Que é a fibra de índice graduado?

Definición de fibra de índice escalonado

Definición: A fibra de índice escalonado é un tipo de fibra óptica clasificada segundo a súa distribución do índice de refracción. Como guía de ondas ópticas, presenta un índice de refracción constante no núcleo e outro índice de refracción constante na cuberta. Notablemente, o índice de refracción do núcleo é ligeramente superior ao da cuberta, con un cambio brusco que ocorre na interface núcleo-cuberta, de onde deriva o termo "índice escalonado".

O perfil de índice de refracción dunha fibra de índice escalonado ilustrase na figura seguinte:

Propagación en fibras de índice escalonado

Cando un raio de luz se propaga a través dunha fibra óptica de índice escalonado, segue un camiño zigzagueante composto por liñas rectas, un fenómeno permitido pola reflexión interna total na interface núcleo-cuberta.

Matemáticamente, o perfil de índice de refracción dunha fibra de índice escalonado expresasé como:

a é o radio do núcleo; r é a distancia radial

Modos de fibra de índice escalonado

Fibra de índice escalonado monomodo

Nunha fibra de índice escalonado monomodo, o diámetro do núcleo é tan extremadamente pequeno que só permite un modo de propagación, significando que só un único raio de luz viaxa a través da fibra. Esta característica única elimina a distorsión causada polas diferenzas de retardo entre múltiples raios.

A propagación dun raio de luz a través dunha fibra óptica de índice escalonado monomodo ilustrase na figura seguinte:

Características da fibra de índice escalonado monomodo

O diámetro do núcleo aquí é notablemente estreito, permitindo só un modo de propagación para viaxar a través da fibra. Xeralmente, o tamaño do núcleo varía entre 2 e 15 micrómetros.

Fibra de índice escalonado multimodo

Nas fibras de índice escalonado multimodo, o diámetro do núcleo é suficientemente grande para permitir múltiples modos de propagación, significando que varios raios de luz poden viaxar a través da fibra simultaneamente. No entanto, esta propagación simultánea de múltiples raios causa distorsión debido ás diferenzas nos seus retardos de propagación.

A propagación de raios de luz a través dunha fibra óptica de índice escalonado multimodo amósase na figura seguinte:

Características do núcleo das fibras multimodo

A figura anterior ilustra claramente que o diámetro do núcleo é suficientemente grande para permitir múltiples camiños de propagación. Xeralmente, o tamaño do núcleo varía entre 50 e 1000 micrómetros.

Variación do índice de refracción nas fibras de índice escalonado

Debe notarse que o perfil de índice de refracción das fibras de índice escalonado caracterízase por:

Fonte de luz e características das fibras de índice escalonado

Os díodos emisores de luz (LED) son as principais fontes de luz utilizadas nestas fibras.

Ventajas das fibras de índice escalonado

• Proceso de fabricación simple

• Producción económicamente eficiente

• Propagación mediante reflexión interna total

Desvantaxes das fibras de índice escalonado

• A propagación monomodo limita a capacidade de transmisión de información debido á restrición de só un raio de luz transmitindo a un tempo.

• Dificultades na acoplación de luz causadas polo pequeno diámetro do núcleo.

Aplicacións das fibras de índice escalonado

As fibras de índice escalonado aplicanse principalmente nas conexións de redes de área local (LAN). Isto debeuse a que a súa capacidade de transmisión de información é inferior á das fibras de índice graduado.