چه چیزی فیبر شاخص پله ای است

تعریف الیاف نوری با شاخص پله‌ای

تعریف: الیاف نوری با شاخص پله‌ای نوعی از الیاف نوری است که بر اساس توزیع شاخص انکسار آنها طبقه‌بندی می‌شود. به عنوان یک راهنما نوری، این الیاف دارای شاخص انکسار ثابت در هسته و شاخص انکسار ثابت دیگری در پوشش هستند. به طور قابل توجهی، شاخص انکسار هسته کمی بیشتر از شاخص انکسار پوشش است و تغییر ناگهانی در مرز هسته-پوشش رخ می‌دهد - بنابراین اصطلاح "شاخص پله‌ای" استفاده می‌شود.

نمودار شاخص انکسار الیاف نوری با شاخص پله‌ای در شکل زیر نشان داده شده است:

انتشار در الیاف نوری با شاخص پله‌ای

وقتی یک پرتو نوری از طریق یک الیاف نوری با شاخص پله‌ای منتشر می‌شود، مسیر منحنی‌ای شامل خطوط مستقیم را دنبال می‌کند، این پدیده توسط بازتاب داخلی کامل در مرز هسته-پوشش امکان‌پذیر است.

به صورت ریاضی، نمودار شاخص انکسار یک الیاف نوری با شاخص پله‌ای به صورت زیر بیان می‌شود:

a شعاع هسته است؛ r فاصله شعاعی است

حالت‌های الیاف نوری با شاخص پله‌ای

الیاف نوری تک حالت با شاخص پله‌ای

در الیاف نوری تک حالت با شاخص پله‌ای، قطر هسته به قدری کوچک است که فقط یک حالت انتشار را مجاز می‌کند، یعنی فقط یک پرتو نوری از طریق الیاف عبور می‌کند. این ویژگی منحصر به فرد اختلافات ناشی از تأخیر بین پرتوهای متعدد را حذف می‌کند.

انتشار یک پرتو نوری از طریق یک الیاف نوری تک حالت با شاخص پله‌ای در شکل زیر نشان داده شده است:

ویژگی‌های الیاف نوری تک حالت با شاخص پله‌ای

قطر هسته در اینجا بسیار باریک است که فقط یک حالت انتشار را مجاز می‌کند. معمولاً، اندازه هسته بین ۲ تا ۱۵ میکرومتر متغیر است.

الیاف نوری چند حالت با شاخص پله‌ای

در الیاف نوری چند حالت با شاخص پله‌ای، قطر هسته به قدری بزرگ است که چندین حالت انتشار را مجاز می‌کند، یعنی چندین پرتو نوری می‌توانند همزمان از طریق الیاف عبور کنند. اما این انتشار همزمان پرتوهای متعدد خروجی را به دلیل تفاوت در تأخیر انتشار آنها ایجاد می‌کند.

انتشار پرتوهای نوری از طریق یک الیاف نوری چند حالت با شاخص پله‌ای در شکل زیر نشان داده شده است:

ویژگی‌های هسته الیاف نوری چند حالت

شکل بالا به وضوح نشان می‌دهد که قطر هسته به قدری بزرگ است که چندین مسیر انتشار را مجاز می‌کند. معمولاً، اندازه هسته بین ۵۰ تا ۱۰۰۰ میکرومتر متغیر است.

تغییرات شاخص انکسار در الیاف نوری با شاخص پله‌ای

باید توجه داشت که نمودار شاخص انکسار الیاف نوری با شاخص پله‌ای به ویژگی‌های زیر مشخص می‌شود:

منبع نور و ویژگی‌های الیاف نوری با شاخص پله‌ای

دیودهای نوری (LED) منابع اصلی نور در این الیاف هستند.

مزایای الیاف نوری با شاخص پله‌ای

• فرآیند ساخت ساده

• تولید ارزان قیمت

• انتشار از طریق بازتاب داخلی کامل

معایب الیاف نوری با شاخص پله‌ای

• انتشار تک حالت محدودیت ظرفیت حمل اطلاعات را به دلیل محدودیت انتقال تنها یک پرتو نوری در هر زمان ایجاد می‌کند.

• مشکلات جفت‌سازی نور به دلیل قطر کوچک هسته.

کاربردهای الیاف نوری با شاخص پله‌ای

الیاف نوری با شاخص پله‌ای عمدتاً در اتصالات شبکه محلی (LAN) استفاده می‌شوند. این به دلیل این است که ظرفیت انتقال اطلاعات آنها کمتر از الیاف نوری با شاخص گرادیانی است.