چیست فیبر شاخص گام به گام

تعریف فیبر پله‌ای

تعریف: فیبر پله‌ای نوعی از فیبرهای نوری است که بر اساس توزیع شاخص انکساری آن طبقه‌بندی می‌شود. به عنوان یک راهنمای نوری، دارای شاخص انکساری ثابت در هسته و شاخص انکساری ثابت دیگری در پوشش است. قابل توجه است که شاخص انکساری هسته کمی بیشتر از پوشش است و تغییر ناگهانی در مرز هسته-پوشش رخ می‌دهد - بنابراین اصطلاح "پله‌ای" به کار می‌رود.

پروفایل شاخص انکساری فیبر پله‌ای در شکل زیر نشان داده شده است:

انتشار در فیبرهای پله‌ای

وقتی یک پرتو نور از طریق یک فیبر نوری پله‌ای منتشر می‌شود، مسیری زیگزاگی شامل خطوط مستقیم را دنبال می‌کند که این پدیده با استفاده از بازتاب داخلی کامل در مرز هسته-پوشش امکان‌پذیر می‌شود.

به صورت ریاضی، پروفایل شاخص انکساری فیبر پله‌ای به صورت زیر بیان می‌شود:

a شعاع هسته است؛ r فاصله شعاعی است

حالت‌های فیبر پله‌ای

فیبر تک حالت پله‌ای

در یک فیبر تک حالت پله‌ای، قطر هسته به اندازه‌ای کوچک است که تنها یک حالت انتشار را مجاز می‌کند، یعنی تنها یک پرتو نور از طریق فیبر منتشر می‌شود. این ویژگی منحصر به فرد اختلافات تأخیر بین پرتوهای متعدد را حذف می‌کند.

انتشار یک پرتو نور از طریق یک فیبر تک حالت پله‌ای در شکل زیر نشان داده شده است:

ویژگی‌های فیبر تک حالت پله‌ای

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

فیبر چند حالت پله‌ای

در فیبرهای چند حالت پله‌ای، قطر هسته به اندازه‌ای بزرگ است که اجازه می‌دهد چندین حالت انتشار رخ دهد، یعنی چندین پرتو نور می‌توانند همزمان از طریق فیبر منتشر شوند. با این حال، این انتشار همزمان پرتوهای متعدد باعث تحریف می‌شود به دلیل تفاوت‌های موجود در تأخیر انتشار آنها.

انتشار پرتوهای نور از طریق یک فیبر چند حالت پله‌ای در شکل زیر نشان داده شده است:

ویژگی‌های هسته فیبر چند حالت

شکل بالا به وضوح نشان می‌دهد که قطر هسته به اندازه‌ای بزرگ است که اجازه می‌دهد مسیرهای انتشار متعددی وجود داشته باشد. معمولاً، اندازه هسته بین ۵۰ تا ۱۰۰۰ میکرومتر متغیر است.

تنوع شاخص انکساری در فیبرهای پله‌ای

باید توجه داشت که پروفایل شاخص انکساری فیبرهای پله‌ای با مشخصات زیر توصیف می‌شود:

منبع نور و ویژگی‌های فیبرهای پله‌ای

دیودهای نورساز (LED) اصلی‌ترین منابع نوری استفاده شده در این فیبرها هستند.

مزایای فیبرهای پله‌ای

• فرآیند ساخت ساده

• تولید ارزان قیمت

• انتشار از طریق بازتاب داخلی کامل

معایب فیبرهای پله‌ای

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

• مشکلات جفت‌سازی نور به دلیل قطر کوچک هسته.

کاربردهای فیبرهای پله‌ای

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