Što je step index vlakno

Definicija step-index vlakna

Definicija: Step-index vlakno je vrsta optičkog vlakna klasificirana prema svojoj distribuciji loma indeksa. Kao optički valovod, ima konstantan loma indeks unutar jezgre i drugi konstantan loma indeks unutar oplošja. Važno je napomenuti da je loma indeks jezgre blago veći od onog oplošja, s izrazitim promjenama na granici između jezgre i oplošja - stoga se koristi termin "step-index".

Profil loma indeksa step-index vlakna prikazan je u sljedećem grafikonu:

Širenje u step-index vlaknima

Kada zraka svjetlosti širi kroz step-index optičko vlakno, slijedi cestu sastavljenu od pravih linija, pojavom omogućenom potpunim unutarnjim odbijanjem na granici između jezgre i oplošja.

Matematički, profil loma indeksa step-index vlakna izražen je kao:

a je polumjer jezgre; r je radijalna udaljenost

Modi step-index vlakna

Step-index jednomodalno vlakno

U step-index jednomodalnom vlaknu, polumjer jezgre toliko je mali da dopušta samo jedan mod širenja, što znači da kroz vlakno putuje samo jedna zraka svjetlosti. Ova posebna karakteristika eliminira distorziju uzrokujuću razlikama u kašnjenju između više zraka.

Širenje zrake svjetlosti kroz step-index jednomodalno optičko vlakno prikazano je u sljedećem grafikonu:

Karakteristike step-index jednomodalnog vlakna

Polumjer jezgre ovdje je iznimno uski, omogućujući prolaz samo jednog moda širenja kroz vlakno. Obično, veličina jezgre kretanje od 2 do 15 mikrometara.

Step-index multimodalno vlakno

U step-index multimodalnim vlaknama, polumjer jezgre dovoljno je velik da dopušta više moda širenja, što znači da kroz vlakno istodobno može putovati nekoliko zraka svjetlosti. Međutim, ovo istodobno širenje više zraka uzrokuje distorziju zbog razlika u njihovom kašnjenju.

Širenje zraka svjetlosti kroz step-index multimodalno optičko vlakno prikazano je u sljedećem grafikonu:

Karakteristike jezgre multimodalnog vlakna

Gornji grafikon jasno pokazuje da je polumjer jezgre dovoljno veliki da dopušta više puteva širenja. Obično, veličina jezgre kretanje od 50 do 1000 mikrometara.

Varijacija loma indeksa u step-index vlaknima

Treba napomenuti da se profil loma indeksa step-index vlakna karakterizira sljedećim:

Izvor svjetla i karakteristike step-index vlakana

Dijodi emitiranja svjetlosti (LED) su glavni izvori svjetlosti korišteni u ovim vlaknima.

Prednosti step-index vlakana

• Jednostavan proizvodni proces

• Ekonomična proizvodnja

• Širenje putem potpunog unutarnjeg odbijanja

Nedostaci step-index vlakana

• Jednomodalno širenje ograničava kapacitet prijenosa informacija jer dopušta prolaz samo jedne zrake svjetlosti u jednom trenutku.

• Teškoće u spoju svjetlosti uzrokovanje male veličine jezgre.

Primjene step-index vlakana

Step-index vlakna uglavnom se primjenjuju u vezama lokalnih računalnih mreža (LAN). To je zato što im je kapacitet prijenosa informacija niži od onog gradijentnih vlakana.