fibra de doble revestimiento
La fibra de doble revestimiento ( DCF ) es una clase de fibra óptica con una estructura que consta de tres capas de material óptico en lugar de las dos habituales. La capa más interna se llama núcleo . Está rodeado por el revestimiento interior , que a su vez está rodeado por el revestimiento exterior . Las tres capas están hechas de materiales con diferentes índices de refracción .
Hay dos tipos diferentes de fibras de doble revestimiento. El primero fue desarrollado temprano en la historia de la fibra óptica con el propósito de diseñar la dispersión de las fibras ópticas. En estas fibras, el núcleo transporta la mayor parte de la luz, y el revestimiento interno y externo altera la dispersión de la guía de ondas de la señal guiada por el núcleo. El segundo tipo de fibra se desarrolló a fines de la década de 1980 para su uso con amplificadores de fibra de alta potencia y láseres de fibra . En estas fibras, el núcleo está dopado con material dopante activo ; guía y amplifica la luz de la señal. El revestimiento interior y el núcleo juntos guían la bombaluz, que proporciona la energía necesaria para permitir la amplificación en el núcleo. En estas fibras, el núcleo tiene el índice de refracción más alto y el revestimiento exterior tiene el más bajo. En la mayoría de los casos, el revestimiento exterior está hecho de un material polimérico en lugar de vidrio .
En fibra de doble revestimiento para compensación de dispersión, la capa de revestimiento interior tiene un índice de refracción más bajo que la capa exterior. Este tipo de fibra también se denomina fibra de revestimiento interior hundido y fibra de perfil W (por el hecho de que un gráfico simétrico de su perfil de índice de refracción se parece superficialmente a la letra W). [1]
Este tipo de fibra de doble revestimiento tiene la ventaja de pérdidas por microflexión muy bajas . También tiene dos puntos de dispersión cero y baja dispersión en un rango de longitud de onda mucho más amplio que la fibra estándar con revestimiento único. Dado que la dispersión de tales fibras de doble revestimiento se puede diseñar en gran medida, estas fibras se pueden usar para la compensación de la dispersión cromática en comunicaciones ópticas y otras aplicaciones.
En las fibras modernas de doble revestimiento para láseres y amplificadores de fibra de alta potencia, el revestimiento interior tiene un índice de refracción más alto que el revestimiento exterior. Esto permite que el revestimiento interno guíe la luz por reflexión interna total de la misma manera que lo hace el núcleo, pero para un rango diferente de longitudes de onda. Esto permite que los láseres de diodo , que tienen alta potencia pero baja radiación , se utilicen como fuente de bombeo óptico. La luz de la bomba se puede acoplar fácilmente en el revestimiento interior grande y se propaga a través del revestimiento interior mientras la señal se propaga en el núcleo más pequeño. El núcleo dopado absorbe gradualmente la luz del revestimiento a medida que se propaga, impulsando el proceso de amplificación. Este esquema de bombeo a menudo se denomina bombeo de revestimiento., que es una alternativa al bombeo de núcleo convencional , en el que la bomba ligera se acopla al núcleo pequeño. La invención del bombeo de revestimiento por parte de un equipo de investigación de fibra Polaroid (H. Po, et al. ) revolucionó el diseño de amplificadores de fibra y láseres. [3] Con este método, los láseres de fibra modernos pueden producir energía continua de hasta varios kilovatios, mientras que la luz de la señal en el núcleo mantiene una calidad de haz cercana a la difracción limitada . [4]
La forma del revestimiento es muy importante, especialmente cuando el diámetro del núcleo es pequeño en comparación con el tamaño del revestimiento interior. La simetría circular en una fibra de doble revestimiento parece ser la peor solución para un láser de fibra; en este caso, muchos modos de la luz en el revestimiento pasan por alto el núcleo y, por lo tanto, no se pueden usar para bombearlo. [5] En el lenguaje de la óptica geométrica , la mayoría de los rayos de la luz de la bomba no pasan a través del núcleo y, por lo tanto, no pueden bombearlo.El trazado de rayos , [6] las simulaciones de la propagación paraxial [7] y el análisis de modos [8] dan resultados similares.
