რა არის ოპტიკური ფიბრი?

განმარტება

ოპტიკური ფიბრი არის სხვითი, თანამშრომლი სიმინდი, რომელიც დამზადებულია სტეკლის (სილიკა) ან პლასტმასისგან და განკუთვნილია ოპტიკური (სინათლის) სიგნალების ტრანსპორტირებისთვის. მიუხედავად თავისი სხვითი გარჩევისა, ოპტიკური ფიბრის დიამეტრი ჩვეულებრივ აღემატება ადამიანის თმის დიამეტრს.

უფრო ზუსტად, ოპტიკური ფიბრი ფუნქციონირებს როგორც ტენის ხაზი, რომელიც საშუალებას იძლევა ელექტრომაგნიტური ტენის ტრანსპორტირებას სინათლის სიხშირეების ფორმაში. ამ უნიკალური თვისების გამო, ის შესაძლებელია ინფორმაციის ტრანსპორტირება გრძელ დისტანციებზე მაღალი ეფექტურობით და მინიმალური სიგნალის დაკარგვით, რაც ახლობებს მის როლს თანამედროვე კომუნიკაციის ტექნოლოგიებში.

ოპტიკური ფიბრის სტრუქტურა

ოპტიკური ფიბრი ძირითადად შედგება ორი კლუჩევით კომპონენტისგან: ბუნებით და კლადინგით. ბუნები, ცილინდრის ფორმის დიელექტრიკული სტრუქტურა, მთავარად სტეკლისგან დამზადებული, საშუალებას იძლევა სინათლის გავრცელებას. სწორედ ამ ცენტრალურ რეგიონში ტრანსპორტირდება სინათლის სიგნალები, რომლებიც გვარდებიან სრულყოფილი შიდა რეფლექსიის პრინციპების მიხედვით. ბუნების გარშემო არის კლადინგი, რომელიც ჩვეულებრივ დამზადებულია პლასტმასისგან. კლადინგი მთავარი როლი ითამაშებს სინათლის შესაძლებლობის შესამცირებლად ბუნებში, რაც უზრუნველყოფს სინათლის სიგნალების შესაძლებლობას გრძელ დისტანციებზე ტრანსპორტირებას გარეშე დამატებითი დახრილების ან დეგრადაციის გარეშე.

ქვემოთ მოცემული რისუნი აღწერს ოპტიკური ფიბრის დეტალურ სტრუქტურას, მითითებულია ბუნებისა და კლადინგის განსხვავებული შრიფტები და მათი როლები ეფექტური სინათლის ტრანსპორტირების დასახელებაში.

სტრუქტურისა და ფუნქციონალის დეტალები

მთელი ოპტიკური ფიბრის ასემბლია ჩართულია ელასტურ ჯაკეტში, რომელიც ფუნქციონირებს დაცვის რეგიონის როლით. ეს ჯაკეტი დაცვის სინათლის ფიბრისგან ფიზიკური დაზიანების, გარემოს ფაქტორებისა და მექანიკური დაჭერისგან, რაც უზრუნველყოფს მის მთელობას ინსტალაციის, ფუნქციონირებისა და მუშაობის დროს.

საჭიროა შენიშვნა, რომ კლადინგი დირექტულად არ მიჰყვება სინათლის ტენის ტრანსპორტირებას; სინათლე ტრანსპორტირდება მხოლოდ ბუნებში. თუმცა, ბუნებისა და კლადინგის კომბინაცია საჭიროა სინათლის სიგნალების დაკარგვის მინიმიზაციისთვის დიფუზიის გამო. ეს ხდება იმიტომ, რომ ბუნების და კლადინგის რეფრაქტიული ინდექსების განსხვავება საშუალებას იძლევა სინათლის ეფექტური გადაცემა ფიბრში.

სინათლის ტრანსპორტირება ოპტიკურ ფიბრებში

ოპტიკური ფიბრები დამზადებულია სინათლის (ფოტონების) სიგნალების ტრანსპორტირებისთვის. შემდეგ ის წარმოადგენს კითხვას: როგორ ტრანსპორტირდება სინათლე ოპტიკურ ფიბრებში? პასუხი მდებარეობს სრულყოფილი შიდა რეფლექსიის ფენომენში.

როდესაც სინათლე შედის ოპტიკურ ფიბრში, ის ტრანსპორტირდება ბუნებში და განხორციელებს უწყვეტ რეფლექსიებს კლადინგისგან. ეს რეფლექსიები არის სრულყოფილი შიდა რეფლექსიები, რომლებიც ხდება სპეციფიკური პირობების ქვეშ. როგორც უკვე განიხილეთ სრულყოფილი შიდა რეფლექსიის კონტექსტში, ეს ფენომენი ხდება, როდესაც სინათლე ტრანსპორტირდება საშუალებას იძლევა დარტყმის კუთხე იქნება მეტი კრიტიკული კუთხისაზე დიდი, რომელიც განსხვავება ბუნების და კლადინგის რეფრაქტიული ინდექსების შორის.

ასეთი დარტყმის კუთხით, სინათლე განაგრძობს სინათლის ტრანსპორტირებას ბუნებში შემდეგი რეფლექსიების გამოყენებით. ბუნების ცილინდრის ფორმა, რომელიც არის შესაძლებლობა სინათლის სიგნალების გადაცემა ფიბრის სიგრძეზე დარტყმის კუთხე მუდმივად დიდი რჩება კრიტიკული კუთხისაზე, რაც უზრუნველყოფს სინათლის ეფექტურ გადაცემას ფიბრის სიგრძეზე.

ტრანსპორტირების რეჟიმები ოპტიკურ ფიბრებში

როდესაც სინათლე ტრანსპორტირდება ოპტიკურ ფიბრში, ის შეიძლება გადის ერთი ან რამდენიმე გზით ბუნებში. ესენი ტრანსპორტირების "რეჟიმები" უზრუნველყოფს სინათლის რეის რამდენიმე გზით ტრანსპორტირების შესაძლებლობას ფიბრის გადაცემის დროს. მთავარად არსებულია ორი ფუნდამენტური ტრანსპორტირების რეჟიმი ოპტიკურ ფიბრებში:

ერთრეჟიმიანი ფიბრი

ერთრეჟიმიან ფიბრში სინათლის რეიები ტრანსპორტირდებიან ფიბრის გადაცემის ერთი გზით. ეს ერთად ტრანსპორტირება სიგნალების დისტორციის მინიმიზაციას უზრუნველყოფს ტრანსპორტირების პროცესში. რადგან სინათლის რეიები არ იქნებიან რამდენიმე გზით ტრანსპორტირებული, სიგნალის მთელობა შეიძლება შენარჩუნდეს გრძელ დისტანციებზე, რაც უზრუნველყოფს მაღალ ფიდელიტეტის კომუნიკაციას.

ერთრეჟიმიანი ფიბრის ბუნების დიამეტრი ძალიან პატარაა, რაც მოითხოვს სინათლის საკუთრების მაღალი ფოკუსირების გამოყენებას. ამიტომ, ლაზერის საკუთრებები მთავარად გამოიყენება, რადგან ისინი შეიძლება გამოიყენონ საკუთრება რომელიც შეიძლება ეფექტურად ტრანსპორტირდეს ვიზუალური ფიბრის ვიზუალური ბუნების გარშემო დიდი დივერგენციის ან დიფუზიის გარეშე.

მრავალრეჟიმიანი ფიბრი

მრავალრეჟიმიან ფიბრებში ბუნების დიამეტრი საკუთარებად დიდია შედარებით ერთრეჟიმიან ფიბრებთან. ეს ფართო ბუნები საშუალებას იძლევა სინათლის რეიების ტრანსპორტირებას რამდენიმე გზით ბუნებში. თუმცა, ეს თვისება იზრდება სიგნალის დისპერსიის და დამატებით დამატებით დამატებით დაკარგვის შესაძლებლობას. სიგნალის დისპერსია ხდება რადგან სხვადასხვა გზით ტრანსპორტირდება სხვადასხვა გზით ბუნებში სინათლის რეიები დასრულდება მიზანში ცოტა სხვადასხვა დროს, რაც სინათლის სიგნალს დაუბრუნებს. დამატებით, დამატებით დაკარგვა არის უფრო გამორჩენილი მრავალრეჟიმიან ფიბრებში დიფუზიისა და აბსორბციის გამო ფართო ბუნებში. თუმცა, ფართო ბუნების დიამეტრი საშუალებას იძლევა რამდენიმე ტრანსპორტირების გზის შესაძლებლობა სინათლის რეიებისთვის, რაც ხდება შესაბამისი სიმრავლის და დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით დამატებით და......