Какво е стъпково индексирано влакно

Определение на стъпково-индексен влак

Определение: Стъпково-индексният влак е вид оптичен влак, класифициран според разпределението на индекса на пречупване. Като оптичен хвърчило, той има постоянен индекс на пречупване в ядрото и друг постоянен индекс на пречупване в обвивката. Забележително е, че индексът на пречупване на ядрото е леко по-висок от този на обвивката, с внезапна промяна, която се случва на границата между ядрото и обвивката – оттук и терминът „стъпково-индексен“.

Профилът на индекса на пречупване на стъпково-индексния влак е илюстриран на следната фигура:

Разпространение в стъпково-индексни влакове

Когато светлинен лъч се разпространява през стъпково-индексен оптичен влак, той следва зигзаг път, съставен от прави линии, феномен, възможен благодарение на пълната вътрешна рефлексия на границата между ядрото и обвивката.

Математически, профила на индекса на пречупване на стъпково-индексния влак се изразява като:

a е радиусът на ядрото; r е радиалното разстояние

Режими на стъпково-индексния влак

Стъпково-индексен единомодов влак

В стъпково-индексния единомодов влак, диаметърът на ядрото е толкова малък, че позволява само един режим на разпространение, което означава, че само един светлинен лъч се движи през влака. Тази уникална характеристика елиминира дисторцията, причинена от разликите в забавянето между многобройни лъчи.

Разпространението на светлинен лъч през стъпково-индексен единомодов оптичен влак е илюстрирано на следната фигура:

Характеристики на стъпково-индексния единомодов влак

Диаметърът на ядрото тук е изключително тесен, позволяващ само един режим на разпространение да се движи през влака. Обикновено размерът на ядрото варира между 2 и 15 микрометра.

Стъпково-индексен многомодов влак

В стъпково-индексните многомодови влакове, диаметърът на ядрото е достатъчно голям, за да позволи няколко режима на разпространение, което означава, че няколко светлинни лъча могат да се движат през влака едновременно. Въпреки това, едновременното разпространение на няколко лъча причинява дисторция поради разликите в техните забавяния.

Разпространението на светлинни лъчи през стъпково-индексен многомодов оптичен влак е показано на следната фигура:

Характеристики на ядрото на многомодовия влак

Фигурата по-горе ясно илюстрира, че диаметърът на ядрото е достатъчно голям, за да позволи множество пътища на разпространение. Обикновено размерът на ядрото варира между 50 и 1000 микрометра.

Вариация на индекса на пречупване в стъпково-индексните влакове

Трябва да се отбележи, че профилът на индекса на пречупване на стъпково-индексните влакове е характеризиран от:

Източник на светлина и характеристики на стъпково-индексните влакове

Основните източници на светлина, използвани в тези влакове, са светодиодите (LED).

Преимущества на стъпково-индексните влакове

• Прост процес на производство

• Економична производствена цена

• Разпространение чрез пълна вътрешна рефлексия

Недостатъци на стъпково-индексните влакове

• Единомодовото разпространение ограничава капацитета за пренос на информация, тъй като позволява пренос само на един светлинен лъч наведнъж.

• Трудности при свързването на светлина, причинени от малкия диаметър на ядрото.

Приложения на стъпково-индексните влакове

Стъпково-индексните влакове се използват главно в местни мрежови връзки (LAN). Това е така, защото техният капацитет за пренос на информация е по-нисък от този на градиентно-индексните влакове.