Cyflwyniad
Wrth geisio systemau cyfathrebu optegol cyflymach, mwy effeithlon a gwydn,ffibr craidd gwag (HCF) wedi dod i'r amlwg fel arloesedd arloesol. Yn wahanol i ffibrau optegol craidd solid traddodiadol, sy'n dibynnu ar fyfyrio mewnol llwyr (TIR) i arwain golau, mae HCF yn cyflogi mecanwaith sylfaenol wahanol-arweiniad ysgafn trwy graidd llawn aer neu lenwi nwy. Mae'r newid paradeim hwn yn cynnig manteision trawsnewidiol ar gyfer telathrebu, synhwyro a danfon laser pŵer uchel.
1. Sut mae ffibr craidd gwag yn gweithio
Mae strwythur HCF yn cynnwys acladin microstrwythuredig o amgylch craidd gwag canolog. Mae golau yn lluosogi trwy'r craidd aer trwyCanllawiau bandgap ffotonigneuGwrth-gyson sy'n adlewyrchu tonnau optegol (saeth)mecanweithiau. Mae'r dyluniadau hyn yn cyfyngu golau o fewn y craidd trwy greu dellt grisial ffotonig neu ddefnyddio capilarïau gwydr wedi'u peiriannu'n ofalus sy'n adlewyrchu golau i mewn, gan leihau rhyngweithio â'r deunydd gwydr.
2. Manteision allweddol dros ffibrau craidd solet
(a) Latency ultra-isel
Teithio golau~ 30% yn gyflymachmewn aer (mynegai plygiannol n ≈ 1) o'i gymharu â silica (n ≈ 1.45), gan leihau trosglwyddo latency-feirniadol ar gyfer masnachu amledd uchel a rhwydweithiau 5G/6G.
(b) llai o effeithiau aflinol
With >Mae 99% o'r golau sydd wedi'u cyfyngu mewn aer, effeithiau aflinol yn cael eu hatal, gan alluogi trosglwyddo pŵer uwch a chywirdeb signal glanach.
(c) Gwanhau is mewn bandiau penodol
Mae dyluniadau HCF diweddar yn cyflawni<0.5 dB/km loss at 2 µm wavelength, yn perfformio'n well na ffibrau confensiynol yn yr amrediad canol-is-ddelfrydol ar gyfer sbectrosgopeg a chymwysiadau meddygol.
(ch) Imiwnedd i Ymbelydredd a Thymheredd Amrywiadau
Mae lluosogi craidd aer yn lleihau diraddiad sy'n gysylltiedig â gwydr, gan wneud HCF yn addas ar gyfer awyrofod, cyfleusterau niwclear, ac amgylcheddau eithafol.
3. Ceisiadau yn ail -lunio diwydiannau
Rhwydweithiau telathrebu: Mae ataliad isel ac ataliad nonlinearity HCF yn gwella ceblau llongau tanfor a rhyng -gysylltiadau canolfannau data.
Cyfathrebu cwantwm: Yn galluogi dosbarthiad ymglymiad pellter hir trwy gadw cydlyniad ffoton.
Laserau pŵer uchel: Yn cyflwyno corbys laser ar lefel cilowat ar gyfer torri diwydiannol ac ymchwil ymasiad heb ddifrod ffibr.
Synhwyro nwy: Gellir llenwi'r craidd gwag â dadansoddiadau ar gyfer canfod nwy olrhain amser real.
4. Heriau a Chyfarwyddiadau yn y Dyfodol
Er bod gan HCF addewid aruthrol, erys rhwystrau allweddol:
Cymhlethdod Gweithgynhyrchu: Mae rheolaeth fanwl gywir ar geometreg microstrwythur yn gofyn am dechnegau saernïo datblygedig.
Sensitifrwydd Plygu: Roedd dyluniadau HCF cynnar yn dioddef o golledion tro uwch, er bod ffibrau gwrth-soniarus diweddar yn dangos gwell cadernid.
Gost: Mae angen buddsoddiad Ymchwil a Datblygu pellach ar gynhyrchu graddio i gystadlu â ffibrau confensiynol.
Mae ymchwil barhaus yn canolbwyntio ar ehangu lled band gweithredol HCF, gwella effeithlonrwydd cyplu â'r seilwaith ffibr presennol, a datblygu dyluniadau hybrid ar gyfer cymwysiadau aml-swyddogaethol.
Nghasgliad
Mae ffibr craidd gwag yn cynrychioli naid ymlaen mewn technoleg tonnau tonnau optegol, gan fynd i'r afael â chyfyngiadau critigol ffibrau traddodiadol wrth ddatgloi galluoedd newydd. Wrth i dechnegau saernïo aeddfedu a masnacheiddio yn cyflymu, mae HCF ar fin ailddiffinio ffiniau cyfathrebu optegol, synhwyro a thu hwnt. Ar gyfer peirianwyr ac ymchwilwyr, nid gwelliant cynyddrannol yn unig mo hwn-mae'n ail-lunio o sut y gellir harneisio golau ar gyfer y genhedlaeth nesaf o systemau ffotonig.