से, निर्माण की यह विधि तेज, विश्वसनीय और स्पष्ट रूप से आकर्षक है। ब्रैग ग्रैटिंग्स (एफबीजी) संकीर्ण तरंग दैर्ध्य बैंड (चित्र 3 देखें) पर उच्च परावर्तन (99%तक) प्राप्त करने में सक्षम हैं, जो फाइबर लेज़रों में गुहा दर्पण उत्पन्न करने या फाइबर-ऑप्टिक संचार प्रणालियों में वर्णक्रमीय फिल्टर के रूप में उपयोग करने के लिए फायदेमंद है।
फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर (पीसीएफ): फोटोनिक क्रिस्टल माइक्रोस्ट्रक्चर सामग्री हैं जिसमें अपवर्तक सूचकांक समय -समय पर स्थिति के साथ भिन्न होता है। एक पीसीएफ में, यह आवधिक भिन्नता धुरी के समानांतर नियमित रिक्तियों या वायु छेद द्वारा प्राप्त की जाती है (चित्र 2 देखें)। पारंपरिक ऑप्टिकल फाइबर के विपरीत, कोर और क्लैडिंग दोनों एक ही सामग्री से बने होते हैं। इसलिए, पीसीएफ में सभी वेवगाइडिंग गुण रिक्तियों की उपस्थिति से उत्पन्न होते हैं। पीसीएफएस को आमतौर पर दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया जाता है: सॉलिड कोर और फोटोनिक बैंडगैप फाइबर के साथ अपवर्तक इंडेक्स गाइडेड फाइबर और सिंगल माइक्रोस्ट्रक्चरल एलिमेंट्स के साथ सिंगल मोड (जैसे, खोखले कोर)। यूवी से आईआर तक फील्ड व्यास, बहुत उच्च नॉनलाइनरिटी, और एनए पीसीएफ के लिए मान रखने की क्षमता व्यापक रूप से स्पेक्ट्रोस्कोपी, मेट्रोलॉजी, बायोमेडिसिन, इमेजिंग, दूरसंचार, औद्योगिक प्रसंस्करण और रक्षा अनुप्रयोगों में उपयोग की जाती है।
चित्रा 3 एफबीजी योजनाबद्ध और प्रतिनिधि संचरण और परावर्तन स्पेक्ट्रा।
