Mis on õõnes südamik kiud (HCF)?
Õõnes südamiku optilised kiud erinevad traditsioonilistest tahkest klaasist või plastist südamikust optilistest kiududest, kuna nende interjöör on tühi ja neid saab täita õhu, inertse gaasi või vaakumiga. See ainulaadne konstruktsiooni kujundusmeetod muudab märkimisväärselt optiliste kiudude optilisi levimisomadusi, andes neile tavapärase tahke klaasist südamiku optiliste kiudude võrreldes mitmeid jõudluse eeliseid. Klaasiga võrreldes õhus oleva valguse kiirema levimiskiiruse tõttu on õõnsate südamiku optiliste kiudude latentsus ja kadud võrreldes traditsiooniliste optiliste kiududega. Microsofti lumensus väidab, et selle õõnes kiudoptiline kiirus on 47% kiirem kui tavaline kvartsklaas. Lisaks ei korja õõnes südamiku kiud valgust ja suudavad kerget valgustit hõlpsalt toetada mitmetes ribades, näiteks O, S, E, C, L, U, U, u, jne.
Õõnes südamikuuud, nagu ka traditsiooniline klaasist kiu, koosneb kolmest osast: südamikust, kattest ja kattest. Peamine erinevus seisneb tuumas ja kattes. Õõneskiu tuum on õhk ja katted on konstrueeritud mikrostruktuuri põhjal, mis koosneb tavaliselt väikestest õhuaukudest, mis on paigutatud kärgstruktuuri nagu struktuur. Kui valgus kiudude südamiku ja kattevahelise liidese korral langeb, hajutavad see tugevalt katteperioodiliselt paigutatud õhuaugud. See mitu hajumine tekitab sidusust, võimaldades valguse pikkuse ja langeva nurga all olevaid valguselaineid, et naasta südamiku kihti ja jätkata levitamist. Mikrostruktuuri funktsioon on optiliste signaalide piiramine kiu südamikus levimiseks ja õõnsate südamiku kiudude jõudlus määrab peamiselt mikrostruktuur.
Õõneskiud vähendab valguse murdumist söötme abil valguse leviku tõttu õhus, vähendades sellega oluliselt ülekande viivitust. Õõneskiudude signaali kadu on oluliselt madalam kui traditsioonilistel kiududel, muutes selle sobivaks ultra pika vahemaa edastamiseks ja vähendades signaali võimendite vajadust. Õõnes südamiku kiud vähendab märkimisväärselt mittelineaarset mõju (näiteks iseenda faasi modulatsioon kiudaines) suure võimsusega optilise ülekande ajal, muutes selle laialdaselt rakendatavaks suure võimsusega laserülekande ja kvantside korral.
Õõnes südamiku kiud saab lihtsalt jagada kahte kategooriasse, tuginedes nende mikrostruktuuri kujundamisele ja tööpõhimõttele: fotoonilise ribalaua õõnes südamiku kiud (PBG-HCF) ja resonantsvastased õõnes südamiku kiud (AR-HCF). Õõnes südamiku optiliste kiudude areng on peamiselt läbi elanud evolutsiooniprotsessi alates fotooniliste ribalaua kiududest kuni resonantsvastaste kiududeni.
Footoni ribaga õõnes südamiku kiud tuginevad kiu katte fotoonilise kristallstruktuurile, moodustades fotoonilise ribalapi, et piirata õõnes südamikus valguskiire levimist. Foonikristallide murdumisnäitaja erinevus tähendab, et kerge tala saab ainult tuumas levida ega saa kattesse lekkida. Kuid see struktuur on kalduvus kahjudele, prognoositud kadu umbes 4dB kilomeetri kohta, mis piirab selle kasutamist pikamaavõrkudes.
Resonantvastane õõneskiud peegeldab sidusalt kiudude sees olevate torukujuliste klaasist kilede vahel valgust, piirdudes õhusüdamiku lähedal ja edastades seda piki telge. Resonantsi vastase põhimõte on üsna keeruline ja mõned inimesed väidavad, et see sarnaneb õhukese kile häiretega. Seda tüüpi optiline kiud kasutab resonantsvastase peegelduse põhimõtet ja moodustab keeruka mikrostruktuuri spetsiaalse konstruktsiooni kujundamise kaudu, näiteks kujundades mitu kihti spetsiaalselt paigutatud kapillaaride abil. See struktuur hoiab ära valguse täieliku peegeldumise ülekande ajal ja kapillaaride pesastatud struktuur võib märkimisväärselt vähendada õõnsate südamiku optiliste kiudude nõrgenemist.
