Kılıfın neden çekirdekten daha yüksek bir kırılma indeksine sahip olması gerekiyor?<span lang=“EN-US”></span>
Fiber optik mühendisliğinde, “kaplama kırılma indisi eşleşmesi” konusundaki fiziksel mekanizmayı açıklamak için öncelikle fiberin üç katmanlı geometrik ve optik yapısının sınırlarını netleştirmek gerekir.
Standart kuvars fiber, içeriden dışarıya doğru çekirdek (Core), kaplama (Cladding) ve kaplama (Coating) olmak üzere üç bölümden oluşur:
- **Çekirdek kırılma indisi n_{\text{core}} **: Üç katman arasında en yüksektir.
- **Kaplama kırılma indisi n_{\text{cladding}} **: İkinci en yüksek değerdedir ve çekirdek içindeki ana sinyal ışığını tam iç yansıma prensibiyle hapsetmek için n_{\text{core}} > n_{\text{cladding}} koşulunu kesinlikle sağlamalıdır.
- **Kaplama kırılma indisi n_{\text{coating}} **: Genellikle kaplama kırılma indisinden daha yüksek olması (yani n_{\text{coating}} > n_{\text{cladding}} koşulunu sağlaması) istenir; bazı özel kaplama modu sıyırma durumlarında ise kırılma indisi çekirdek kırılma indisine yakın veya daha yüksek bile olabilir.
Genellikle bahsedilen “kaplama kırılma indisi eşleşmesi”nin temel nedeni, aşağıdaki optik fiziksel mekanizmalarla açıklanabilir:
1. Kaplama Modlarının Sıyırılması (Cladding Mode Stripping) ve Tam İç Yansımadan Kaçınma
Fiber iletimi sırasında, ışık fiber bükülmeleri, ek yerleri, fiber Bragg graftleri (FBG) gibi bozucu yapılardan geçtiğinde, originally çekirdekte iletilen ışık enerjisinin bir kısmı kaplamaya saçılır veya kuplajlanır ve kaplama modları (Cladding modes) oluşturur.
-
Eğer n_{\text{coating}} < n_{\text{cladding}} (Kaplama kırılma indisi kaplamadan düşükse):
Kaplama ve kaplama arasındaki arayüz tam iç yansıma koşulunu sağlar. Kaplamadaki ışık, kaplama içinde iletilmeye devam eder ve kaplamanın yeni bir “dalga kılavuzu” haline gelmesine neden olur. Bu kaplama ışığı, çekirdekteki ana sinyalle tutarlı girişimlere veya rastgele gürültüye neden olarak iletim/yansıma spektrumunun bozulmasına, sinyal-gürültü oranının (OSNR) düşmesine yol açar ve sonraki fiber demodülatörlerin tepe noktası optimizasyonunu ve hesaplamalarını ciddi şekilde bozar. -
n_{\text{coating}} > n_{\text{cladding}} olduğunda (Kaplama kırılma indisi kaplamadan yüksekse):
Kaplama ve kaplama arasındaki arayüz, tam iç yansıma koşulunu bozar. Kaplamaya sızan rastgele ışık, arayüzden engelsiz bir şekilde kırılarak kaplamaya geçer ve polimer kaplama malzemesi tarafından hızla emilir veya dağılır. Bu olguya doğal kaplama modu sıyırma denir ve çekirdek içindeki iletim sinyalinin saflığını sağlar.
2. Fiber Sensörler ve Fiber Bragg Graftleri (FBG) Alanındaki Mühendislik Uygulamaları
Fiber grafti sensör alanında, graftin yazılması (veya femtosaniye lazerle yazılması) ve sonraki yeniden kaplama (Re-coating) işlemlerinde, kaplama kırılma indisi seçimi, graftin yansıma ve iletim spektrumlarının kenar mod baskılama oranı ve tepe simetrisi üzerinde doğrudan belirleyicidir.
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) tarafından sağlanan standart fiber ve fiber grafti ürünleri, sıkı kırılma indisi eşleşmesi sağlayan polimer malzemelerle kaplanmış ve yeniden kaplanmıştır:
-
OFSCN® G.652D Optical Fiber: Standart tek modlu fiber, iyi kaplama ışığı azaltma sağlayan yüksek kırılma indisine sahip poliakrilat kaplama ile kaplanmıştır.
-
OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber: Yüksek sıcaklığa dayanıklı tek modlu poliimit fiber, kaplama hem yüksek kırılma indisine sahip kaplama sıyırma özelliğini hem de yüksek sıcaklık dayanımını bir arada sunar.
-
OFSCN® Polyacrylate Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare): Yazıldıktan sonra poliakrilat ile yeniden kaplanarak, kaplama kırılma indisinin kaplamadan yüksek olması sağlanır ve spektrumun netliği korunur.
-
OFSCN® Polyimide Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare): Poliimit ile yeniden kaplanarak, yüksek sıcaklık ortamlarındaki optik performans ve spektrum kalitesi bir arada sağlanır.
