Ano ang Step Index Fiber?

Paglalarawan ng Step-Index Fiber

Definisyon: Ang step-index fiber ay isang uri ng optical fiber na nakaklasipika batay sa kanyang distribusyon ng index of refraction. Bilang isang optical waveguide, ito ay may constant refractive index sa loob ng core at isa pang constant refractive index sa loob ng cladding. Mahalagang tandaan na ang index of refraction ng core ay kaunti lamang mas mataas kaysa sa cladding, na may biglaang pagbabago na nangyayari sa interface ng core-cladding—kaya ang terminong "step-index."

Ang profile ng index of refraction ng step-index fiber ay ipinapakita sa larawan sa ibaba:

Pagpropagate sa Step-Index Fibers

Kapag ang isang light ray ay nag-propagate sa pamamagitan ng step-index optical fiber, ito ay sumunod sa zigzag na ruta na binubuo ng mga linyang tuwid, isang fenomeno na pinagmumulan ng total internal reflection sa interface ng core-cladding.

Matematikal, ang profile ng index of refraction ng step-index fiber ay inihahayag bilang:

a ay ang core radius; r ay ang radial distance

Mga Mode ng Step-Index Fiber

Step-Index Single-Mode Fiber

Sa step-index single-mode fiber, ang core diameter ay napaka-buntot na nagpapahintulot lamang ng iisang mode ng propagate, na nangangahulugan na iisang light ray lang ang lumilipad sa fiber. Ang natatanging katangian na ito ay nagwawala ng distorsyon na dulot ng mga pagkakaiba sa delay ng maraming rays.

Ang pagpropagate ng isang light ray sa pamamagitan ng step-index single-mode optical fiber ay ipinapakita sa larawan sa ibaba:

Mga Katangian ng Step-Index Single-Mode Fiber

Narito, ang core diameter ay napaka-buntot, na nagpapahintulot lamang ng iisang mode ng propagate sa fiber. Karaniwan, ang laki ng core ay nasa 2 hanggang 15 micrometers.

Step-Index Multimode Fiber

Sa step-index multimode fibers, ang core diameter ay sapat na malaki upang maaaring mag-propagate ang maraming modes, na nangangahulugan na maraming light rays ang maaaring lumipad sa fiber nang sabay-sabay. Gayunpaman, ang sabay-sabay na pagpropagate ng maraming rays ay nagdudulot ng distorsyon dahil sa mga pagkakaiba sa kanilang delays.

Ang pagpropagate ng mga light rays sa pamamagitan ng step-index multimode optical fiber ay ipinapakita sa larawan sa ibaba:

Mga Katangian ng Core ng Multimode Fiber

Ang larawan sa itaas ay malinaw na nagpapakita na ang core diameter ay sapat na malaki upang maaaring mag-propagate ang maraming paths. Karaniwan, ang laki ng core ay nasa 50 hanggang 1000 micrometers.

Variation ng Index of Refraction sa Step-Index Fibers

Dapat tandaan na ang profile ng index of refraction ng step-index fibers ay may karakteristikang:

Iliwanag at Mga Katangian ng Step-Index Fibers

Ang light-emitting diodes (LEDs) ang pangunahing source ng liwanag na ginagamit sa mga fiber na ito.

Mga Kahanga-hanga ng Step-Index Fibers

• Simpleng proseso ng paggawa

• Kostuhang-mababang produksyon

• Pagpropagate sa pamamagitan ng total internal reflection

Mga Di-kahanga-hanga ng Step-Index Fibers

• Ang single-mode propagation ay limitado sa capacity ng paghahatid ng impormasyon dahil sa pagsasanay ng iisang light ray lang ang ma-transmit nang sabay-sabay.

• Kahirapan sa coupling ng liwanag dahil sa maliit na core diameter.

Mga Application ng Step-Index Fibers

Ang step-index fibers ay pangunahing ginagamit sa mga koneksyon ng local area network (LAN). Ito ay dahil ang kanilang capacity sa paghahatid ng impormasyon ay mas mababa kaysa sa graded-index fibers.