Kaj je Hollow Core Fiber (HCF)?
Optična vlakna votlega jedra se razlikujejo od tradicionalnih optičnih vlaken iz trdnega stekla ali plastičnih jedra, saj je njihova notranjost prazna in jo je mogoče napolniti z zrakom, inertnim plinom ali vakuumom. Ta edinstvena metoda konstrukcijskega oblikovanja bistveno spremeni značilnosti optičnega širjenja optičnih vlaken, kar jim daje več prednosti učinkovitosti v tradicionalnih optičnih vlaknih iz trdnega stekla. Zaradi hitrejše hitrosti širjenja svetlobe v zraku v primerjavi s steklom imajo votla jedra optična vlakna nižjo zamudo in izgube v primerjavi s tradicionalnimi optičnimi vlakni. Microsoft Lumensity trdi, da je njegova optična hitrost votlih vlaken 47% hitrejša od standardnega kremenčevega stekla. Poleg tega Hollow Core Vlakna ne pobirajo svetlobe in lahko zlahka podpirajo svetlobo v več pasovih, kot so O, S, E, C, L, U, ETC.
Hollow Core Fiber, kot tradicionalna steklena jedra vlakna, je sestavljena iz treh delov: jedra, obloge in prevleke. Glavna razlika je v jedru in obloge. Jedro votlih vlaken je zrak, obloga pa je zasnovana na podlagi mikrostrukture, ki je običajno sestavljena iz niza drobnih zračnih lukenj, razporejenih v strukturi satja. Ko se na vmesniku med jedrom vlaken in oblogom pojavi svetloba, jo močno raztresejo občasno razporejene zračne luknje v oblogi. To večkratno razprševanje ustvarja skladnost, kar omogoča svetlobne valove, ki ustrezajo določenim valovnim dolžinam in vpadnimi koti, da se vrnejo v jedrno plast in se še naprej širijo. Funkcija mikrostrukture je omejiti optične signale znotraj vlakna za širjenje, delovanje votlih jedrnih vlaken pa je v glavnem določeno z mikrostrukturo.
Votla vlakna zmanjšuje lom svetlobe za medij zaradi širjenja svetlobe v zraku in s tem močno zmanjša zamudo pri prenosu. Izguba signala votlih vlaken je bistveno nižja kot pri tradicionalnih vlakninah, zaradi česar je primerna za ultra prenos na dolge razdalje in zmanjšanje potrebe po ojačevalnikih signalov. Hollow Core vlakna znatno zmanjša nelinearne učinke (kot je samo fazna modulacija znotraj vlakna) med optičnim prenosom z visoko močjo, zaradi česar je široko uporabna pri laserskem prenosu z veliko močjo in kvantnim komunikaciji.
Votla jedrna vlakna je mogoče preprosto razvrstiti v dve kategoriji na podlagi njihovega mikrostrukturnega oblikovanja in delovnega načela: fotonični pasovni votel jedrna vlakna (PBG-HCF) in proti resonančna votla jedrna vlakna (AR-HCF). Razvoj votlih jedrnih optičnih vlaken je v glavnem skozi proces evolucije od fotonskih vlaken pasu do protisonantnih vlaken.
Votla vlakna fotonskih pasu se zanašajo na fotonsko kristalno strukturo v oblačilih vlaken, da tvorijo fotonski pas, da omejijo širjenje svetlobnih žarkov v votlem jedru. Razlika v indeksu refrakcije fotonskih kristalov pomeni, da se svetlobni žarek lahko širi le v jedru in ne more puščati v oblogo. Vendar je ta struktura nagnjena k izgubam, s predvideno izgubo približno 4 dB na kilometer, kar omejuje njegovo uporabo v omrežjih na dolge razdalje.
Proti resonančne votle vlakne koherentno odbijajo svetlobo naprej in nazaj med cevastimi steklenimi filmi znotraj vlakna, ki omejujejo svetlobo v bližini zračnega jedra in jo prenašajo vzdolž osi. Načelo proti resonanci je precej zapleteno, nekateri ljudje pa trdijo, da je podoben motnji tankega filma. Ta vrsta optičnih vlaken uporablja načelo protisonančnega odseva in tvori zapleteno mikrostrukturo s posebno konstrukcijsko zasnovo, kot je oblikovanje več plasti posebej razporejenih kapilar. Ta struktura preprečuje popolni odsev svetlobe med prenosom, ugnezdena struktura kapilar pa lahko znatno zmanjša slabljenje votlih jedrnih optičnih vlaken.
