Kuituoptiikka - tämä termi tarkoittaa
Kuituoptisia laitteita ovat laserit , vahvistimet, multiplekserit , demultiplekserit ja monet muut. Kuituoptisia komponentteja ovat eristimet, peilit, liittimet, jakajat jne. Kuituoptisen laitteen perusta on sen optinen piiri - sarja valokuitukomponentteja, jotka on kytketty tietyssä järjestyksessä. Optiset piirit voivat olla suljettuja tai avoimia, takaisinkytkennän kanssa tai ilman.
Kuvassa 1 on yksinkertaisin kuituoptisen laserin kaavio. Kirjaimet osoittavat: A - aktiivikuitu , D - pumppudiodi , M1 ja M2 - peilit. Kuten perinteisissä lasereissa, meillä on resonaattori aktiivisella väliaineella, joka muodostuu aktiivisesta kuidusta ja peileistä. Peilit antavat palautetta. Yksi peileistä voi heijastaa 100 %. Silloin säteily tulee ulos vain resonaattorin vastakkaisesta päästä. Pumppudiodeja voi olla useita, ja ne voivat sijaita resonaattorin eri puolilla.
Kuvassa 2 on yksinkertaisin kuituoptinen vahvistinpiiri . Se on samanlainen kuin laserpiiri, sillä ainoalla poikkeuksella, että peilit korvataan eristeillä takaisinkytkennän vaimentamiseksi. Eristeet päästävät valoa kulkemaan vain yhteen suuntaan.
Peili on komponentti, joka heijastaa tietyn taajuuden säteilyä tietyllä heijastuskertoimella . Suodatin puolestaan läpäisee tietyn taajuuden säteilyä, yleensä kapealla taajuusalueella, ja absorboi tai hajottaa loput säteilystä. Peilien ja suodattimien valmistukseen käytetään diffraktiohilaa , joka on kerrostettu kuidun ydinosaan. Iskun analogi suoritetaan ultraviolettivalolla, joka muuttaa kuidun ominaisuuksia säteilytyskohdassa. Sama diffraktiohila eri signaalitaajuuksille on joko peili tai suodatin. Pitkäaikaisten kuituhilojen pohjalta voidaan luoda laajakaistasuodattimia, jotka absorboivat tietyllä aallonpituusalueella.
Ne ovat kaksi yhdensuuntaista kuitua, joissa ei ole vaippaa ja jotka ovat kosketuksissa toisiinsa. Kuitujen kosketus ja kiinnitys saavutetaan korkeissa lämpötiloissa - kuidun sulamispisteen yläpuolella. Siten kuitujen osat sulautuvat yhteen. Riippuen yhteisen osan pituudesta aaltohäiriön seurauksena on mahdollista saada mielivaltainen lähtösignaalin jakosuhde kahdelle lähtökuidulle.
Yhdistimet ja halkaisijat voivat perustua myös mikrooptisiin elementteihin, mukaan lukien mikrolinssit ja osittain läpinäkyvät peilit tietyllä jakokertoimella.
1980-luvun malleja tunnetaan. kiillotettu valoa johtavaksi ytimeksi ja mekaanisesti yhdistetyillä kuiduilla. Seostetut ovat kuitenkin yleisimpiä.
Kuitu, joka pystyy vahvistamaan tai tuottamaan tietyn taajuuden signaalin. Tämä saavutetaan lisäämällä harvinaisia maametalleja kvartsikuituun vaaditusta vahvistustaajuudesta riippuen. Siten ytterbium ( Yb ) -epäpuhtaudet antavat vahvistuksen aallonpituudella 1,06 µm ja erbium ( Er ) aallonpituudella 1,5 µm. Vahvistushuippu määräytyy tietyn epäpuhtauden läpinäkyvyyshuipun perusteella.
Kuitu, jolla ei ole lujittavia ominaisuuksia. Käytetään kuituoptisten komponenttien yhdistämiseen toisiinsa sekä optisen piirin kokonaispituuden lisäämiseen tarvittaessa.
Kuten tavanomaisten laserien tapauksessa, aktiivisen väliaineen pumppaus on välttämätöntä vahvistamisen ja generoinnin aloittamiseksi. Puolijohdelaserdiodeja käytetään aktiivisten kuitujen pumppaamiseen. Puolijohdekiteen ulostulossa lasersäde kollimoidaan ja ruiskutetaan kuituun. Pumppudiodien aallonpituuden valinta johtuu aktiivisten kuitujen absorptiohuippuista, jotka osuvat kapeille alueille 0,81 μm, 0,98 μm ja 1,48 μm. Ytterbiumkuitujen pumppaus on tehokkainta alueella 0,95–0,98 μm.
Pumpun ja signaalin aallonpituuksien suhdetta tarkasteltaessa voidaan määrittää lasereiden ja vahvistimien suurin mahdollinen hyötysuhde . Ytterbiumkuitujen osalta se on 0,95: 1,06 = 90 %. Käytännössä tehokkuus on tietysti alhaisempi.