Hollow Core Fiber（HCF）とは何ですか？
中空のコア光学繊維は、内部が空で、空気、不活性ガス、または真空で満たすことができるため、従来の固体ガラスまたはプラスチックコアの光ファイバーとは異なります。このユニークな構造設計法は、光ファイバーの光学伝播特性を大幅に変化させ、従来のソリッドガラスコア光ファイバーよりも複数のパフォーマンスの利点を与えます。ガラスと比較して空気中の光の伝播速度が速くなっているため、中空のコア光学繊維は、従来の光ファイバーと比較して低下と損失を持っています。 Microsoft Lumencyは、その中空光学速度は標準の石英ガラスよりも47％高速であると主張しています。さらに、Hollow Core Fibersは光を拾わず、O、S、E、C、L、Uなどの複数のバンドで簡単に光をサポートできます。
ホローコアファイバーは、従来のガラスコアファイバーのように、コア、クラッディング、コーティングの3つの部分で構成されています。主な違いは、コアとクラッディングにあります。中空繊維のコアは空気であり、クラッディングは微細構造に基づいて設計されており、通常はハニカムのような構造に配置された一連の小さな空気穴で構成されています。光が繊維コアとクラッディングの間の界面に入射すると、クラッディングに定期的に配置された空気穴によって強く散らばります。この複数の散乱はコヒーレンスを生成し、特定の波長と入射角を満たす光波がコア層に戻り、伝播を続けることができます。微細構造の機能は、伝播のために繊維コア内に光信号を閉じ込めることであり、中空のコア繊維の性能は主に微細構造によって決定されます。
中空繊維は、空気中の光の伝播により、培地による光の屈折を減らし、それにより伝送遅延を大幅に減らします。中空繊維の信号損失は、従来の繊維の信号損失よりも大幅に低いため、超長距離伝送に適しており、信号アンプの必要性が低下します。中空のコアファイバーは、高出力光学伝達中に非線形効果（繊維内の自己位相変調など）を大幅に低下させ、高出力レーザー伝達と量子通信に広く適用できるようにします。
Hollow Core Fibersは、微細構造の設計と作業原理に基づいて2つのカテゴリに分類することができます：Photonic BandGap Hollow Core Fibers（PBG-HCF）と抗共振中空コアファイバー（AR-HCF）。中空のコア光学繊維の開発は、主にフォトニックバンドギャップ繊維から抗共振繊維まで進化プロセスを経ています。
Photon Bandgap Hollow Core Fibersは、繊維覆いのフォトニック結晶構造に依存して、中空のコアの光線の伝播を制限するためにフォトニックバンドギャップを形成します。フォトニック結晶の屈折率の違いは、光ビームがコアにのみ伝播することができ、被覆に漏れることができないことを意味します。ただし、この構造は損失を起こしやすく、1キロメートルあたり約4dBの損失が予測されているため、長距離ネットワークでの使用が制限されます。
抗共振中空の繊維は、繊維内の管状ガラスフィルムの間の光を首尾よく反射し、空気のコアの近くに光を閉じ込めて軸に沿って送信します。抗共鳴の原理は非常に複雑であり、一部の人間は、それが薄膜干渉に似ていると主張しています。このタイプの光ファイバは、抗共振反射の原理を利用し、特別に配置された毛細血管の複数の層の設計など、特別な構造設計を通じて複雑な微細構造を形成します。この構造は、伝送中の光の完全な反射を防ぎ、毛細血管のネストされた構造は中空のコア光学繊維の減衰を大幅に減らすことができます。
