فیبرها

تعریف: موج برهای اپتیکی باریک و بلندی هستند که می‌توانند تا چندین درجه خم شوند.
فیبرهای اپتیکی مولفه اصلی اپتیک فیبری هستند. آنها نوعی از موج‌برها هستند که معمولاً از شیشه ساخته شده و می‌توانند بسیار طولانی باشند (حتی تا چند صد کیلومتر). در مقایسه با سایر موج‌برها، انعطاف‌پذیری فیبرهای اپتیکی بالا است. شیشه‌ای که معمولاً استفاده می‌شود، سیلیکا (شیشه کوارتز، دی اکسیدسیلیکان آمورف) بوده که می‌تواند بصورت خالص باشد یا با برخی ناخالصی‌ها همراه داشته باشد. به دلیل خواص برجسته سیلیکا، مانند اتلاف بسیار پایین در انتشار و مقاومت بسیار بالا در برابر کشش و خمش، این ماده به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بسیاری از فیبرهای اپتیکی که در تکنولوژی ساخت لیزر مورد استفاده قرار می‌گیرند، دارای مغزی با ضریب‌شکست اندکی بیشتر از محیط احاطه کننده خود (موسوم به غلاف) هستند. ساده‌ترین مورد، فیبر با ضریب‌شکست پله‌ای[۱] است که در آن ضریب‌شکست مغزی و غلاف، ثابت است. اختلاف ضریب‌شکست مغزی و غلاف، مقدار روزنه عددی[۲] فیبر را مشخص می‌کند که نوعاً کوچک است. لذا فیبرهای اپتیکی، موج‌برهای ضعیفی هستند. نور روانه شده به مغزی در طول آن هدایت می‌شود. یعنی انتشار آن اساساً در مغزی صورت می‌گیرد. اگرچه توزیع شدت ممکن است کمی تا خارج از مغزی امتداد یابد. به دلیل اتلاف پایین انتشار، شدت اپتیکی می‌تواند در طول فیبر حفظ شود.
 
 

شکل ۱: چیدمان ساده برای فرستادن نور به داخل فیبر اپتیکی (مقیاس‌ها واقعی نیست). باریکه موازی شده لیزر در مغزی فیبر کانونی می‌شود. نور در راستای مغزی انتشار می‌یابد و به صورت یک باریکه واگرا شده از انتهای دیگر خارج می‌شود. مغزی و غلاف فیبر از شیشه ساخته شده‌اند. یک روکش پلیمری از شیشه فیبر محافظت می‌کند.

 
اصلی که غالباً کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد هدایت نور براساس باندگپ فوتونیکی است. به عنوان مثال این موضوع توسط حلقه‌های متحدالمرکزی که ضرایب شکست متفاوت داشته و نوعی آیینه براگ دو بعدی را تشکیل می‌دهند، قابل فهم است.
اصطلاح فیبرهای تخصصی برای انواع مختلفی از فیبرها با ویژگی‌های خاص به کار می‌رود و صرفاً منحصر به یک فیبر ویژه نیست.
کاربردهای فیبرهای اپتیکی
کاربردهای فراوان و مهمی برای اپتیک فیبری وجود دارد. برخی از مهم‌ترین آنها عبارت‌اند از:

بنابراین اپتیک فیبری، زمینه تخصصی مهمی در تکنولوژی فوتونیک شده است.

 

مدهای فیبر، تک مد در مقابل چند مد
فیبرهای اپتیکی می‌توانند یک یا چندین (گاهی حتی تعداد زیادی) مد را در خود هدایت کنند به گونه‌ای که توزیع شدت آنها در مغزی یا پیرامون آن صورت می‌پذیرد.  البته مقداری از توزیع شدت ممکن است در غلاف فیبر منتشر شود. علاوه بر این تعداد قابل توجهی مد غلافی وجود دارد که در ناحیه مغزی محدود نشده‌اند. توان اپتیکی مدهای غلافی پس از انتشار در طول معینی از فیبر افت پیدا می‌کند. هر چند در مواردی این اتفاق در طول‌های بلندتری از فیبر می‌افتد. خارج از غلاف، نوعی پوشش پلیمری محافظ وجود دارد که قدرت مکانیکی فیبر را افزایش داده و از آن در مقابل رطوبت محافظت می‌کند. همچنین میزان اتلاف مدهای غلافی توسط این پوشش پلیمری مشخص می‌شود. به عنوان مثال پوشش می‌تواند از اکریلات، سیلیکان یا پلی‌آمید ساخته شود. در دو انتهای فیبر پوشش پلیمری می‌تواند برداشته شود.
تمایز مهم بین فیبرهای چند مد و تک مد

شکل ۲: پروفایل‌های دامنه میدان الکتریکی نزدیک، برای مدهای هدایت شده یک فیبر با ضریب‌شکست (مغزی و غلاف) ثابت[۳]. رنگ‌های دوگانه مربوط به علامت میدان الکتریکی است. پایین‌ترین مرتبه مد، (l=0وm=1 موسوم به مد LP₀₁) توزیع شدتی شبیه به پرتو گاؤسی دارد. به طور عمومی پرتو فرستاده شده به فیبر چند مدی، یک برهم‌نهی از مدهای مختلف را تحریک خواهد کرد که می‌تواند شکل پیچیده‌ای داشته باشد.

 

شکل ۳: دامنه‌های میدان دور برای فیبر ارائه شده در شکل ۱٫

سیستم‌های ارتباطی فیبر اپتیکی با طول بلند، معمولاً از فیبرهای تک مد استفاده می‌کنند. زیرا که سرعت های گروه متفاوت مدهای مختلف در انتقال حجم عظیمی از اطلاعات به سیگنال آسیب وارد می‌کنند ( پاشندگی بین مدی[۴] ). برای فواصل کوتاه فیبرهای چند مدی مناسب هستند. چرا که تنظیمات مربوط به چشمه نور و المان های دیگر کمتر است. بنابراین شبکه های ناحیه محلی[۵] به استثناء آنهایی که دارای پهنای باند بزرگی هستند از فیبرهای چند مدی بهره می‌جویند.
فیبرهای تک مد برای لیزرهای فیبری و تفویت کنند ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال فیبرهای چند مدی غالباً برای انتقال نور از چشمه لیزری به محل مورد نیاز به ویژه برای چشمه های نوری که کیفیت باریکه پایینی داشته و نیاز به توان بالا با سطح مدی بزرگ است مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مدهای مختلف مربوط به فیبر اپتیکی به دلایل متعدد مانند خمش فیبر یا بی نظمی های موجود در پروفایل ضریب شکست می‌توانند با هم تزویج شوند. این امر می‌تواند ناخواسته یا عامدانه مثلاً در تورهای براگ فیبری اتفاق بیفتد. نظریه موجبری نشان می‌دهد که فاکتور مهم برای تزویج، بین مدهای مختلف فیبر اختلاف در عدد موج آن هاست که برای تزویج موثر باید با فرکانس فضایی اختلال تزویج مطابقت داشته باشد.

 

پارامترهای اصلی
طراحی فیبری با ضریب شکست ثابت تنها با دو پارامتر به عنوان مثال شعاع مغزی a و اختلاف ضریب شکست Δn بین مغزی و غلاف می‌تواند مشخصه یابی شود. مقادیر نوعی شعاع مغزی برای فیبر تک مد در حدود چند میکرون بوده و برای فیبرهای چند مدی از مرتبه چند ده میکرون است.
به جای اختلاف ضریب شکست می‌توان از روزنه عددی[۶] که به صورت زیر تعریف می‌شود استفاده نمود.

که برابر با سینوس بیشترین زاویه پذیرش پرتو فرودی نسبت به محور فیبر است (فرض بر آن است که نور از هوا به مغزی فیبر با رویکرد اپتیک پرتویی فرستاده می‌شود). روزنه عددی میزان قدرت موجبری را مشخص می‌کند. مقادیر نوعی روزنه عددی برای فیبر تک مد در حدود ۱/۰ بوده ولو اینکه مقادیر واقعی در محدوده نسبتاً گسترده ای قرار می‌گیرد. به عنوان مثال فیبرهای تک مد با مساحت مدی بزرگ می‌توانند روزنه‌های عددی کمتر از ۰۵/۰ داشته باشند در حالی‌که فیبرهایی که خاک های کمیاب در آن ها تزریق شده دارای روزنه عددی ۳/۰ و بزرگتر به منظور دستیابی به بازده بهره بالا هستند. مقادیر روزنه عددی در حدود ۳/۰ نوعاً برای فیبرهای چند مدی هستند. با افزایش مقدار روزنه عددی، حساسیت فیبر به اتلاف ناشی از خمش به شدت کاهش می‌یابد که موجب محدود شدن پر قدرت میدان مدی در مغزی می‌شود.
پارامتر دیگری که غالباً مورد استفاده قرار می‌گیرد، عدد V است.

که نوعی فرکانس بهنجار شده است. در صورتی که عدد V کمتر از ۴۰۵/۲ باشد، موجبری تک مد حاصل می‌شود. فیبرهای چند مدی دارای مقادیر بزرگی از عدد V هستند. تعداد مدها نیز متناسب با V² است.
به عنوان مثال عددی یک فیبر سیلیکای نوعی با ضریب شکست ثابت برای عملکرد تک مد در ناحیه طول موجی ۵/۱ میکرون، طول موج قطع[۷] معادل با ۳/۱ میکرون و روزنه عددی ۱/۰ را در نظر بگیرید. ضریب شکست غلاف ساخته شده از سیلیکای خالص در طول موج ۵/۱ میکرون تقریباً برابر با ۴۴۴/۱ است. ضریب شکست مغزی نیز به طور تقریبی مساوی ۴۴۷۵/۱ است. اختلاف ضریب شکست برابر با ۰۰۳۵/۰ می‌شود. قطر مغزی ۱۰ میکرون است که با قرار دادن در رابطه فوق برای عدد V، مقدار۱/۲ به دست می‌آید.
پروفایل های ضریب شکست
پروفایل ضریب شکست فیبرهای اپتیکی اساساً به دلایل زیر از حالت ضریب شکست ثابت درمغزی خارج می‌شود:

شایان توجه است که تعریف پارامترهای روزنه عددی و عدد V برای ضریب شکست ‌هایی با پروفایل غیر مستطیلی تا حدودی مبهم است.
علاوه براین فیبرهایی موسوم به فیبرهای بلور فوتونیک وجود دارند که پروفایل ضریب شکست در آن ها به شدت دارای ساختار ویژه ای است.
اتلاف ناشی از انتشار پرتو
اتلاف توان ناشی از انتشار پرتو در یک فیبر اپتیکی به ویژه برای فیبرهای سیلیکای تک مد که در مخابرات استفاده می‌شوند می‌تواند بسیار کوچک باشد. تضعیف ایجاد شده در طول موج های کوتاه به دلیل پراکندگی ریلی[۱۰] و در طول موج های بلند به دلیل جذب چند فوتونی[۱۱] صورت می‌گیرد. پراکندگی ریلی به دلیل وجود بی نظمی های موجود در مقدار ضریب شکست است که در شیشه تا حدی اجتناب ناپذیر بوده و با افزایش میزان این بی نظمی ها در فیبرهایی با روزنه عددی بزرگ به شدت افزایش می‌یابد. از عوامل دیگری که موجب اتلاف می‌شوند می‌توان به پراکندگی غیر کشسان (شامل پراکندگی رامان[۱۲] و پراکندگی بریلوئن[۱۳])، جذب ناخالصی ها و بی نظمی های قطر مغزی اشاره کرد.
برای فیبرهای سیلیکایی، کمترین میزان اتلاف در حوالی طول موجی ۶/۱-۵/۱ میکرون واقع شده و می تواند کمتر ازdB/km ۲/۰(تقریباً ۵/۴% در هر کیلومتر) باشد که بر اساس پراکندگی ریلی در یک شیشه آمورف، نزدیک به حد تئوری است. غالباً برخی از قله های اتلاف در حوالی طول موج ۴/۱ میکرون وجود دارند که با بهینه نمودن ترکیب شیمیایی مغزی با کاهش میزان OH ( یعنی  غلضت پیوندهای هیدروکسیل) می‌توان آنها را حذف کرد. به طور جالب توجهی فیبرهایی که میزان OH در آن ها بالاست برای نور فرابنفش دارای اتلاف کمتری هستند. در حالی که این فیبرها دارای قله های اتلاف تیزی در ناحیه مادون قرمز هستند.
فیبرهای چند مدی و در حالت عمومی تر فیبرهای با روزنه عددی بالا، دارای اتلاف ناشی از انتشار بیشتری هستند که اساساً به دلیل میزان بالای اتلاف پراکندگی سطح آلایش بالاتر مواد در مغزی است. فیبرهای دارای آلایش عناصر خاکی کمیاب نیز دارای اتلاف زیادی هستند. اما از آن‌جا به ندرت طول بیش از چندین ده متر از آن ها استفاده می‌شود خللی در کارشان ایجاد نمی شود.

 

خصوصیات قطبش
علیرغم وجود تقارن استوانه ای در فیبرها، رفتار آن ها به گونه‌ ای است که مقداری دو‌شکستی که موجب غیر قابل کنترل بودن قطبش می‌شود از خود نشان می‌دهند. فیبرهای ویژه ای با قابلیت حفظ قطبش وجود دارند که در آن ها مسأله وجود دو‌شکستی حل شده است. علاوه بر این، فیبرهای تک قطبشی وجود دارند که نور را فقط در یک جهت قطبشی معین هدایت می‌کنند. انواع مختلفی از کنترل‌کننده‌های قطبش فیبری وجود دارند که امکان تنظیم قطبش خاصی را در فیبر فراهم می‌کند.

 

ویژگی های پاشندگی
در نتیجه ویژگی‌های موج‌بری، پاشندگی رنگی[۱۴] فیبر اپتیکی به طور معنا داری با پاشندگی ماده[۱۵] به خصوص زمانی که سطح مدی کوچک است، تفاوت دارد. با مهندسی کردن ویژگی‌های موج‌بری می‌توان خصوصیات پاشندگی غیر معمول به دست آورد. به عنوان مثال فیبرهای با پاشندگی شیفت[۱۶] داده شده می توانند در ناحیه طول موجی ۵/۱ میکرون، پاشندگی نزدیک صفر داشته باشند. فیبرهایی با پاشندگی مسطح[۱۷] نیز وجود دارند که دارای پاشندگی کوچکی در محدوده وسیعی از طول موج هستند. به فیبرهای با پاشندگی کاهشی[۱۸] هم می‌توان اشاره نمود. به ویژه برای طراحی فیبرهای بلور فوتونیک آزادی عمل بالایی وجو دارد.
پدیده دو‌‌‌‌شکستی تاخیر سرعت گروه را وابسته به قطبش می‌کند که موسوم به پاشندگی مدی قطبش[۱۹] است. برای فیبرهای چند مدی پاشندگی بین مدی نیز وجود دارد که به معنی وابستگی سرعت گروه به مد فیبر است. این وابستگی می‌تواند با انتخاب پروفایل ضریب شکست مناسب به حداقل برسد اما نوعاً از پاشندگی فیبرهای تک مد بزرگتر است.

 

ساخت فیبر
بسیاری از فیبرهای اپتیکی از کشیدن موادی به نام پیش‌سازه که میله شیشه ای به قطر چند سانتیمتر و طول تقریبی ۱ متر می‌باشد، ساخته می‌شوند. در طول محور پیش‌سازه ناحیه ای با ضریب شکست بزرگتر وجود دارد که مغزی فیبر را تشکیل خواهد داد. هنگامی که پیش‌سازه در یک کوره (آون) تا دما نزدیک به ذوب گرما‌دهی شود، یک فیبر نازک با قطر نوعی ۱۲۵ میکرومتر و طول چندین کیلومتر با کشیدن پیش‌سازه از قسمت پایین آن به دست می‌آید. قبل از حلقه کردن فیبر، معمولاً یک پوشش پلیمری بر روی فیبر قرار می‌گیرد که از آن در برابر آسیب های مکانیکی و شیمیایی محافظت کند.
در مغزی فیبر، می‌توان یون های فعال لیزری مانند یون خاک های کمیاب شامل اربیوم، نئودیمیوم، ایتربیوم یا تولیوم را تزریق کرد. هنگامی که این یون ها تحت دمش نوری مناسب برانگیخته شوند، تقویت اپتیکی اتفاق می‌افتد که می‌تواند در لیزرهای فیبری یا تقویت کننده ها مورد استفاده قرار گیرد.

 

کابل های فیبر اپتیکی
فیبرهای اپتیکی به طور شگفت انگیزی علیرغم شکننده بودن شیشه مقاوم هستند. با این وجود هنگامی که این فیبرها در محیطی قابل دسترس برای کاربران مورد استفاده قرار می‌گیرند نیاز به حفاظت بیشتری دارند. برای کاربرد آزمایشگاهی به عنوان مثال جهت فرستادن نور از یک چیدمان مخابراتی به برخی از ابزارهای تشخیصی و همین طور در مجموعه های بزرگ صنعتی، مرسوم است که از کابل های فیبری (شکل ۴) که در آن فیبر اصلی توسط لایه‌های اضافی محافظت کننده محصور شده استفاده شود. در حالی که قطر فیبر لخت می‌تواند نوعاً معادل با ۱۲۵ میکرون باشد، قطر فیبر با لایه پلیمری در حد چند صد میکرون بوده و با احتساب لایه‌های محافظت کننده قطر آن به چندین میلیمتر می‌رسد. صرف نظر از استحکام قابل ملاحظه کابل (نوعاً با رنگ زرد) جنس کابل به گونه ای است که کاربر به راحتی فیبر را در درون آن تشخیص می‌دهد، لذا از هر گونه خراشیدگی و آسیب به قسمت ابتدایی آن اجتناب می‌شود.

شکل۴: کانکتور فیبری در انتهای کابل فیبری

کابل های فیبری ضخیم برای انتقال باریکه های پر توان از لیزرهای دیودی فیبر‌دار به لیزرهای حالت جامد یا به برخی از تجهیزات فراوری مواد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای توان‌هایی از مرتبه چند صد وات تا چندین کیلو وات، کابل فیبری می‌تواند قطری در حدود چند سانتیمتر داشته باشد. کابل های فیبری پر‌توان ممکن است دارای حسگرهایی برای آشکارسازی آسیب در نقاط مختلف کابل باشند. لذا چشمه لیزری هنگامی که خطری به دلیل خروج تشعشع لیزری پر توان باشد از نقطه آسیب دیده باشد می‌تواند فوراً خاموش شود. از نظر مبحث ایمنی لیزر، چنین پیشگیری‌هایی بسیار مهم است.
کابل های فیبری برای مخابرات فیبر نوری دوربرد نیز ضخیم هستند. چرا که آن ها باید از محیط های مختلف در طبیعت عبور کرده و به نحوه مناسبی نیاز به مراقبت دارند. در بسیاری از موارد این فیبرها باید از بستر دریا که اندکی از آن ممکن است دفن شود، عبور داده شوند. در مقابل استرس های مکانیکی در زمان نصب و بعد از آن نیاز به مراقبت زیادی است.
البته کابل فیبری می‌تواند در‌بردارنده چندین فیبر باشد. لذا توانایی انتقال اطلاعات تا حد بسیار زیادی بالا می‌رود.

 

اجزای تشکیل دهنده اپتیک فیبری
بسیاری از قطعات اپتیکی به طور مستقیم از فیبر ساخته می‌شوند که مثال هایی از آن در زیر آورده شده است:

دیگر قطعات اپتیک فیبری شامل المان های حجمی با اتصالات فیبری هستند. مثال هایی از این قطعات عبارت‌اند از:

موازی سازهای فیبری بین اپتیک فیبری و اپتیک فضای آزاد ارتباط برقرار می‌کنند. اساساً چنین المانی شامل یک لنز موازی‌ساز است که باریکه به شدت واگرا را از انتهای یک فیبر به باریکه موازی شده تبدیل می‌کند. نهایتاً جوش‌های مکانیکی ای وجود دارند که موجب اتصالات نسبتاً دائمی بین فیبرها می‌شوند.

 

صیقل دادن، برش و جوش
با تکنیک‌های صیقل‌سازی، فیبرهایی با انتهای صاف و تمیز می‌توان ایجاد کرد که البته انتهای فیبر
 می‌تواند حتی بر محور فیبر عمود نباشد و زاویه صیقل‌سازی از مرتبه ۱۰ درجه داشته باشد. با این تکنیک انعکاس‌های پرتو از انتهای فیبر به طور موثری حذف می‌شود که این امر برای محافظت از لیزرهای حساس به نور برگشتی بسیار مفید است.
روش بسیار سریع تر برای آماده سازی انتهای فیبر، برش دادن آن است. فیبر به نحو مناسبی کشیده
 می‌شود و یک تیغه الماسی مرتعش بر روی فیبر خراش ایجاد می‌کند که موجب بریده شدن نسبتاً صاف فیبر لااقل در ناحیه مغزی می‌شود. با پیچاندن فیبر در فرایند برش می‌توان برشی زاویه دار ایجاد کرد. اما نتیجه این روش به خوبی روش پولیش انتهای فیبر تکرار پذیر نیست.
فیبرهای اپتیکی (به ویژه فیبرهای سیلیکایی) می‌توانند به هم جوش داده شوند. می‌توان از تکنیک جوش با ذوب نمودن برای ایجاد اتصالات فیبری دائم استفاده نمود. روش ساده‌تر جوش مکانیکی است که در آن انتهای فیبرها با ابزارهای مکانیکی به طور محکمی روبروی هم قرار داده می‌شوند اما ذوب نمی شوند. به هر حال اتلاف جوش با این روش حتی اگر از ژل تطبیق ضریب شکست[۲۰] بین سطوح استفاده شود، بیشتر است.
بسیاری از کانکتورهای فیبری وجود دارند که موجب تماس مکانیکی می‌شوند و در صورت نیاز نیز می‌توان فیبرها را از هم جدا کرد.
عموماً جابجایی انتهای فیبر در مقایسه با کانکتورهای الکتریکی بسیار ظریف تر است. صرف نظر از مسائلی مانند گرد و غبار، چربی و نظیر آن، انتهای فیبر بسیار حساس بوده و به راحتی خراشیده می‌شود. لذا کار کردن با آن نیاز به تجهیزات گران قیمتی (مانند دستگاه جوش فیبری با کیفیت بالا) دارد به ویژه هنگامی که جویای نتایج قابل اعتمادی در محیط نسبتاً کثیف هستیم. از طرفی در مقایسه با کابل های الکتریکی، حجم بسیار بالاتری از اطلاعات با استفاده از فیبرهای اپتیکی قابل انتقال است.

 

نکات مربوط به ایمنی
ایمنی کار با لیزر به دلیل حساسیت چشم به هنگام کار با المان های فیبری پر توان بسیار مهم است. نور پر توان مضر می‌تواند از یک کابل فیبری آسیب دیده خارج شود. لذا کابل های فیبری باید در مقابله با آسیب احتمالی به شدت مراقبت شوند و در صورت امکان با برخی حس‌گرهای توکار مورد پایش واقع شوند.
در مخابرات فیبر نوری اندازه توان به اندازه کافی کوچک هست که از آسیب به چشم جلوگیری شود. این امر به ویژه در ناحیه طول موجی ۵/۱ میکرون که ناحیه ایمنی برای چشم به حساب می‌آید بارزتر است.
البته گاهی توان های خطرناکی ایجاد می‌شوند. به عنوان مثال در کاربردهای تلویزیونی یک تقویت‌کننده پر توان سیگنالی قوی تولید می‌کند تا بتوان سیگنال را بین فیبرهای زیادی تقسیم کرد.
نوع دیگری از ریسک نه به دلیل تشعشع لیزر بلکه به خاطر خرده شیشه‌های تیز ایجاد شده در برش فیبرها به وجود می‌آید. این خرده شیشه‌های تیز به دلیل چسبیدن به انگشت، می‌توانند داخل چشم شده یا حتی در پوست نفوذ کنند. خرده شیشه‌ها نباید بلعیده شوند. بنا به دلایل مذکور خرده شیشه‌ها فوراً باید در ظرف مشخصی که برای همه قابل رویت است ریخته شوند و از خوردن و آشامیدن در نزدیکی محل کار اجتناب شود.

 

انواع ویژه‌ای از فیبرها
فیبرهای به اصطلاح دو‌غلافه می‌توانند یک مغزی تک مد و یک غلاف داخلی چند-مد داشته باشند. غلاف داخلی نور پمپ را برای یک تقویت‌کننده یا لیزر فیبری انتقال می‌دهد.
انواع مختلفی از فیبرهای نگهدارنده قطبش وجود دارند که که غالباً بر اساس پدیده دو شکستی کار می‌کنند. قطبش خطی نور به دلیل تنظیم شدن محور قطبش اولیه با محور دو شکستی فیبر، حفظ می‌شود. علاوه بر این فیبرهای تک-قطبشی وجود دارند که در آن یک جهت قطبش اتلاف بسیار زیادی را تجربه می‌کند.
نوع خاصی از فیبرها موسوم به فیبرهای فوتونیک کریستال هستند که دارای ساختار میکرونی هستند. چنین فیبرهایی فقط از یک ماده (معمولاً سیلیکا) ساخته می‌شوند و دارای سوراخ های هوای بسیار کوچک با قطر کمتر از یک میکرون هستند. ساختن چنین فیبرهایی با پیش‌سازه‌هایی حاوی سوراخ هوا که خود با به هم چسباندن لوله های مویین تهیه می‌شوند، امکان پذیر است. با تغییر آرایش سوراخ های هوا فیبرهایی با ویژگی های بسیار متفاوت به دست می‌آید. به عنوان مثال:

در حال حاضر فیبرهای فوتونیک‌کریستال برای حوزه وسیعی از کاربردها شامل المان‌های فیبری بسیار غیر خطی، لیزرهای فیبری سالیتون که در طول موج های کوتاه کار می‌کنند و تقویت کننده های فیبری پر توان، جذاب و مورد توجه است.
اگرچه بسیاری از مغزی‌های فیبر شامل ترکیبی از سیلیکا (مانند سیلیکات ژرمانیوم یا سیلیکات آلومینیوم) است، شیشه های دیگری نیز می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. به عنوان مثال می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

فیبرهای چند مدی کم‌ هزینه را می‌توان از پلیمر‌ها ساخت (فیبرهای اپتیکی پلاستیکی POF[22]) که مواد ارزانی بوده و به راحتی تولید می‌شود. این فیبرها در صورتی که با قطر بزرگ ساخته شوند بسیار انعطاف پذیر هستند. در برخی از کاربردها، فیبرهای پلاستیکی در مقایسه با فیبرهای شیشه ای راه حل ارزان تری هستند. امروزه حتی فیبرهای فوتونیک‌کریستال نیز می‌توانند از پلیمر ساخته شوند. بعضی از پلیمرها برای هدایت امواج
 ترا هرتز می‌توانند به کار روند.
در برخی موارد، فیبرها از مواد کریستالی مانند یاقوت ساخته می‌شوند. اما این فیبرها معمولاً انعطاف پذیر نبوده و به شکل میله‌های باریکی به عنوان موج‌بر برای انتشار پرتو (با مغزی یا بدون مغزی در مرکز فیبر) در نظر گرفته می‌شوند. آن‌ها برای تقویت کننده‌ها و لیزرهای فیبری بسیار پر‌توان می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند.

 

آسیب به فیبرها
المان های فیبری اپتیکی به روش های مختلفی ممکن است آسیب ببینند. جنبه های مختلف در این جا آورده می‌شوند:

شکل ۵: یک کپسول انتهایی بدون مغزی بر روی یک میله فیبری فوتونیک کریستال.

مقایسه فیبرهای اپتیکی با کابل های الکتریکی
در برخی از حوزه های تکنیکی مانند انتقال نوری اطلاعات در مسافت های طولانی یا بین چیپ های کامپیوتر، فیبرها (یا موج بر های دیگر) با کابل های الکتریکی رقابت می‌کنند. البته هر یک از این‌ها مزایای مربوط به خود را دارند که در زیر به آن ها اشاره می‌شود:

از طرف دیگر فیبرها دارای معایبی نیز هستند که در زیر به آن ها اشاره می‌شود:

---