- Этот раздел Лазерного Портала построен на основе материалов энциклопедии www.rp-photonics.com Рюдигера Пашотты, наиболее грамотного и всеохватывающего интернет-ресурса, объясняющего физические принципы и основы лазерных технологий, а также основные понятия нелинейной и волоконной оптики.
- This part of the Laser Portal is built basing on open-access encyclopedia www.rp-photonics.com, authored by Dr. Rüdiger Paschotta, the most advanced Internet resource that explains the physical principles and common techniques in laser technology, while also covering major areas of fiber-optic technology and nonlinear optics.
Материал подготовлен Михаилом Цыбиным
Оптоволокно – изгибаемые длинные и тонкие оптические волноводы.
Оптические волокна - гибкие волноводы оптического диапазона. Как правило, изготовлены из какого-либо стекла, потенциально могут быть очень длинными (сотни километров).
Для изготовления оптоволокна наиболее часто используют кварцевое стекло, то есть аморфный диоксид кремния SiO2, либо в чистом виде или с некоторыми примесями. Кварц так широко используется из-за его уникальных свойств, в частности:
- • крайне низких потерь энергии распространяющегося в нем излучения (реализуется только в сверхчистом материале);
- • удивительно высокой механической прочности на растяжение и изгиб.
Большинство волокон, используемых в лазерной оптике, имеют сердцевину с показателем преломления, несколько большим, чем у внешнего слоя (так называемой оболочки). Простейшим случаем является ступенчатый профиль показателя преломления волокна, где показатель преломления постоянен внутри сердцевины и внутри оболочки. Разница коэффициента преломления сердцевины и оболочки определяет числовую апертуру волокна. Как правило, она невелика.
Свет, заведенный в волокно, распространяется главным образом в области его сердцевины, хотя некоторая часть излучения может проникать и внутрь оболочки. Свет удерживается в волокне за счет эффекта полного внутреннего отражения на границе областей с разным показателем преломления, или же за счет градиента показателя преломления в сердцевине волокна.
Реже используются волокна, в которых реализован другой принцип удержания света в волокне. В них используется свойство брэгговских структур и фотонных кристаллов образовывать фотонную запрещенную зону (photonic stop-band). Такой способ принципиально отличается от способа удержания света в обычных волокнах.
Фотонная запрещенная зона может быть реализована за счет концентрических колец с различными показателями преломления, образуя своего рода двумерное брэгговское (диэлектрическое) зеркало, свернутое в трубочку (так называемые omniguide fibers).
Также запрещенная фотонная зона реализуется в волокне, изготовленном из полых капилляров, уложенных в гексагональную структуру (фотоннокристаллическое оптоволокно, photonic crystal fiber).
