Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/20111 W ł ókno optyczne Typowe rozmiary w ł okien kwarcowych: –ś wiat ł owód jedno-modowy (SMF):

Prezentacja na temat: "Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/20111 W ł ókno optyczne Typowe rozmiary w ł okien kwarcowych: –ś wiat ł owód jedno-modowy (SMF):"— Zapis prezentacji:

1 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/20111 W ł ókno optyczne Typowe rozmiary w ł okien kwarcowych: –ś wiat ł owód jedno-modowy (SMF): 8  m core, 125  m cladding –ś wiat ł owód wielo-modowy (MMF): 50, 62.5, 100  m core, 125  m cladding Profil wspó ł czynnika za ł amania: – Skok vs. gradientowy, vs. wiele skoków

2 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/20112

3 3 Podstawowa klasyfikacja ś wiat ł owodów struktura: w ł ókniste i planarne, rozk ł ad wspó ł czynnika za ł amania w rdzeniu: skokowe i gradientowe, charakterystyka modowa: jedno- i wielomodowe, materia ł : szklane, plastikowe, pó ł przew.,... zastosowania: pasywne, aktywne, specjalne

4 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/20114 Wytwarzanie ś wiat ł owodów podstawa – kontrola współczynnika załamania szkła (domieszkowanie) Gerd Keiser, Optical Fiber Communications, 2d ed., New York: McGraw-Hill, 1991

5 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/20115 Wytwarzanie ś wiat ł owodów - technologia

6 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/20116 wg.: http://telecom-fiber.heraeus-quarzglas.com/en/fivestepstothefiber/5Steps.aspx Clean room: fused silica nano-droplets formed by hydrolysis of silicon tetrachloride (SiCl 4 ) inside a hydrogen- oxygen torch. These nanoparticles are then deposited using multiple torches onto a rotating bait tube. This hours-long deposition process results in a chalk-like, nanoporous silica body (known as soot body) weighing nearly 250 kgs The soot body is dried in a dehydration furnace to remove hydroxyl groups created during the deposition process. The soot body is then vitrified into a transparent glass body by means of a large sintering furnace. Machining a cylinder with a precision drilled inside diameter and precision ground outside diameter Wytwarzanie ś wiat ł owodów

7 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/20117 In tubing draw towers, the high purity synthetic fused silica cylinders are drawn into wave-guide tubes. Wave-guide tubes are separated into two categories: substrate tubes used in the manufacture of core rods (with wall thickness of typically 2 - 3 mm) and thicker wall jacket tubes for single mode and multimode fibers. Jacket tubes are used to overclad core rods making up finished preforms or directly drawn fibers. Production of the core rod material - the chemical vapor deposition process. This process can be done using conventional burners, electrical furnaces, or plasma as the energy source for creating the deposition reaction. The light-guiding region of the core rod is created by the deposition of higher refractive index material on the inner surface of the substrate tube. The higher refractive index is achieved by doping Germanium into the glass matrix. The substrate tube is then collapsed into a rod using high heat and vacuum.

8 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/20118 Using the Online RIT (Rod-In-Tube) process, a jacket tube and core rod are simultaneously drawn directly into 125 µm diameter optical fiber in a fiber draw tower. An alternative to the RIT technique, is overcladding the core rod with a large machined cylinder (Online RIC® - Rod-In-Cylinder). This enables customers to produce several thousand kilometers of fiber in a single-step process. The RIC® process sets a new technological standard which results in a highly cost effective method for the production of optical fiber.

9 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/20119 Manufacturing of Optical Fiber Pulling the fiber from a given preform www.oplatek.com/foto-dataglass/virt-01.jpg

10 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/201110

11 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/201111

12 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/201112 Nanoszenie warstw dielektrycznych Napylanie próżniowe

13 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/201113 – niektóre materiały (np. półprzewodniki – GaAs) mają współcz. załamania zależny od pola elektrycznego światłowody elektrooptyczne  konieczne elektrody

14 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/201114 Apertura numeryczna: dla światłowodu ze skokiem współcz. zał. NA = sinus największego kąta wejścia

15 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/201115 Mody poprzeczne: –dla danego rozmiaru i profilu współczynnika,  całkowita liczba propagujących modów. –Mod – stabilny rozkład pola nie zmieniający się przy propagacji. –Im większy rząd modu, tym ostrzejszy kąt mniejsza stała propagacji gorsze prowadzenie w rdzeniu

16 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/201116 Nanophotonics - The Emergence of a New Paradigm Richard S. Quimby, Department of Physics, Worcester Polytechnic Institute Wzmacniacze ś wiat ł owodowe

17 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/201117 Materia ł y kompozytowe: cienkie warstwy dielektryczne najpierw 3 warstwy: n 1 (n L ) n 2 (n H ) n 3 (n s ) E i E 1 E 2 jeśli n 2 >n 1 to zmiana fazy E 1 wzgl. E i jeśli, to możliwa konstr. interferencja lustro !

18 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/201118 więcej warstw – lepsze lustro: J warstw n=1 n H n L H L H L H n S gdy nieparzyste (reflektor zaczyna się i kończy na n H )

19 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/201119 Przykład: dla =1,06  m, H – rutyl (TiO 2 ) n H = 2,28, L – kwarc (SiO 2 ) n L = 1,45 S – szkło BK7 n S =1,54 mimo, że na pojedynczej granicy H/L:  jeśli wziąć inną grubość warstw, to inne własności, np. dla - interfer. destruktywna  warstwa antyrefleksyjna

20 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/201120 cienka warstwa ⇔ struktura periodyczna 1D d 2d 3d 4d 5d 0246810 0 5 x Filtry interferencyjne, lustra Bragga

21 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 2 2010/201121 światłowodowa siatka braggowska