تستمر تقنية الألياف الضوئية في التطور السريع، وتلعب دورًا محوريًا في عصر المعلومات. إلى جانب الألياف الضوئية التقليدية المستخدمة في نقل الإشارات، تظهر فئة جديدة تُعرف باسم "الألياف الضوئية المتخصصة" كعامل تغيير جذري. تعمل هذه الألياف كقوات خاصة في الاتصالات البصرية، حيث تؤدي وظائف فريدة وحاسمة في معالجة الإشارات، والربط البيني للأجهزة، والتطبيقات المتخصصة الأخرى. ما الذي يجعل هذه الألياف المتخصصة رائعة جدًا، وكيف يمكن أن تعيد تشكيل مستقبل الاتصالات البصرية؟ تستعرض هذه المقالة العديد من الألياف المتخصصة النموذجية، وتستكشف مبادئها التقنية وتطبيقاتها وتحدياتها.
في أنظمة الإرسال البصري التي تهيمن عليها الألياف أحادية النمط القياسية (SMF)، يمثل التشتت اللوني تحديًا كبيرًا. يتسبب التشتت في توسيع النبضات الضوئية، مما يؤدي إلى تدهور جودة الإشارة والحد من مسافة وسرعة الإرسال. توفر ألياف تعويض التشتت (DCF) حلاً فعالاً لهذه المشكلة. السمة الرئيسية لـ DCF هي قيمة التشتت السالبة الكبيرة في نافذة الطول الموجي 1550 نانومتر، والتي تعوض التشتت الموجب المتولد في SMF القياسي.
على وجه التحديد، عادةً ما يكون لـ DCF معامل تشتت يبلغ D ≈ -95 ps/(nm·km). هذا يعني أن حوالي 14 كيلومترًا من DCF يمكن أن تعوض التشتت في 80 كيلومترًا من SMF القياسي. في التطبيقات العملية، يتم تجميع DCF عادةً كوحدة تعويض تشتت (DCM) لتسهيل تكامل النظام.
بالمقارنة مع تقنيات تعويض التشتت الأخرى مثل شبكات براغ الليفية (FBG)، توفر DCF مزايا بما في ذلك نافذة طول موجي واسعة، وموثوقية عالية، وتموج تشتت منخفض للغاية - وكلها ضرورية لأنظمة تقسيم الإرسال متعدد الإرسال (WDM). بالإضافة إلى ذلك، يمكن تصميم DCF للتعويض عن انحدار التشتت، مما يجعلها مثالية لتطبيقات WDM ذات الطول الموجي الواسع.
ومع ذلك، فإن DCF لديها قيود. نظرًا لقيمة التشتت المحدودة لكل وحدة طول، فإن DCF تظهر تدهورًا عاليًا نسبيًا عندما تكون هناك حاجة إلى تعويض تشتت إجمالي كبير. علاوة على ذلك، لتحقيق تشتت سلبي في نافذة الطول الموجي 1550 نانومتر، تكون منطقة النواة الفعالة لـ DCF صغيرة بشكل نموذجي (Aeff ≈ 15 μm²)، أي حوالي خُمس SMF القياسي. ينتج عن هذا تأثيرات غير خطية معززة بشكل كبير في DCF، والتي يجب أخذها في الاعتبار عند تصميم أجهزة القياس التي تتضمن DCF.
تحتوي الألياف أحادية النمط المثالية على مقاطع عرضية دائرية مع وضعين متدهورين يتميزان بحالات استقطاب متعامدة متبادلة وثوابت انتشار متطابقة. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي الضغوط الخارجية إلى تحريض الانكسار في الألياف، مما يتسبب في تطوير هذه الأوضاع المتدهورة لثوابت انتشار مختلفة. يعتمد توزيع الإشارات الضوئية بين وضعي الاستقطاب هذين ليس فقط على ظروف الاقتران بين مصدر الضوء والليف، ولكن أيضًا على اقتران الطاقة بين الأوضاع أثناء الانتشار - وهي عملية تكون عشوائية بشكل نموذجي. وبالتالي، حتى بعد الانتشار لبضعة أمتار فقط عبر الليف، تصبح حالة الاستقطاب للإشارة الخارجة عشوائية عادةً. تعتبر اقتران الأوضاع وحالات الاستقطاب الخارجة حساسة للغاية للاضطرابات الخارجية مثل اختلافات درجة الحرارة والتغيرات الميكانيكية والتقوس الدقيق والكلي.
لتقليل اقتران الطاقة بين وضعي الاستقطاب المتعامدين، يجب أن يكون الفرق في ثوابت الانتشار الخاصة بهما كبيرًا بدرجة كافية. يتحقق ذلك عن طريق دمج عناصر إضافية في غلاف الليف لتطبيق ضغط غير متماثل على النواة. نظرًا لاختلاف معاملات التمدد الحراري للمواد المختلفة، يمكن إنشاء ضغط أحادي الاتجاه في النواة أثناء عملية سحب الليف. بناءً على شكل أجزاء تطبيق الضغط (SAPs)، يتم تصنيف ألياف PM إما على أنها أنواع "Panda" أو "Bowtie".
من المهم ملاحظة أن ألياف PM هي في الأساس ألياف ذات انكسار عالي مصممة لتقليل الاقتران بين أوضاع الاستقطاب المتعامدة. ومع ذلك، لكي تحافظ ألياف PM على حالة استقطاب الإشارة، يجب أن يتوافق استقطاب الإشارة الداخلة مع المحور البطيء أو السريع للياف. خلاف ذلك، سيتم إثارة كلا الوضعين المتدهورين، وعلى الرغم من الحد الأدنى من اقتران الطاقة بينهما، ستظل مراحلهم البصرية النسبية تتأثر باضطرابات الليف، مما يمنع الحفاظ على حالة الاستقطاب الخارجة.
لذلك، عند استخدام ألياف PM في الأنظمة البصرية، يعد المحاذاة الدقيقة لحالة استقطاب الإشارة الداخلة أمرًا بالغ الأهمية. خلاف ذلك، فيما يتعلق باستقرار الاستقطاب الخارج، قد يكون أداء ألياف PM أسوأ من الألياف أحادية النمط القياسية. التحدي الآخر مع ألياف PM هو صعوبة توصيلها ووصلها. عند ربط ليفين PM، يجب محاذاة محاور الانكسار الخاصة بهما بشكل مثالي. يتسبب عدم المحاذاة في نفس المشكلات التي يتسبب فيها عدم محاذاة استقطاب الإدخال. يمكن أن تكلف وصلات ألياف PM، التي توفر دورانًا ومحاذاة دقيقة للمحور، خمسة أضعاف تكلفة وصلات الألياف التقليدية نظرًا لتعقيدها.
تمثل ألياف البلورات الضوئية (PCF)، والمعروفة أيضًا باسم ألياف فجوة النطاق الضوئي، نوعًا جديدًا تمامًا من الألياف بآلية توجيه موجي تختلف اختلافًا جوهريًا عن الألياف التقليدية. تتميز PCF عادةً بالعديد من الثقوب الهوائية الموزعة بشكل دوري في مقطعها العرضي، مما يمنحها لقب "الليفة المثقوبة". تعتمد آلية توجيه الضوء في PCF على تأثيرات رنين براغ في الاتجاه العرضي للياف، مما يعني أن نوافذ الإرسال منخفضة الفقدان تعتمد إلى حد كبير على تصميم هيكل فجوة النطاق.
تسمح PCF ذات النواة الكبيرة بالتشغيل أحادي النمط عبر نافذة طول موجي واسعة بشكل استثنائي (على سبيل المثال، 750-1700 نانومتر) مع الحفاظ على منطقة نواة كبيرة. بالمقارنة مع PCF ذات النواة المجوفة، توفر PCF ذات النواة الكبيرة نوافذ أوسع منخفضة الفقدان. على الرغم من أن معلمتها غير الخطية أقل من SMF القياسي، إلا أنها عادةً ما تكون أعلى بكثير من PCF ذات النواة المجوفة.
تتيح PCF غير الخطية للغاية، مع مقطعها العرضي الصلب الصغير جدًا، كثافة طاقة عالية جدًا في النواة. على سبيل المثال، قد تحتوي PCF غير خطية للغاية بطول موجة تشتت صفري عند λ0 = 710 نانومتر على قطر نواة صغير يصل إلى 1.8 μm ومعلمة غير خطية γ > 100 W−1 km−1—40 ضعف SMF القياسي. يستخدم هذا النوع من PCF بشكل شائع في تطبيقات معالجة الإشارات البصرية غير الخطية مثل التضخيم البارامتري وتوليد الطيف الفائق.
توجه PCF ذات النواة المجوفة الإشارات الضوئية عبر نواة هوائية. على عكس الموجات التقليدية التي تتطلب مواد عازلة صلبة ذات معامل انكسار مرتفع، يعمل هيكل فجوة النطاق الضوئي لـ PCF في الغلاف كمرآة افتراضية تحصر موجات الضوء المنتشرة في النواة الهوائية. في معظم PCFs ذات النواة المجوفة، تنتقل أكثر من 95٪ من الطاقة البصرية عبر الهواء، مما يقلل من التفاعل بين طاقة الإشارة والمواد الزجاجية. نظرًا لأن عدم الخطية في الهواء أقل بحوالي ثلاثة أوامر من السيليكا، يمكن أن تظهر PCF ذات النواة المجوفة عدم خطية منخفضة للغاية، مما يجعلها مناسبة لإرسال إشارات ضوئية عالية الطاقة.
ومع ذلك، تواجه PCF تحديين رئيسيين: نوافذ إرسال ضيقة نسبيًا (خاصة بالنسبة لـ PCF ذات النواة المجوفة، عادةً حوالي 200 نانومتر) بسبب تأثيرات الرنين القوية للهياكل الدورية التي تحصر طاقة الإشارة في النواة الهوائية؛ وفقدان نسبيًا عالي ناتج في المقام الأول عن عيوب التصنيع التي تؤدي إلى خشونة جدار الثقب الهوائي. تعني منطقة واجهة الهواء/الزجاج الهائلة في PCF أنه حتى الخشونة السطحية الطفيفة يمكن أن تسبب خسائر كبيرة في التشتت. وبالتالي، تظل PCF نوعًا من الألياف باهظة الثمن وعالية الجودة يتم بيعها في الغالب بالمتر وليس بالكيلومتر. إن هشاشتها وصعوبة التعامل معها - الناجمة عن الثقوب الهوائية التي تعقد معالجة السطح والإنهاء والتوصيل والوصل - تحد من اعتمادها على نطاق واسع.
في الآونة الأخيرة، أظهر نوع خاص من PCF ذات النواة المجوفة يسمى ألياف مضادة للرنين المتداخلة ذات النواة المجوفة (HC-NANF) وعدًا بالإرسال البصري عالي السرعة. يتميز هيكل النواة في HC-NANF بستة أزواج من الشعيرات الدموية السيليكا المتداخلة مرتبة حول نواة هوائية مركزية. يساعد هذا التصميم المتداخل على دفع مجال الوضع نحو المنطقة المركزية للنواة الهوائية، مما يقلل من التفاعل مع مادة السيليكا وربما يقلل بشكل كبير من التوهين. مع التصميم المناسب لسمك الشعيرات الدموية وقطرها وموضعها، يمكن أن تغطي النطاق الترددي منخفض الفقدان لـ HC-NANF نافذة الطول الموجي بأكملها 1100-1600 نانومتر. أدت تقنيات التصنيع المحسنة بالفعل إلى تقليل توهين HC-NANF إلى 0.28 ديسيبل/كم. في النهاية، نظرًا لأن المجال الضوئي ينتشر في النواة الهوائية مع الحد الأدنى من تفاعل السيليكا، يمكن أن تصبح الخسائر الجوهرية أقل بكثير من الألياف ذات النواة الصلبة القياسية إذا تحسنت تقنيات التصنيع أكثر.
توفر الألياف ذات النواة المجوفة فوائد إضافية: عدم الخطية التي لا يمكن إغفالها تسمح بطاقة إشارة أعلى دون مخاوف من التدهور غير الخطي، وتنتشر الإشارات الضوئية أسرع بحوالي 30٪ من الألياف ذات النواة الصلبة القياسية بسبب انخفاض معامل الانكسار من n≈1.47 إلى n≈1، مما يساعد على تقليل زمن انتقال الإرسال. تشير تجارب الإرسال WDM عالي السرعة إلى أن HC-NANF قد يصبح بديلاً واعدًا لـ SMF الحالي لأنظمة وشبكات WDM البصرية.
توفر الألياف الضوئية البلاستيكية (POF) بديلاً منخفض التكلفة يسهل التعامل معه أيضًا. تتكون نوى POF عادةً من PMMA (بولي ميثيل ميثاكريلات)، وهو راتنج شائع، بينما يتكون الغلاف عادةً من بوليمر مفلور بمعامل انكسار أقل من النواة. تصميمات المقطع العرضي لـ POF أكثر مرونة من ألياف السيليكا، مما يسمح بأحجام نوى مختلفة ونسب نواة/غلاف مختلفة. على سبيل المثال، في POFs الكبيرة، يمكن أن تكون 95٪ من المقطع العرضي نواة لنقل الضوء.
لا تتطلب صناعة POF عملية MOCVD باهظة الثمن ضرورية للألياف القائمة على السيليكا، مما يساهم في انخفاض التكاليف. في حين أن ألياف السيليكا تهيمن على الاتصالات، تجد POF تطبيقات متزايدة في المجالات الحساسة للتكلفة نظرًا لقدرتها على تحمل التكاليف ومرونتها. تعتبر تكاليف توصيل POF وتركيبها منخفضة بشكل خاص، مما يجعلها جذابة لتطبيقات الألياف إلى المنزل.
ومع ذلك، فإن فقدان الإرسال في POF البالغ حوالي 0.25 ديسيبل/متر أعلى بحوالي ثلاثة أوامر من ألياف السيليكا، مما يمنع الإرسال البصري لمسافات طويلة. معظم POFs متعددة الأوضاع، مما يحدها من التطبيقات منخفضة السرعة وقصيرة المسافة مثل الشبكات المنزلية والوصلات البصرية وشبكات السيارات وحلول الإضاءة/الأجهزة المرنة.
تستمر تقنية الألياف الضوئية في التطور السريع، وتلعب دورًا محوريًا في عصر المعلومات. إلى جانب الألياف الضوئية التقليدية المستخدمة في نقل الإشارات، تظهر فئة جديدة تُعرف باسم "الألياف الضوئية المتخصصة" كعامل تغيير جذري. تعمل هذه الألياف كقوات خاصة في الاتصالات البصرية، حيث تؤدي وظائف فريدة وحاسمة في معالجة الإشارات، والربط البيني للأجهزة، والتطبيقات المتخصصة الأخرى. ما الذي يجعل هذه الألياف المتخصصة رائعة جدًا، وكيف يمكن أن تعيد تشكيل مستقبل الاتصالات البصرية؟ تستعرض هذه المقالة العديد من الألياف المتخصصة النموذجية، وتستكشف مبادئها التقنية وتطبيقاتها وتحدياتها.
في أنظمة الإرسال البصري التي تهيمن عليها الألياف أحادية النمط القياسية (SMF)، يمثل التشتت اللوني تحديًا كبيرًا. يتسبب التشتت في توسيع النبضات الضوئية، مما يؤدي إلى تدهور جودة الإشارة والحد من مسافة وسرعة الإرسال. توفر ألياف تعويض التشتت (DCF) حلاً فعالاً لهذه المشكلة. السمة الرئيسية لـ DCF هي قيمة التشتت السالبة الكبيرة في نافذة الطول الموجي 1550 نانومتر، والتي تعوض التشتت الموجب المتولد في SMF القياسي.
على وجه التحديد، عادةً ما يكون لـ DCF معامل تشتت يبلغ D ≈ -95 ps/(nm·km). هذا يعني أن حوالي 14 كيلومترًا من DCF يمكن أن تعوض التشتت في 80 كيلومترًا من SMF القياسي. في التطبيقات العملية، يتم تجميع DCF عادةً كوحدة تعويض تشتت (DCM) لتسهيل تكامل النظام.
بالمقارنة مع تقنيات تعويض التشتت الأخرى مثل شبكات براغ الليفية (FBG)، توفر DCF مزايا بما في ذلك نافذة طول موجي واسعة، وموثوقية عالية، وتموج تشتت منخفض للغاية - وكلها ضرورية لأنظمة تقسيم الإرسال متعدد الإرسال (WDM). بالإضافة إلى ذلك، يمكن تصميم DCF للتعويض عن انحدار التشتت، مما يجعلها مثالية لتطبيقات WDM ذات الطول الموجي الواسع.
ومع ذلك، فإن DCF لديها قيود. نظرًا لقيمة التشتت المحدودة لكل وحدة طول، فإن DCF تظهر تدهورًا عاليًا نسبيًا عندما تكون هناك حاجة إلى تعويض تشتت إجمالي كبير. علاوة على ذلك، لتحقيق تشتت سلبي في نافذة الطول الموجي 1550 نانومتر، تكون منطقة النواة الفعالة لـ DCF صغيرة بشكل نموذجي (Aeff ≈ 15 μm²)، أي حوالي خُمس SMF القياسي. ينتج عن هذا تأثيرات غير خطية معززة بشكل كبير في DCF، والتي يجب أخذها في الاعتبار عند تصميم أجهزة القياس التي تتضمن DCF.
تحتوي الألياف أحادية النمط المثالية على مقاطع عرضية دائرية مع وضعين متدهورين يتميزان بحالات استقطاب متعامدة متبادلة وثوابت انتشار متطابقة. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي الضغوط الخارجية إلى تحريض الانكسار في الألياف، مما يتسبب في تطوير هذه الأوضاع المتدهورة لثوابت انتشار مختلفة. يعتمد توزيع الإشارات الضوئية بين وضعي الاستقطاب هذين ليس فقط على ظروف الاقتران بين مصدر الضوء والليف، ولكن أيضًا على اقتران الطاقة بين الأوضاع أثناء الانتشار - وهي عملية تكون عشوائية بشكل نموذجي. وبالتالي، حتى بعد الانتشار لبضعة أمتار فقط عبر الليف، تصبح حالة الاستقطاب للإشارة الخارجة عشوائية عادةً. تعتبر اقتران الأوضاع وحالات الاستقطاب الخارجة حساسة للغاية للاضطرابات الخارجية مثل اختلافات درجة الحرارة والتغيرات الميكانيكية والتقوس الدقيق والكلي.
لتقليل اقتران الطاقة بين وضعي الاستقطاب المتعامدين، يجب أن يكون الفرق في ثوابت الانتشار الخاصة بهما كبيرًا بدرجة كافية. يتحقق ذلك عن طريق دمج عناصر إضافية في غلاف الليف لتطبيق ضغط غير متماثل على النواة. نظرًا لاختلاف معاملات التمدد الحراري للمواد المختلفة، يمكن إنشاء ضغط أحادي الاتجاه في النواة أثناء عملية سحب الليف. بناءً على شكل أجزاء تطبيق الضغط (SAPs)، يتم تصنيف ألياف PM إما على أنها أنواع "Panda" أو "Bowtie".
من المهم ملاحظة أن ألياف PM هي في الأساس ألياف ذات انكسار عالي مصممة لتقليل الاقتران بين أوضاع الاستقطاب المتعامدة. ومع ذلك، لكي تحافظ ألياف PM على حالة استقطاب الإشارة، يجب أن يتوافق استقطاب الإشارة الداخلة مع المحور البطيء أو السريع للياف. خلاف ذلك، سيتم إثارة كلا الوضعين المتدهورين، وعلى الرغم من الحد الأدنى من اقتران الطاقة بينهما، ستظل مراحلهم البصرية النسبية تتأثر باضطرابات الليف، مما يمنع الحفاظ على حالة الاستقطاب الخارجة.
لذلك، عند استخدام ألياف PM في الأنظمة البصرية، يعد المحاذاة الدقيقة لحالة استقطاب الإشارة الداخلة أمرًا بالغ الأهمية. خلاف ذلك، فيما يتعلق باستقرار الاستقطاب الخارج، قد يكون أداء ألياف PM أسوأ من الألياف أحادية النمط القياسية. التحدي الآخر مع ألياف PM هو صعوبة توصيلها ووصلها. عند ربط ليفين PM، يجب محاذاة محاور الانكسار الخاصة بهما بشكل مثالي. يتسبب عدم المحاذاة في نفس المشكلات التي يتسبب فيها عدم محاذاة استقطاب الإدخال. يمكن أن تكلف وصلات ألياف PM، التي توفر دورانًا ومحاذاة دقيقة للمحور، خمسة أضعاف تكلفة وصلات الألياف التقليدية نظرًا لتعقيدها.
تمثل ألياف البلورات الضوئية (PCF)، والمعروفة أيضًا باسم ألياف فجوة النطاق الضوئي، نوعًا جديدًا تمامًا من الألياف بآلية توجيه موجي تختلف اختلافًا جوهريًا عن الألياف التقليدية. تتميز PCF عادةً بالعديد من الثقوب الهوائية الموزعة بشكل دوري في مقطعها العرضي، مما يمنحها لقب "الليفة المثقوبة". تعتمد آلية توجيه الضوء في PCF على تأثيرات رنين براغ في الاتجاه العرضي للياف، مما يعني أن نوافذ الإرسال منخفضة الفقدان تعتمد إلى حد كبير على تصميم هيكل فجوة النطاق.
تسمح PCF ذات النواة الكبيرة بالتشغيل أحادي النمط عبر نافذة طول موجي واسعة بشكل استثنائي (على سبيل المثال، 750-1700 نانومتر) مع الحفاظ على منطقة نواة كبيرة. بالمقارنة مع PCF ذات النواة المجوفة، توفر PCF ذات النواة الكبيرة نوافذ أوسع منخفضة الفقدان. على الرغم من أن معلمتها غير الخطية أقل من SMF القياسي، إلا أنها عادةً ما تكون أعلى بكثير من PCF ذات النواة المجوفة.
تتيح PCF غير الخطية للغاية، مع مقطعها العرضي الصلب الصغير جدًا، كثافة طاقة عالية جدًا في النواة. على سبيل المثال، قد تحتوي PCF غير خطية للغاية بطول موجة تشتت صفري عند λ0 = 710 نانومتر على قطر نواة صغير يصل إلى 1.8 μm ومعلمة غير خطية γ > 100 W−1 km−1—40 ضعف SMF القياسي. يستخدم هذا النوع من PCF بشكل شائع في تطبيقات معالجة الإشارات البصرية غير الخطية مثل التضخيم البارامتري وتوليد الطيف الفائق.
توجه PCF ذات النواة المجوفة الإشارات الضوئية عبر نواة هوائية. على عكس الموجات التقليدية التي تتطلب مواد عازلة صلبة ذات معامل انكسار مرتفع، يعمل هيكل فجوة النطاق الضوئي لـ PCF في الغلاف كمرآة افتراضية تحصر موجات الضوء المنتشرة في النواة الهوائية. في معظم PCFs ذات النواة المجوفة، تنتقل أكثر من 95٪ من الطاقة البصرية عبر الهواء، مما يقلل من التفاعل بين طاقة الإشارة والمواد الزجاجية. نظرًا لأن عدم الخطية في الهواء أقل بحوالي ثلاثة أوامر من السيليكا، يمكن أن تظهر PCF ذات النواة المجوفة عدم خطية منخفضة للغاية، مما يجعلها مناسبة لإرسال إشارات ضوئية عالية الطاقة.
ومع ذلك، تواجه PCF تحديين رئيسيين: نوافذ إرسال ضيقة نسبيًا (خاصة بالنسبة لـ PCF ذات النواة المجوفة، عادةً حوالي 200 نانومتر) بسبب تأثيرات الرنين القوية للهياكل الدورية التي تحصر طاقة الإشارة في النواة الهوائية؛ وفقدان نسبيًا عالي ناتج في المقام الأول عن عيوب التصنيع التي تؤدي إلى خشونة جدار الثقب الهوائي. تعني منطقة واجهة الهواء/الزجاج الهائلة في PCF أنه حتى الخشونة السطحية الطفيفة يمكن أن تسبب خسائر كبيرة في التشتت. وبالتالي، تظل PCF نوعًا من الألياف باهظة الثمن وعالية الجودة يتم بيعها في الغالب بالمتر وليس بالكيلومتر. إن هشاشتها وصعوبة التعامل معها - الناجمة عن الثقوب الهوائية التي تعقد معالجة السطح والإنهاء والتوصيل والوصل - تحد من اعتمادها على نطاق واسع.
في الآونة الأخيرة، أظهر نوع خاص من PCF ذات النواة المجوفة يسمى ألياف مضادة للرنين المتداخلة ذات النواة المجوفة (HC-NANF) وعدًا بالإرسال البصري عالي السرعة. يتميز هيكل النواة في HC-NANF بستة أزواج من الشعيرات الدموية السيليكا المتداخلة مرتبة حول نواة هوائية مركزية. يساعد هذا التصميم المتداخل على دفع مجال الوضع نحو المنطقة المركزية للنواة الهوائية، مما يقلل من التفاعل مع مادة السيليكا وربما يقلل بشكل كبير من التوهين. مع التصميم المناسب لسمك الشعيرات الدموية وقطرها وموضعها، يمكن أن تغطي النطاق الترددي منخفض الفقدان لـ HC-NANF نافذة الطول الموجي بأكملها 1100-1600 نانومتر. أدت تقنيات التصنيع المحسنة بالفعل إلى تقليل توهين HC-NANF إلى 0.28 ديسيبل/كم. في النهاية، نظرًا لأن المجال الضوئي ينتشر في النواة الهوائية مع الحد الأدنى من تفاعل السيليكا، يمكن أن تصبح الخسائر الجوهرية أقل بكثير من الألياف ذات النواة الصلبة القياسية إذا تحسنت تقنيات التصنيع أكثر.
توفر الألياف ذات النواة المجوفة فوائد إضافية: عدم الخطية التي لا يمكن إغفالها تسمح بطاقة إشارة أعلى دون مخاوف من التدهور غير الخطي، وتنتشر الإشارات الضوئية أسرع بحوالي 30٪ من الألياف ذات النواة الصلبة القياسية بسبب انخفاض معامل الانكسار من n≈1.47 إلى n≈1، مما يساعد على تقليل زمن انتقال الإرسال. تشير تجارب الإرسال WDM عالي السرعة إلى أن HC-NANF قد يصبح بديلاً واعدًا لـ SMF الحالي لأنظمة وشبكات WDM البصرية.
توفر الألياف الضوئية البلاستيكية (POF) بديلاً منخفض التكلفة يسهل التعامل معه أيضًا. تتكون نوى POF عادةً من PMMA (بولي ميثيل ميثاكريلات)، وهو راتنج شائع، بينما يتكون الغلاف عادةً من بوليمر مفلور بمعامل انكسار أقل من النواة. تصميمات المقطع العرضي لـ POF أكثر مرونة من ألياف السيليكا، مما يسمح بأحجام نوى مختلفة ونسب نواة/غلاف مختلفة. على سبيل المثال، في POFs الكبيرة، يمكن أن تكون 95٪ من المقطع العرضي نواة لنقل الضوء.
لا تتطلب صناعة POF عملية MOCVD باهظة الثمن ضرورية للألياف القائمة على السيليكا، مما يساهم في انخفاض التكاليف. في حين أن ألياف السيليكا تهيمن على الاتصالات، تجد POF تطبيقات متزايدة في المجالات الحساسة للتكلفة نظرًا لقدرتها على تحمل التكاليف ومرونتها. تعتبر تكاليف توصيل POF وتركيبها منخفضة بشكل خاص، مما يجعلها جذابة لتطبيقات الألياف إلى المنزل.
ومع ذلك، فإن فقدان الإرسال في POF البالغ حوالي 0.25 ديسيبل/متر أعلى بحوالي ثلاثة أوامر من ألياف السيليكا، مما يمنع الإرسال البصري لمسافات طويلة. معظم POFs متعددة الأوضاع، مما يحدها من التطبيقات منخفضة السرعة وقصيرة المسافة مثل الشبكات المنزلية والوصلات البصرية وشبكات السيارات وحلول الإضاءة/الأجهزة المرنة.
