فیبرهای باند گپ فتونیک توخالی
چکیده
از زمان نمایش‌های اولیه مفهومی و عملی در اواخر دهه 1990، فیبرهای باند گپ فتونیک توخالی (HC-PBGFs) با توجه به وعده ارائه طیف منحصر به فردی از ویژگی‌های عملی که به سادگی در انواع فیبرهای متعارف امکان‌پذیر هستند توجه فزاینده‌ای را جذب کرده‌اند. HC-PBGFها دارای پتانسیل غلبه بر برخی از محدودیت‌های اساسی فیبرهای توپر با به عنوان مثال وعده کاهش میزان اتلاف انتقال، کاهش غیر خطی بودن، افزایش آستانه‌های آسیب، کاهش نهفتگی و غیره هستند. آن‌ها همچنین محیط منحصر به فردی را برای طیف وسیعی از نور فراهم می‌سازند: تعاملات مواد در اشکال مختلف، به ویژه برای رسانه‌های گازی. در این مقاله به بررسی وضعیت فعلی این رشته، از جمله آخرین تحولات در شناخت مکانیسم‌های پایه هدایت در این فیبرها و ویژگی‌های منحصر به فردی که آن‌ها می‌توانند نشان دهند، می‌پردازیم. همچنین قبل از توصیف برخی از مهمترین کاربردهای فناوری، جدیدترین پیشرفت‌ها در زمینه ساخت و مشخصات فیبر را با تمرکز ویژه روی استفاده از آن‌ها در اپتیک فیبر گاز-محور و ارتباطات نوری مورد بررسی قرار می‌دهیم.
1. پیشگفتار
فناوری فیبر نوری دارای نقش مهمی در جامعه مدرن است به طوری که اینترنت جهانی و سیستم‌های ارتباطی را امکان‌پذیر ساخته است که در حال حاضر برای اکثر مردم در جهان قابل دسترس هستند؛ این فناوری به تازگی، نسل جدیدی از دستگاه‌های لیزر با توان بالا را فراهم می‌کند که کاربردهای فزاینده‌ای را در طیف بسیار وسیعی از برنامه‌های کاربردی علمی، پزشکی و تولید می‌یابند. پس از بیش از 50 سال پیشرفت مستمر و کاربرد تجاری این فناوری، شاید تعجب آور باشد که هنوز فضای زیادی برای کشف و بهبود در زمینه فیبرهای نوری وجود دارد. با این حال، بسیاری مدعی هستند که ما در حال حاضر در دوره طلایی تحقیقات در زمینه فیبرهای نوری هستیم و شکل‌های جدیدی از فیبرها در حال توسعه هستند و همچنین فرصت‌های ساخت دستگاه‌های جالب در حال ظهور می‌باشند. احتمالا یکی از جالب‌ترین این انواع جدید فیبر، فیبر باند گپ فتونیک توخالی (HCPBGF) است که همانطور که به طور مختصر بحث خواهیم کرد، نور را به شیوه بسیار متفاوتی در اکثر فیبرهای مورد استفاده در جهان امروزی هدایت می‌کند.
6. نتیجه‌گیری‌ها
در نتیجه‌گیری، ما مروری از وضعیت فعلی رشته HC-PVGF را با توصیف آخرین شناخت از مکانیسم هدایت اساسی و مسائل محدود کننده عملکرد فعلی/نهایی این رده نسبتا جدید از فیبرهای نور فراهم ساخته‌ایم. همچنین به شرح وضعیت فعلی ساخت HC-PBGF پرداخته و برخی از جدیدترین دستاوردها در کاهش اتلاف انتشار را گزارش دادیم و در عین حال، پهنای باند مفید را ماکسیمم‌سازی کرده و ویژگی‌های مدال شرایطی مورد نیاز برای بسیاری از جالب‌ترین و سودمندترین کاربردعا را تضمین کردیم. در نهایت، به طور مختصر به بررسی برخی از جالب‌ترین کاربردهای سیستم‌ها/دستگاه فناوری پرداخته و به ویژه پیشرفت در جهت استفاده از HC-PBGFها به عنوان رسانه انتقال داده برای هر دوی ارتباطات کوتاه و طولانی که در آن‌ها، مزایای منحصر به فردی را نسبت به فناوری فیبر (توپر) متعارف فراهم می‌کنند را مورد بحث قرار دادیم.
Abstract
Since the early conceptual and practical demonstrations in the late 1990s, Hollow-Core Photonic Band Gap Fibres (HC-PBGFs) have attracted huge interest by virtue of their promise to deliver a unique range of optical properties that are simply not possible in conventional fibre types. HC-PBGFs have the potential to overcome some of the fundamental limitations of solid fibres promising, for example, reduced transmission loss, lower nonlinearity, higher damage thresholds and lower latency, amongst others. They also provide a unique medium for a range of light: matter interactions of various forms, particularly for gaseous media. In this paper we review the current status of the field, including the latest developments in the understanding of the basic guidance mechanisms in these fibres and the unique properties they can exhibit. We also review the latest advances in terms of fibre fabrication and characterisation, before describing some of the most important applications of the technology, focusing in particular on their use in gas-based fibre optics and in optical communications.
1 Introduction
Optical fibre technology plays an ever increasing role in modern society, enabling for example the global internet and communication systems that most of the world now takes for granted, and more recently, providing a new generation of high power laser devices that are finding ever more uses across an increasingly broad range of manufacturing, scientific and medical applications. After more than 50 years of continuous development, and the commercial uptake of the technology, it is perhaps surprising that there is much left to discover and improve when it comes to optical fibres. However, to the contrary, many would contend that we are currently in a golden period for optical fibre research, with several new forms of fibre under development and many intriguing device opportunities emerging.
6 Conclusions
In conclusion, we have provided an overview of the current status of the field of HC-PBGFs, describing the latest understanding of the fundamental guidance mechanism and issues limiting the current/ultimate performance of this relatively new class of optical fibres. We have also described the current status of HC-PBGF fabrication, reporting some of the most recent achievements in driving the propagation loss down whilst maximizing the usable bandwidth and ensuring the well-conditioned modal characteristics needed for many of the most interesting and lucrative applications. Finally, we have briefly reviewed some of the most interesting device/systems uses of the technology, discussing in particular progress towards using HC-PBGFs as data transmission media for both long and short haul communications where they offer some unique benefits relative to conventional (solid) fibre technology.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. پیشگفتار
2. مبانی ساخت HC-PBGFs
3. هدایت نوری در فیبرهای باند گپ فتونیک
3.1. تشکیل باند گپ فتونیک و هدایت خارج از صفحه
3.2. پهنای باند PBG
3.3. حالت‌های سطح
4. کنترل اتلاف و مدالیته در HC-PBGFها
4.1. اتلاف انتشار در HC-PBGFها
4.2. شعاع هسته، تعداد حالت‌های هوا و کیفیت مدال
5. کاربردهای HC-PBGFها
5.1. اپتیک فیبر گازی غیر خطی
5.2. سنجش گاز و سلول‌های مرجع فرکانس
5.3. تحویل پرتوی لیزر
5.4. سنجش فیبر نوری
5.5. ارتباطات نوری
6. نتیجه‌گیری‌ها
منابع
Abstract
1 Introduction
2 The basics of HC-PBGF fabrication
3 Optical guidance in photonic bandgap fibres
3.1 Photonic bandgap formation and out of plane guidance
3.2 PBG bandwidth
3.3 Surface modes
4 Controlling loss and modality in HC-PBGFs
4.1 Propagation loss in HC-PBGFs
4.2 Core radius, number of air-modes and modal quality
5 Applications of HC-PBGFS
5.1 Nonlinear gas fibre optics
5.2 Gas sensing and frequency reference cells
5.3 Laser beam delivery
5.4 Optical fibre sensing
5.5 Optical communications
6 Conclusions
References
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه