Il nucleo di una fibra è la regione in cui la luce è guidata, cioè è responsabile dell'effetto di guida d'onda. Di solito, il nucleo è una regione con indice di rifrazione leggermente aumentato, ottenuto non utilizzando un vetro completamente diverso, ma drogando il vetro con un materiale che aumenta l'indice. Nel caso delle fibre di silice, i droganti tipici che aumentano l'indice sono germania (GeO2, fibre di germanosilicato), pentossido di fosforo (P2O5, fosfosilicato) e allumina (Al2O3, alluminosilicato). In alternativa o in aggiunta, l'indice del rivestimento può essere abbassato ad esempio mediante drogaggio con fluoro o ossido di boro (B2O3). Gli agenti che abbassano l'indice possono anche essere utilizzati nel nucleo se altri droganti richiesti rendono la differenza dell'indice troppo alta.

Ulteriori droganti sono necessari per le fibre attive, cioè per le fibre che possono essere utilizzate per amplificatori in fibra o laser. In quasi tutti i casi, questi droganti contengono ioni di terre rare come Er3+ (erbio), Yb3+ (itterbio) o Nd3+ (neodimio). Oltre a questi ioni, vengono spesso utilizzati altri ingredienti, ad esempio per ridurre gli effetti di tempra o fotooscuramento.

Le proprietà di guida d'onda sono determinate dal profilo dell'indice di rifrazione, cioè dall'aumento dell'indice di rifrazione nel nucleo rispetto a quello del rivestimento. Per i profili step-index, l'apertura numerica e il numero V sono parametri usati di frequente.

Sebbene il nucleo della fibra sia rotazionalmente simmetrico per la maggior parte delle fibre, esistono metodi per rompere questa simmetria, ad esempio utilizzando un nucleo ellittico e/o introducendo strutture asimmetriche attorno al nucleo. Ciò può portare a una forte birifrangenza (→ fibre che mantengono la polarizzazione ) e persino a una guida dipendente dalla polarizzazione (→ fibre a polarizzazione singola).

Nella maggior parte dei casi, il nucleo della fibra si trova al centro della sezione trasversale della fibra, poiché ciò facilita la giunzione, il lancio della luce, l'uso di connettori di fibre e altri giunti di fibre, ecc. Tuttavia, per le fibre a doppio rivestimento può essere molto vantaggioso utilizzare un nucleo decentrato, perché questo può migliorare sostanzialmente l'assorbimento della pompa. In rari casi, vengono utilizzate fibre con nucleo elicoidale in cui il nucleo si avvolge attorno all'asse della fibra.

Una fibra a nucleo largo è una fibra ottica avente un nucleo di fibra relativamente grande. Può essere una fibra multimodale o una fibra monomodale.

Fibre multimodali a nucleo largo

Le fibre multimodali a nucleo largo hanno un diametro del nucleo che è ben al di sopra dei 50 μm o 62,5 μm tipicamente utilizzati per le fibre per telecomunicazioni, ad esempio 100 μm o addirittura 400 μm. Il nucleo spesso non è molto più piccolo del rivestimento in fibra (vedi Figura 1). Il diametro del rivestimento può andare sostanzialmente oltre i soliti 125 μm per realizzare nuclei ancora più grandi. Il numero di modalità di fibra guidata è quindi generalmente molto elevato.

Progettazione di una fibra multimodale di grandi dimensioni con diametro del nucleo di 105 μm e diametro del rivestimento di 125 μm.

Spesso, tali fibre hanno un nucleo di fibra di silice pura (piuttosto che, ad esempio, un nucleo di germanosilicato) e un rivestimento di fibra con indice di rifrazione alquanto ridotto , ottenuto ad esempio con drogaggio con fluoro. Per realizzare un'apertura numerica elevata , tuttavia, si possono ancora utilizzare fibre con anima in germanosilicato.

Le applicazioni tipiche delle fibre multimodali a nucleo largo sono il trasporto passivo della luce, ad esempio nel contesto dell'illuminazione, della lavorazione di materiali laser o del pompaggio ottico di laser a stato solido .

Fibre monomodali a nucleo largo

Se una fibra a nucleo largo è una fibra monomodale , ha anche un'ampia area di modo efficace . Qui, il termine fibra ad ampia area modale è più comune e più appropriato, poiché l'ampia area modale è una proprietà particolarmente importante: si traduce in effetti non lineari ridotti combinati con un'elevata qualità del fascio .

Confronto tra fibre nude (non rivestite) con anima di dimensioni standard (ad es. diametro 8 μm) e anima grande (diametro 50 μm).

Per quelle fibre di grande diametro, dobbiamo usare una giuntatrice LDF per giuntare, come Fujikura 100M, Shinho S-27 LDF ecc.