Mi comprensión personal de las fibras de núcleo hueco

En 2022, les conté a todos un chiste. Al recordarlo, me doy cuenta de que yo también fui el chiste. Por eso es crucial leer más y aprender más. De hecho, existen tanto fibras de núcleo sólido como fibras de núcleo hueco. A continuación, les presento mi interpretación personal de las fibras de núcleo hueco.

Comparemos las fibras de núcleo hueco con las fibras de núcleo sólido.

Ambos constan de un núcleo y un revestimiento, pero las fibras de núcleo hueco tienen características adicionales. microestructurasLa función de estas microestructuras es confinar la luz dentro del núcleo (para su transmisión en el aire) mediante reflexión, o, dicho de forma sencilla, mediante un mecanismo de interferencia. Las fibras tradicionales de núcleo sólido se basan en... reflexión interna total (TIR) El principio consiste en atrapar la luz dentro del núcleo para su transmisión, evitando fugas de luz. Las fibras de núcleo hueco funcionan de forma similar: confinan la luz dentro del núcleo, pero esta viaja a través del aire.

Mucha gente se pregunta por qué las fibras de núcleo hueco ofrecen velocidades de transmisión tan altas.

Algunos suponen que se debe a que la luz rebota repetidamente en las fibras de núcleo sólido, recorriendo una trayectoria más larga, mientras que en las fibras de núcleo hueco viaja en línea recta a través del aire, recorriendo así una distancia más corta. Sin embargo, esto es incorrecto: la luz solo puede viajar en línea recta, pero es imposible que las fibras (sólidas o huecas) se coloquen en una línea perfectamente recta durante la fabricación y el despliegue de cables. Siempre habrá curvas, por lo que la luz en las fibras de núcleo hueco también sufre reflexión; la diferencia radica en que las microestructuras reflejan la luz de vuelta al núcleo.

Diferentes medios de transmisión

La verdadera razón del aumento significativo de la velocidad radica en la diferentes medios de transmisiónEn las fibras de núcleo sólido, la luz viaja a través del vidrio a una velocidad de aproximadamente 200 millones de metros por segundo, mientras que en el aire (el medio en las fibras de núcleo hueco), la luz viaja a alrededor de 300 millones de metros por segundo, lo que resulta en un aumento de velocidad de más de 30%.

Pérdida diferente

Además, la luz en el vidrio está sujeta a Dispersión de Rayleigh y otros efectos de dispersión, lo que resulta en una mayor atenuación. Para las fibras de núcleo sólido que operan a la longitud de onda de 1550 nm, la atenuación es de aproximadamente 0,22 dB por kilómetro, mientras que las fibras de núcleo hueco pueden alcanzar una atenuación de tan solo 0,09 dB por kilómetro, una reducción de más de 50%. Esto significa que, en las mismas condiciones, la distancia de transmisión de las fibras de núcleo hueco puede prácticamente duplicarse.

Menor dispersión, mayor capacidad

Además, la transmisión de luz en el aire da como resultado menor dispersión y mayor capacidad. Por ejemplo, los láseres de alta potencia no pueden transmitirse a través de fibras de núcleo sólido, ya que el vidrio se dañaría (quemaría) por el láser. Otra característica de las fibras de núcleo hueco es su mayor diámetro (mucho más gruesas que las fibras de núcleo sólido), lo que conduce a peor resistencia a la flexión.

Soluciones de pruebas de transmisión

Sin embargo, dado que la luz viaja en el aire con una dispersión de Rayleigh mínima, reflectómetros ópticos en el dominio del tiempo (OTDR)—que dependen de la dispersión de Rayleigh para las pruebas—ya no son adecuados para fibras de núcleo hueco, lo que hace que el mantenimiento sea más engorroso.

Nuestra solución actual es Agrupar fibras de núcleo hueco y fibras de núcleo sólido en un solo cable óptico Para su implementación. Si el cable está roto, podemos localizar la falla probando las fibras tradicionales de núcleo sólido y realizar reparaciones. Mientras tanto, las fibras de núcleo hueco requieren... empalmadores de fusión con mantenimiento de polarización (PM) Para empalmar. Estas empalmadoras son grandes y requieren un amplio espacio de operación, por lo que normalmente es necesario pelar una sección relativamente larga del cable durante la preparación.

El empalme de fibras de núcleo hueco también tiene requisitos estrictos de temperatura y humedad ambienteEsto dificulta enormemente el proceso. En entornos hostiles, puede ser necesario pelar de 4 a 5 metros de cable, e incluso así, no se puede garantizar un empalme exitoso.

El coste de las fibras de núcleo hueco

Finalmente, respecto al coste de las fibras de núcleo hueco: es de aproximadamente $5,285 por núcleo por kilómetroEs decir, $5.285 por núcleo por metro, un precio altísimo. Este coste es más de 1000 veces superior al de las fibras de núcleo sólido tradicionales (el coste de las fibras de núcleo sólido es de aproximadamente 2142,86 yenes por kilómetro para un cable de 4 núcleos). Por lo tanto, la implementación generalizada de fibras de núcleo hueco en infraestructuras requerirá más tiempo para reducir costes.