Penggabungan serat optik
Untuk mendapatkan efisiensi kopling yang baik, karakteristik balok terfokus (biasanya balok laser) harus dicocokkan dengan parameter serat. Pedoman umum adalah bahwa (1) tempat yang terfokus harus sebanding dengan ukuran inti, (2) balok yang terfokus harus berada di tengah inti, dan (3) sudut kerucut yang terjadi tidak boleh melebihi bukaan numerik na serat. Kondisi (1) dan (2) ditampilkan di sisi kiri Gambar. 1, dan kondisi (3) ditunjukkan di sisi kanan Gambar. 1. Untuk serat multimode, dua kondisi pertama mudah diadaptasi karena diameter inti yang besar. Oleh karena itu, mencocokkan lensa kopling dengan aperture numerik dari serat mencapai efisiensi kopling yang baik dalam serat multimode.
Dari sudut pandang ini, kopling ke serat mode tunggal adalah masalah yang lebih sulit. Diameter inti yang lebih kecil dari serat mode tunggal membutuhkan lebih banyak elemen opto-mekanis untuk memungkinkan balok terfokus untuk digabungkan dengan akurasi penentuan posisi sub-mikron. Selain itu, mode laser insiden harus sesuai dengan mode serat. Dengan kata lain, efisiensi kopling tergantung pada integral yang tumpang tindih dari mode Gaussian dari balok laser input dan perkiraan mode fundamental Gaussian dari serat.
Gbr. 1 Diagram skematis dari penggabungan optik menjadi multimode atau serat mode tunggal (kiri). Kondisi kejadian dalam serat multimode sedemikian rupa sehingga cahaya luapan (kanan atas) dan underfills (kanan bawah) serat.
Jenis serat optik
Banyak jenis serat optik yang berbeda dapat menunjukkan geometri yang sangat berbeda, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Serat mode tunggal standar yang digunakan dalam komunikasi memiliki diameter inti kecil (kurang dari 10 mikron), sementara serat multimode memiliki diameter inti mulai dari enam puluh hingga beberapa ratus mikron. Serat multimode mungkin memiliki profil indeks bias bertahap atau langkah. Serat khusus juga umum, termasuk serat yang memelihara bias, kabel serat optik transmisi daya tinggi, serat yang tidak peka, dan serat untuk suhu ekstrem.
Gambar 2 jenis serat yang berbeda
Karena prevalensi dan kegunaannya, dua jenis serat khusus yang dijelaskan secara rinci di bawah ini: serat doped elemen tanah jarang dan serat kristal fotonik (PCF).
Unsur Bumi Jarang Doped Serat: Serat doping elemen tanah jarang sangat penting untuk laser serat karena dopan ini (misalnya ND, YB dan ER-YB dikoordinan) dapat digunakan sebagai media gain laser. Penggunaan serat doped elemen-elemen langka-elemen yang berpakaian dua kali memungkinkan pencocokan yang efisien dari balok pompa, baik dengan fokus ruang bebas atau dengan transmisi melalui serat lain, dan serat yang didoping ini juga dapat digunakan untuk membuat kisi-kisi yang peka terhadap kisi-kisi yang memantulkan refraktif.
FBGs berkualitas tinggi dapat dibangun dari pola periodik cahaya UV di mana serat fotosensitif terpapar (dopan elemen tanah jarang sangat menyerap UV). Kisi -kisi terbentuk ketika serat terpapar pola periodik cahaya UV, yang biasanya dihasilkan oleh masker fase. Dari sudut pandang produksi, metode fabrikasi ini cepat, andal dan jelas menarik. Bragg Gratings (FBG) mampu mencapai reflektifitas tinggi (hingga 99%) di atas pita panjang gelombang sempit (lihat Gambar 3), yang bermanfaat untuk menghasilkan cermin rongga dalam laser serat atau untuk digunakan sebagai filter spektral dalam sistem komunikasi serat-optik.
Fotonik Crystal Fiber (PCF): Kristal fotonik adalah bahan mikrostruktur di mana indeks bias bervariasi secara berkala dengan posisi. Dalam PCF, variasi periodik ini dicapai dengan lowongan reguler atau lubang udara yang sejajar dengan sumbu (lihat Gambar 2). Tidak seperti serat optik konvensional, baik inti dan kelongsong terbuat dari bahan yang sama. Therefore, all waveguiding properties in PCFs arise from the presence of vacancies.PCFs are usually divided into two main categories: refractive index guided fibers with solid cores and photonic bandgap fibers with periodic microstructural elements and cores made of low refractive index materials (eg, hollow cores).PCFs have properties not found in ordinary optical fibers, such as the ability to operate in a single mode with large mode field Diameter dari UV ke IR, nonlinier yang sangat tinggi, dan kemampuan untuk memiliki nilai untuk PCF NA banyak digunakan dalam spektroskopi, metrologi, biomedis, pencitraan, telekomunikasi, pemrosesan industri dan aplikasi pertahanan.
Gambar 3 FBG Skema dan transmisi representatif dan spektrum reflektansi.
