<p>Prenos svetla je najjednoduchším
použitím optického vlákna. Jednoduché alebo zväzkové vlákna sa ukázali
ako najefektívnejšie nosiÄe svetla vo viditeľných ultrafialových aj
infraÄervených vlnových dĺžkach. </p>
<p>Pre optické vlákna existujú dve triedy
aplikácií: prenos laserového lúÄa a osvetlenie pre všeobecné použitie.
Na prenos laserového lúÄa sa v praxi používa step-indexové
jednomódové vlákno (alebo rúrkový vlnovod) pripojené priamo
k zdroju laserového lúÄa. V priemyselnej oblasti môže byť
jednoduché ohybné vlákno vedené priamo do pracovnej Äasti. Pri
minimálne invazívnej laserovej chirurgii môže byť zavedené cez malý
rez. Osvetlenie na všeobecné použitie typicky znamená prenos svetla
z nelaserového zdroja cez zväzok pozostávajúci z množstva
vlákien. Zväzok môže byť použitý na dosiahnutie inak neprístupného
miesta alebo na predídenie zahriatiu citlivých objektov ako sú vzorky
na pozorovanie v mikroskope.</p>
<p align="center">
 <img src="images/image002.jpg" border="0" alt="Pr�klad pou�itia vl�kna na v�eobecn� pou�itie" title="Pr�klad pou�itia vl�kna na v�eobecn� pou�itie" width="318" height="250" /></p>
<p> </p>
<h2>Svetelná väzba</h2>
<p>Prvým krokom v prenose laserového lúÄa vláknom je jeho
zavedenie do vlákna. Jedným z prístupov je styková väzba, pri
ktorej sa umiestni vlákno priamo oproti ústiu lasera. Iným postupom je
zaostrenie lúÄa do jadra vlákna pomocou externej optiky. V oboch
prípadoch musí lúÄ spĺňať dve požiadavky. Na vstup svetla do vlákna je
potrebné zacielenie lasera na jadro vlákna a vstupujúci lúÄ sa musí
nachádzať v prijateľnom uhle aby ostal uzavretý v jadre a
mohol sa šíriť pozdĺž vlákna.</p>
<p>Vlákna s veľkým priemerom jadra
sústreÄujú svetlo efektívnejšie. Typický priemer jadra takéhoto vlákna
je najmenej 100 μm, niektoré vlákna však majú jadro väÄšie ako 1000 μm.
PolovodiÄové lasery sú typicky pripojené k vláknu stykovou väzbou,
priemer jadra teda musí zodpovedať rozmerom emisnej plochy lasera.
VäÄšie plochy monolitických laserov môžu vyžadovať niekoľko vlákien na
zber svetla zo širšie rozložených skupín laserových pásov. Tieto vlákna
sú spojené do zväzku a ich výstupy môžu byť spojené do jedného vlákna
so veľkým priemerom jadra. Ostatné laserové lúÄe bývajú typicky
zaostrené externou optikou na koniec vlákna s priemerom jadra
závislým od veľkosti zaostreného lúÄa</p>
<p>Druhou dôležitou veliÄinou urÄujúcou
priemer vlákna je výkonová hustota. Do malého bodu koncentrovaný výkon
môže produkovať extrémne vysokú výkonovú hustotu, ktorá môže poškodiť
povrch na vstupe alebo výstupe optického vlákna. Prah poškodenia závisí
od materiálu a kvality povrchu. Tento prah významne znižuje každá
neÄistota na konci vlákna, ktorá môže absorbovať svetelnú energiu. </p>
<p>Poškodenie je obvyklejšie na vstupnej
strane, pretože svetlo typicky nie je jednotne rozložené v otvore.
Jednou z ciest ako predísť poškodeniu povrchu je zaostrenie svetla
do kužeľového zakonÄenia vlákna, ktorého priemer sa postupne
s dĺžkou zmenšuje. Štandardný pomer priemerov kužeľa je väÄší ako
5:1. Napriek tomu, že kužeľ koncentruje svetlo do menšieho bodu na
výstupe, svetlo sa stane po prechode vláknom homogénnejšie, Äo
zabraňuje zahrievaniu.</p>
<h2>Prípustný uhol a numerická apertúra</h2>
<p>Svetlo bude postupovať pozdĺž vlákna
iba ak bude dopadať v pre vlákno prípustnom uhle. Tento uhol je
meraný vo vzduchu, ale v skutoÄnosti závisí na rozsahu uhlov,
v ktorom nastane interný odraz na hranici jadra a plášťa
svetlovodu. HraniÄný uhol závisí na indexoch lomu materiálov svetlovodu
a je nezávislý na priemere.</p>
<p>
 <img src="vzorce/image015.gif" border="0" width="115" height="31" /></p>
<p>
 
Prípustný uhol je úmerný numerickej apertúre (NA), ktorá je pre
mnohomódové vlákna vo vzduchu približne </p>
<p>kde n<sub>0</sub> a n<sub>1</sub> sú
indexy lomu jadra a plášťa. Pre mnohomódové vlákno s indexom jadra
1,50 a indexom plášťa 1,48 (pri komunikaÄných vláknach obvyklý rozdiel
1%) je NA = 0,21. NA je geometricky sínus polovice prípustného uhla,
v tomto prípade 12°. VäÄšie rozdiely indexov lomu dávajú väÄšiu
numerickú apertúru, ktorá je požadovaná pre niektoré aplikácie prenos
lúÄa. Napríklad pre skloplastové vlákno s indexmi lomu 1,457 /
1,401 je NA = 0,40. </p>
<p align="center">
 <img src="images/image006.jpg" border="0" width="206" height="127" /></p>
<p> </p>
<h2>Prípustný uhol vlákna</h2>
<p>Rozšírenie a divergencia vstupujúceho
laserového lúÄa je závislé na väzbovom usporiadaní. Ak je lúÄ privedený
do vlákna pomocou externej optiky, NA zaostrovacej optiky môže byť
vypoÄítaná z Äísla f a ostriaceho pomeru (focal ratio):</p>
<p>
<img src="vzorce/image016.gif" border="0" width="112" height="44" /></p>
<p>
 
Jedna nevýhoda kužeľovo zakonÄeného vlákna je, že rozšírený koniec má
malý prípustný uhol. Ak je vstupom širší koniec a pomer priemerov
vstupu a výstupu jadra je R, výsledná NA je </p>
<p>
 <img src="vzorce/image017.gif" border="0" width="139" height="25" /></p>
<p>Preto vstupný lúÄ musí mať malú divergenciu.</p>
<h2>Rozmer vlákna a flexibilita</h2>
<p>Pohodlnosť zavedenia lúÄa do vlákna ako
aj výkonová kapacita vzrastajú s rozmerom jadra vlákna. Na druhej
strane sú tieto výhody vykúpené klesajúcou flexibilitou. Nasledujúca
tabuľka zobrazuje minimálne doporuÄené polomery krátkodobého ohybu pre
vlákna s plastickým opláštením:</p>
<div>
<table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0">
<tbody>
<tr>
<td class="Normal" width="146">
<p style="text-align: center;" align="center"><strong><span style="font-family: Arial;">Priemer jadra [μm]</span></strong></p>
</td>
<td class="Normal" width="142">
<p style="text-align: center;" align="center"><strong><span style="font-family: Arial;">Priemer plášťa [μm]</span></strong></p>
</td>
<td class="Normal" width="173">
<p style="text-align: center;" align="center"><strong><span style="font-family: Arial;">Min. polomer ohybu [mm]</span></strong></p>
</td>
</tr>
<tr>
<td class="Normal" width="146">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">125</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="142">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">140</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="173">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">6</span></p>
</td>
</tr>
<tr>
<td class="Normal" width="146">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">200</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="142">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">230</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="173">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">10</span></p>
</td>
</tr>
<tr>
<td class="Normal" width="146">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">300</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="142">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">330</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="173">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">15</span></p>
</td>
</tr>
<tr>
<td class="Normal" width="146">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">400</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="142">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">430</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="173">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">20</span></p>
</td>
</tr>
<tr>
<td class="Normal" width="146">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">600</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="142">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">630</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="173">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">30</span></p>
</td>
</tr>
<tr>
<td class="Normal" width="146">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">800</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="142">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">830</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="173">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">40</span></p>
</td>
</tr>
<tr>
<td class="Normal" width="146">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">1000</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="142">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">1035</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="173">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">50</span></p>
</td>
</tr>
<tr>
<td class="Normal" width="146">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">1500</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="142">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">1550</span></p>
</td>
<td class="Normal" width="173">
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-family: Arial;">150</span></p>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</div>
<p style="text-align: center;" align="center"><span style="font-size: 11pt; font-family: Arial;">DoporuÄené polomery ohybu vlákien</span></p>
<h2>Typy vlákien na prenos lúÄa</h2>
<p>Vlákna najobvyklejšie používané na
prenos lúÄa sú kremiÄité s plastovým plášťom. Tieto step-indexové
mnohomódové vlákna majú typicky väÄšie tlmenia ako telekomunikaÄné
vlákna, okolo 10 dB/km pri 700 až 1100 nm. Existuje niekoľko typov:</p>
<p>KremiÄité vlákna
s plastovým opláštením (PCS - plastic-clad silica) – Plášť majú
z mäkkého silikónového plastu. NA je typicky 0,4.</p>
<p>KremiÄité vlákna
s tvrdým opláštením (HCS - hard-clad silica) – Plášť majú
z tvrdšieho fluoropolymérového plastu. Preferované pre väÄšinu
aplikácií, ale majú horší prenos v ultrafialovom spektre.</p>
<p>
Vlákna s vysokou NA
– KremiÄité vlákna s tvrdým plášťom a jadrom dopovaným germániom
(zvyšuje index lomu). NA je 0,48 a viac.</p>
<p align="center"> <img src="images/image048.jpg" border="0" alt="Tlmenie vl�kien s velk�m jadrom" title="Tlmenie vl�kien s velk�m jadrom" width="447" height="243" /></p>
<p> </p>
<p>
Vlákna s kremiÄitým
plášťom – Majú jadro z Äistého oxidu kremiÄitého s plášťom
dopovaným fluórom (zníženie indexu lomu z 1,457 na 1,440). NA je
približne 0,22. Celosklené vlákna sú najvhodnejšie pre prenos vysokých
výkonov a prácu pri vysokých teplotách.
</p>
<h2>Neobvyklé vlákna</h2>
<p>Tlmenie tradiÄných vlákien z kremíkového skla rapídne
vzrastá pri vlnových dĺžkach väÄších ako 2 μm, preto sa pre
infraÄervený prenos používajú iné typy skiel. Sú prevažne vyrábané z
fluoridov zirkónu (ZrF<sub>4</sub>) a bária (BaF<sub>2</sub>) a
transparentné sú pre vlnové dĺžky medzi 0,4 a 5 mm. Hoci laboratórne
straty dosahujú 1 dB/m, komerÄné vlákna majú oveľa vyššie straty. Pre
vlnové dĺžky od 3,3 do 11 mm existujú vlákna na báze
síry a selénia, ale majú znaÄné tlmenie väÄšie ako 1 dB/m.</p>
<p>Vlákna s tekutým jadrom sú duté trubice vyplnené
transparentnou tekutinou s vyšším indexom lomu. Typicky majú
priemer jadra milimeter a viac. Pri väÄších priemeroch môžu byť
pružnejšie ako pevné vlákna a s vhodnou kvapalinou môžu byť
transparentnejšie ako množstvo vlákien vo zväzku vo viditeľnom aj
ultrafialovom spektre. </p>
<h2>Zväzky vlákien pre osvetlenie</h2>
<p>Zväzky sklenných vlákien sú už dlho používané pre osvetľovanie.
Vlákna majú typicky priemer okolo 100 μm, Äo ich robí dostatoÄne ohybné
pre voľný ohyb, a zároveň sú dostatoÄne hrubé aby sa nepretrhli. KeÄ sú
vlákna spojené do zväzku, svetlo dopadá rovnako na jadrá aj plášte.
V praxi bývajú jadrá tenšie, typicky okolo 90%.</p>
<p>Zväzky vlákien pre osvetľovanie môžu byť vyrobené
z ktoréhokoľvek druhu sklenných alebo plastových vlákien. Typicky
to sú step-indexové mnohomódové vlákna s NA od 0,35 po 1,1.
Mnohokrát sú vyrobené z konvenÄných optických skiel a majú tlmenie
okolo 1 dB/m, Äo je omnoho väÄšie ako pri komunikaÄných vláknach.</p>