Hollow Core Fiber (HCF) คืออะไร?
เส้นใยออปติคัลคอร์กลวงนั้นแตกต่างจากเส้นใยออปติคัลแก้วแข็งหรือแกนพลาสติกแบบดั้งเดิมเนื่องจากการตกแต่งภายในของพวกเขานั้นว่างเปล่าและสามารถเต็มไปด้วยอากาศก๊าซเฉื่อยหรือสูญญากาศ วิธีการออกแบบโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์นี้จะเปลี่ยนลักษณะการแพร่กระจายของแสงของเส้นใยออปติคัลอย่างมีนัยสำคัญทำให้พวกเขาได้เปรียบด้านประสิทธิภาพหลายอย่างมากกว่าเส้นใยออปติคัลแกนแก้วแข็งแบบดั้งเดิม เนื่องจากความเร็วในการแพร่กระจายที่เร็วขึ้นของแสงในอากาศเมื่อเทียบกับแก้วเส้นใยออปติคัลแกนกลวงมีความหน่วงแฝงและการสูญเสียที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเส้นใยออพติคอลแบบดั้งเดิม Microsoft Lumensity อ้างว่าความเร็วไฟเบอร์ออปติกกลวงนั้นเร็วกว่าแก้วควอตซ์มาตรฐาน 47% นอกจากนี้เส้นใยแกนกลวงไม่ได้รับแสงและสามารถรองรับแสงในหลายแถบเช่น O, S, E, C, L, U และอื่น ๆ
เส้นใยแกนกลวงเช่นเส้นใยแกนแก้วแบบดั้งเดิมประกอบด้วยสามส่วน: แกน, การหุ้มและการเคลือบ ความแตกต่างที่สำคัญอยู่ในแกนกลางและการหุ้ม แกนกลางของเส้นใยกลวงคืออากาศและการหุ้มได้รับการออกแบบตามโครงสร้างจุลภาคซึ่งมักจะประกอบด้วยชุดของรูอากาศขนาดเล็กที่จัดเรียงในโครงสร้างเช่นโครงสร้าง เมื่อแสงเกิดขึ้นบนส่วนต่อประสานระหว่างแกนไฟเบอร์และการหุ้มมันจะกระจัดกระจายอย่างมากโดยรูอากาศที่จัดเรียงเป็นระยะในการหุ้ม การกระจัดกระจายหลายครั้งนี้ก่อให้เกิดการเชื่อมโยงกันช่วยให้คลื่นแสงที่ตรงกับความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจงและมุมของเหตุการณ์เพื่อกลับไปที่ชั้นแกนกลางและแพร่กระจายต่อไป ฟังก์ชั่นของโครงสร้างจุลภาคคือการ จำกัด สัญญาณแสงภายในแกนไฟเบอร์สำหรับการแพร่กระจายและประสิทธิภาพของเส้นใยแกนกลวงส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยโครงสร้างจุลภาค
เส้นใยกลวงช่วยลดการหักเหของแสงโดยสื่อเนื่องจากการแพร่กระจายของแสงในอากาศซึ่งจะช่วยลดความล่าช้าในการส่งผ่านอย่างมาก การสูญเสียสัญญาณของเส้นใยกลวงนั้นต่ำกว่าเส้นใยแบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญทำให้เหมาะสำหรับการส่งผ่านทางไกลเป็นพิเศษและลดความต้องการเครื่องขยายสัญญาณ เส้นใยแกนกลวงช่วยลดผลกระทบแบบไม่เชิงเส้นอย่างมีนัยสำคัญ (เช่นการปรับเฟสด้วยตนเองภายในเส้นใย) ในระหว่างการส่งสัญญาณแสงสูงทำให้สามารถใช้งานได้อย่างกว้างขวางในการส่งสัญญาณเลเซอร์กำลังสูงและการสื่อสารควอนตัม
เส้นใยแกนกลวงสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทตามการออกแบบโครงสร้างจุลภาคและหลักการการทำงาน: โฟโตนิกแบนด์ฮอลโลว์เส้นใยแกนกลาง (PBG-HCF) และเส้นใยแกนกลวงต่อต้านเรโซแนนท์ (AR-HCF) การพัฒนาของเส้นใยออปติคัลแกนกลวงได้ผ่านกระบวนการวิวัฒนาการเป็นหลักตั้งแต่เส้นใย bandgap โทนิคไปจนถึงเส้นใยต่อต้านเรโซแนนท์
โฟตอน bandgap เส้นใยแกนกลวงพึ่งพาโครงสร้างผลึกโทนิคในการหุ้มเส้นใยเพื่อสร้าง bandgap โทนิคเพื่อ จำกัด การแพร่กระจายของคานแสงในแกนกลวง ความแตกต่างในดัชนีการหักเหของผลึกโทนิคหมายความว่าลำแสงแสงสามารถแพร่กระจายในแกนกลางและไม่สามารถรั่วไหลเข้าไปในการหุ้ม อย่างไรก็ตามโครงสร้างนี้มีแนวโน้มที่จะสูญเสียโดยมีการสูญเสียที่คาดการณ์ไว้ประมาณ 4dB ต่อกิโลเมตรซึ่ง จำกัด การใช้งานในเครือข่ายทางไกล
เส้นใยกลวงต่อต้านเรโซแนนท์สะท้อนแสงไปมาระหว่างฟิล์มแก้วท่อภายในเส้นใยอย่างต่อเนื่อง จำกัด แสงใกล้แกนอากาศและส่งไปตามแกน หลักการของการสั่นพ้องกันนั้นค่อนข้างซับซ้อนและมนุษย์บางคนยืนยันว่ามันคล้ายกับการรบกวนของฟิล์มบาง ไฟเบอร์ออปติคอลประเภทนี้ใช้หลักการของการสะท้อนแสงสะท้อนและก่อให้เกิดโครงสร้างจุลภาคที่ซับซ้อนผ่านการออกแบบโครงสร้างพิเศษเช่นการออกแบบหลายชั้นของเส้นเลือดฝอยที่จัดเรียงเป็นพิเศษ โครงสร้างนี้ป้องกันการสะท้อนแสงทั้งหมดของแสงในระหว่างการส่งผ่านและโครงสร้างซ้อนของเส้นเลือดฝอยสามารถลดการลดทอนของเส้นใยออปติคัลแกนกลวงได้อย่างมีนัยสำคัญ
