eng
Выпуск #4/2015
Б. Ленардик
Новые решения в области оптоволоконных технологий от компании Optacore
Новые решения в области оптоволоконных технологий от компании Optacore
Просмотры: 2394
Создано многомодовое оптоволокно XBend, которое имеет уникальную конструкцию, обеспечивающую большой допуск по изгибу без падения пропускной способности. Эти особенности позволяют применять XBend-оптоволокно в устройствах с ограниченным пространством и при неблагоприятных условиях в авионике, в аэрокосмических и других системах передачи данных.
Инновационное оптоволокно XBend, нечувствительное к изгибу
Компания Optacore совместно с одним из своих партнеров – Мариборским университетом (это второй по величине университет в Словении), создала передовой инновационный продукт – оптоволокнo XBend, нечувствительное к изгибу (рис.1.). Конструкция такого волокнa была разработана доктором Денисом Донлагич [Optics Express, 23.11.2009, v.17, № 24, p. 22081–22095], а компания Optacore предоставила условия для изготовления и тестирования. Данная разработка – многомодовое оптоволокно с низкими потерями сигнала при изгибе – в настоящий момент запатентована [Патент US 9,0426,95, выдан 26.05.2015]. Профессор Донлагич заведует лабораторией электрооптических и сенсорных систем (ЛЭОСС), которая относится к факультету электротехники и информатики университета. Лаборатория ведет научно-исследовательскую деятельность и осуществляет разработки в области фотоники, в частности занимается фундаментальными проблемами волоконной оптики.
Конструкция оптоволокна XBend
Многомодовое оптоволокно XBend имеет уникальную конструкцию, которая обеспечивает большой допуск по изгибу без падения пропускной способности (рис.2). Данное волокно может эксплуатироваться при диаметре изгиба порядка нескольких миллиметров и позволяет получить полосу пропускания в диапазоне ГГц-км. Кроме того, оптоволокно XBend совместимо с традиционными градиентными многомодовыми оптоволокнaми с диаметром сердцевины 50 мкм. Производительность такого уровня обеспечивается за счет уникальной конструкции профиля показателя преломления волокна, уменьшающей дифференциальную модовую задержку. Количество направляемых мод в XBend-оптоволокне сокращается, и поперечное распределение поля каждой моды XBend-оптоволокна точно соответствует поперечному распределению поля каждой моды стандартного оптоволокна. Данная особенность конструкции гарантирует минимальные потери при передаче сигнала между стандратным и XBend-оптоволокном.
Конфигурирование систем передачи данных на основе XBend-оптоволокна
Для достижения минимальных потерь и сохранения высокой скорости передачи сигнала необходима правильная конфигурация системы передачи данных. Большой допуск по изгибу XBend-оптоволокна достигается за счет конструкции профиля показателя преломления волокна, благодаря которой исключаются нежелательные модальные группы от исходного сигнала для предотвращения потерь и уменьшения скорости передачи данных. Это достигается либо посредством предотвращения возбуждения, либо фильтрацией нежелательных мод.
Уникальная конструкция профиля показателя преломления XBend-оптоволокна позволяет проводить селективное возбуждение или фильтрацию мод с использованием стандартного многомодового градиентного волокна с диаметром сердцевины 50 мкм в качестве возбуждающего оптоволокна (градиентное оптоволокно – это волокно, сердцевина которого имеет неоднородный профиль показателя преломления). Любое стандартное градиентное оптоволокно с длиной более 5 мм будет обеспечивать необходимую фильтрацию и селективное возбуждение требуемых мод в XBend оптоволокне. Оно может быть использовано при запуске сигнала в переполнении или в режиме селективного возбуждения. Увеличение диаметра или других параметров возбуждающего оптоволокна не может повлиять на полосу пропускания, где используется XBend-оптоволокно.
XBend оптоволокно совместимо с возбуждающим оптоволокном благодаря использованию поверхностно-излучающих лазеров с вертикальным резонатором (VCSEL), который обеспечивает режим подключения с ограничением мод. Большинство коммерчески доступных лазеров упомянутых выше, соответствуют стандарту IEEE802.3ae, таким образом, они могут быть непосредственно использованы для возбуждения многомодового XBend-оптоволокна, без использования какого-либо промежуточного фильтрующего оптоволокна. На рис.3 схематично представлено несколько систем передачи данных, где используется XBend-оптоволокно.
Приложения для XBend-оптоволокна
Главными преимуществами многомодового оптоволокна XBend являются: устойчивость к изгибу (минимальный радиус изгиба составляет порядка 2 мм), совместимость со стандартными многомодовыми оптоволокнами (в том числе с G.651 – градиентным, с диаметром сердцевины 50/125 мкм), высокая полоса пропускания, возможность использования стандартных или специальных покрытий (полиамид, углерод, металл), а также буферных покрытий для защиты оптоволокна (полиэфирэфиркетон, полиарилетелкетон, хайтрел, тефзел и др.). Эти особенности позволяют применять XBend-оптоволокно в устройствах с ограниченным пространством и при неблагоприятных условиях, сохраняя высокую пропускную способность, – в авионике и аэрокосмической промышленности, в оптоволоконных сенсорных системах, в нефтяной и газовой промышленности и в других системах передачи данных.
На основе специального структурированного волокна можно создать датчики для измерения различных физических и химических параметров, считывающие устройства для измерения деформаций и усилий (вращения, кручения, изгиба), давления, температуры и ускорения, микрофлюидные (капиллярные) системы. Полученные оптоэлементы на основе оптического волокна предназначены для работы в жестких или неблагоприятных условиях.
Благодаря запатентованной технологии проведения безмасочного процесса микрообработки, разработанной в ЛЭОСС, удалось создать ряд новых продуктов (рис.4–7). Этот процесс основан на точном управлении скоростью травления допированного или недопированного кварцевого стекла с помощью фтористоводородной кислоты. Некоторые допирующие вещества (например, фосфор) модифицируют структуру кварцевого стекла, что приводит к стократному увеличению скорости его травления. Эффект может быть использован для создания в оптоволокне пространственных структур, которые подвержены более легкому травлению.
Преформы и оптоволокно производства Optacore
Компания Optacore поставляет оборудование для производства оптоволокна для приборов и систем на основе MCVD-метода (модифицированного метода химического осаждения из газовой фазы). Optacore выпускает полный спектр оборудования для производства стандартных и специальных оптоволокон и преформ с различной геометрией и структурой стекла. Производственные мощности Optacore позволяют изготавливать уникальные и технически усовершенствованные оптоволокна и изделия из стекла. Специальные заготовки можно модифицировать как по геометрии, так и по составу стекла, допируя их ионами металлов и лантаноидами.
Компания Optacore совместно с одним из своих партнеров – Мариборским университетом (это второй по величине университет в Словении), создала передовой инновационный продукт – оптоволокнo XBend, нечувствительное к изгибу (рис.1.). Конструкция такого волокнa была разработана доктором Денисом Донлагич [Optics Express, 23.11.2009, v.17, № 24, p. 22081–22095], а компания Optacore предоставила условия для изготовления и тестирования. Данная разработка – многомодовое оптоволокно с низкими потерями сигнала при изгибе – в настоящий момент запатентована [Патент US 9,0426,95, выдан 26.05.2015]. Профессор Донлагич заведует лабораторией электрооптических и сенсорных систем (ЛЭОСС), которая относится к факультету электротехники и информатики университета. Лаборатория ведет научно-исследовательскую деятельность и осуществляет разработки в области фотоники, в частности занимается фундаментальными проблемами волоконной оптики.
Конструкция оптоволокна XBend
Многомодовое оптоволокно XBend имеет уникальную конструкцию, которая обеспечивает большой допуск по изгибу без падения пропускной способности (рис.2). Данное волокно может эксплуатироваться при диаметре изгиба порядка нескольких миллиметров и позволяет получить полосу пропускания в диапазоне ГГц-км. Кроме того, оптоволокно XBend совместимо с традиционными градиентными многомодовыми оптоволокнaми с диаметром сердцевины 50 мкм. Производительность такого уровня обеспечивается за счет уникальной конструкции профиля показателя преломления волокна, уменьшающей дифференциальную модовую задержку. Количество направляемых мод в XBend-оптоволокне сокращается, и поперечное распределение поля каждой моды XBend-оптоволокна точно соответствует поперечному распределению поля каждой моды стандартного оптоволокна. Данная особенность конструкции гарантирует минимальные потери при передаче сигнала между стандратным и XBend-оптоволокном.
Конфигурирование систем передачи данных на основе XBend-оптоволокна
Для достижения минимальных потерь и сохранения высокой скорости передачи сигнала необходима правильная конфигурация системы передачи данных. Большой допуск по изгибу XBend-оптоволокна достигается за счет конструкции профиля показателя преломления волокна, благодаря которой исключаются нежелательные модальные группы от исходного сигнала для предотвращения потерь и уменьшения скорости передачи данных. Это достигается либо посредством предотвращения возбуждения, либо фильтрацией нежелательных мод.
Уникальная конструкция профиля показателя преломления XBend-оптоволокна позволяет проводить селективное возбуждение или фильтрацию мод с использованием стандартного многомодового градиентного волокна с диаметром сердцевины 50 мкм в качестве возбуждающего оптоволокна (градиентное оптоволокно – это волокно, сердцевина которого имеет неоднородный профиль показателя преломления). Любое стандартное градиентное оптоволокно с длиной более 5 мм будет обеспечивать необходимую фильтрацию и селективное возбуждение требуемых мод в XBend оптоволокне. Оно может быть использовано при запуске сигнала в переполнении или в режиме селективного возбуждения. Увеличение диаметра или других параметров возбуждающего оптоволокна не может повлиять на полосу пропускания, где используется XBend-оптоволокно.
XBend оптоволокно совместимо с возбуждающим оптоволокном благодаря использованию поверхностно-излучающих лазеров с вертикальным резонатором (VCSEL), который обеспечивает режим подключения с ограничением мод. Большинство коммерчески доступных лазеров упомянутых выше, соответствуют стандарту IEEE802.3ae, таким образом, они могут быть непосредственно использованы для возбуждения многомодового XBend-оптоволокна, без использования какого-либо промежуточного фильтрующего оптоволокна. На рис.3 схематично представлено несколько систем передачи данных, где используется XBend-оптоволокно.
Приложения для XBend-оптоволокна
Главными преимуществами многомодового оптоволокна XBend являются: устойчивость к изгибу (минимальный радиус изгиба составляет порядка 2 мм), совместимость со стандартными многомодовыми оптоволокнами (в том числе с G.651 – градиентным, с диаметром сердцевины 50/125 мкм), высокая полоса пропускания, возможность использования стандартных или специальных покрытий (полиамид, углерод, металл), а также буферных покрытий для защиты оптоволокна (полиэфирэфиркетон, полиарилетелкетон, хайтрел, тефзел и др.). Эти особенности позволяют применять XBend-оптоволокно в устройствах с ограниченным пространством и при неблагоприятных условиях, сохраняя высокую пропускную способность, – в авионике и аэрокосмической промышленности, в оптоволоконных сенсорных системах, в нефтяной и газовой промышленности и в других системах передачи данных.
На основе специального структурированного волокна можно создать датчики для измерения различных физических и химических параметров, считывающие устройства для измерения деформаций и усилий (вращения, кручения, изгиба), давления, температуры и ускорения, микрофлюидные (капиллярные) системы. Полученные оптоэлементы на основе оптического волокна предназначены для работы в жестких или неблагоприятных условиях.
Благодаря запатентованной технологии проведения безмасочного процесса микрообработки, разработанной в ЛЭОСС, удалось создать ряд новых продуктов (рис.4–7). Этот процесс основан на точном управлении скоростью травления допированного или недопированного кварцевого стекла с помощью фтористоводородной кислоты. Некоторые допирующие вещества (например, фосфор) модифицируют структуру кварцевого стекла, что приводит к стократному увеличению скорости его травления. Эффект может быть использован для создания в оптоволокне пространственных структур, которые подвержены более легкому травлению.
Преформы и оптоволокно производства Optacore
Компания Optacore поставляет оборудование для производства оптоволокна для приборов и систем на основе MCVD-метода (модифицированного метода химического осаждения из газовой фазы). Optacore выпускает полный спектр оборудования для производства стандартных и специальных оптоволокон и преформ с различной геометрией и структурой стекла. Производственные мощности Optacore позволяют изготавливать уникальные и технически усовершенствованные оптоволокна и изделия из стекла. Специальные заготовки можно модифицировать как по геометрии, так и по составу стекла, допируя их ионами металлов и лантаноидами.
Отзывы читателей
