סיב אופטי מיקרו-מבני

סיבים אופטיים מיקרו-מבניים (MOF) הם מוליכי גל אופטיים שבהם הולכת הגל מתקבלת באמצעות מניפולציה של מבנה הסיב במקום מניפולציה של מקדם השבירה שלו. ניתן לייצר סיבים מיקרו-מבניים כך שהאור המובל בסיב מתפשט באוויר, ובכך להפחית את האפקטים הלא-ליניאריים שקשורים במעבר בתווך אחר.

ממוזער|סיב מיקרו-מבני מסוג גביש פוטוני בעל ליבה חלולה.

 עיקרון פעולה 
בסיבים אופטיים קונבנציונליים, האור מונחה בתווך על ידי ניצול תכונת ההחזרה הפנימית המוחלטת. ההנחיה מתרחשת בתוך ליבה בעלת מקדם שבירה גבוה ממקדם השבירה של החומר שמסביבה. השינוי במקדם השבירה מתקבל על ידי בחירת חומרים שונים לליבה ולחיפוי, או על ידי הוספת מזהמים לזכוכית באופן שונה עבור הליבה והחיפוי.

בשונה מגישה זו, בסיבים מיקרו-מבניים הסיבים מורכבים מחומר אחד (בדרך כלל סיליקה) והנחיית האור מתקבלת באמצעות נוכחות של חורי אוויר באזור המקיף את הליבה המוצקה. החורים מסודרים לרוב בתבנית מחזורית דו-ממדית מסביב לליבה, אולם ניתן להשתמש גם בדפוסים אחרים של חורי אוויר, בפרט - כאלו שאינם מחזוריים. סידור מחזורי של חורי האוויר מסביב לליבה משומש לרוב ב-"סיבי גביש פוטוניים", בהם ההתפשטות בתווך מתרחשת כתוצאה מהחזרה מלאה בשל אפקט פס אנרגיה פוטוני.

 סוגים 
ממוזער|איור סכמטי של שני הסוגים העיקריים של סיבים מיקרו-מבניים. סיב ליבה מלאה (שמאל) לעומת סיב פס-אנרגיה פוטוני (ימין).
ישנם שני סוגים עיקריים של סיבים אופטיים מיקרו-מבניים:
 סיבי ליבה מלאה, בהם מבנה מחזורי של תעלות אוויר מייצר הורדה של מקדם השבירה של החיפוי, ומאפשר התקדמות של האור בתווך המרכזי.
 סיבי פס-אנרגיה פוטוני, שבהם האור עובר בתעלת אוויר מרכזית, בעוד שתעלות אוויר אחרות מסביבה מייצרות מבנה שריגי של גביש-פוטוני, ומונעות מהאור לצאת מהתעלה המרכזית.

 סיבים מיקרו-מבניים מבוססי מקדם שבירה 
סיבים אופטיים מיקרו-מבניים המבוססים על תעלות אוויר העוברות לכל אורכם חוזרים נהגו לראשונה על ידי קייזר ושות' כבר ב-1974. החוקרים מרטלי וקנינג הבינו שמבנים גבישיים מחזוריים הם לא המבנה האידיאלי ביותר עבור יישומים מעשיים, והגו את הרעיון להשתמש במבנים שאינם מחזוריים ובכך לקבל הפסדי הספק קטנים יותר כאשר הסיב מעוקל.

 סיבי גביש פוטוני 
ממוזער|איור סכמטי של סיב מיקרו-מבני מסוג גביש פוטוני, בו ניתן לראות בכחול את מעטה הסיב, ובתוכו ניתן לראות מערך מחזורי של תעלות אוויר המשמשות כשריג מרחבי וכולאות את האור שעובר בליבה.
סיבי גביש פוטוניים הם גרסה של הסיבים המיקרו-מבניים שהגו קייזר ושות', בה ניסו החוקרים לשלב את רעיונות הפער הפוטוני של יא ושות'. ייצור סיב כזה נעשה בצורה פשוטה יחסית, בה מערך סיבי זכוכית נערם ואז ונמשך לשני הצדדים בכדי להצר אותו וליצור סיבים אופטיים ממנו. עקרון הפעולה של הסיבים הראשונים מסוג זה לא התבסס על הפער הפוטוני אלא על ידי שינויים חכמים במקדמי השבירה מהם היו עשויים הסיבים במערך, אך עם זאת השם של הטכנולוגיה הזאת נשמר מסיבות היסטוריות, למרות שיש חוקרים המעדיפים לקרוא לסיבים אלה "סיבים עבים" או בפשטות סיבים אופטיים מיקרו-מבניים.

 יתרונות של סיבים אופטיים מיקרו-מבניים 
סיבים אופטיים קונבנציונליים מתסמכים על אפקט ההחזרה הפנימית המלאה, ולכן כאשר הסיב מכופף מספיק, זווית הפגיעה של האור בסיב קטנה מהזווית הקריטית וכך חלק מההספק מתבזבז על אור שיצא ממסלולו. תכונה זו מוחלשת מאוד בסיבים אופטיים מיקרו-מבניים, כיוון שפער האנרגיה בגביש הפוטוני הנוצר לא מאפשר לאור לברוח ממסלולו גם בכיפוף משמעותי במיוחד.

 הערות שוליים 

קטגוריה:פוטוניקה
קטגוריה:סיבים אופטיים