Cosa è la fibra a gradiente di indice?
Definizione della fibra a gradino di indice
Definizione: Una fibra a gradino di indice è un tipo di fibra ottica classificata in base alla sua distribuzione dell'indice di rifrazione. Come guida d'onda ottica, presenta un indice di rifrazione costante all'interno del nucleo e un altro indice di rifrazione costante all'interno della guaina. Nota, l'indice di rifrazione del nucleo è leggermente superiore a quello della guaina, con un cambiamento improvviso che si verifica all'interfaccia nucleo-guaina - da qui il termine "gradino di indice".
Il profilo dell'indice di rifrazione di una fibra a gradino di indice è illustrato nella figura sottostante:
Propagazione nelle fibre a gradino di indice
Quando un raggio luminoso si propaga attraverso una fibra ottica a gradino di indice, segue un percorso a zig-zag composto da linee rette, fenomeno reso possibile dalla riflessione totale interna all'interfaccia nucleo-guaina.
Matematicamente, il profilo dell'indice di rifrazione di una fibra a gradino di indice è espresso come:
a è il raggio del nucleo; r è la distanza radiale
Modi della fibra a gradino di indice
Fibra monomodo a gradino di indice
In una fibra monomodo a gradino di indice, il diametro del nucleo è così estremamente piccolo da permettere solo un modo di propagazione, il che significa che solo un singolo raggio luminoso viaggia attraverso la fibra. Questa caratteristica unica elimina la distorsione causata dalle differenze di ritardo tra più raggi.
La propagazione di un raggio luminoso attraverso una fibra ottica monomodo a gradino di indice è illustrata nella figura sottostante:
Caratteristiche della fibra monomodo a gradino di indice
Il diametro del nucleo qui è notevolmente stretto, consentendo solo un modo di propagazione a viaggiare attraverso la fibra. Tipicamente, la dimensione del nucleo varia da 2 a 15 micron.
Fibra multimodo a gradino di indice
Nelle fibre multimodo a gradino di indice, il diametro del nucleo è abbastanza grande da permettere più modi di propagazione, il che significa che diversi raggi luminosi possono viaggiare attraverso la fibra contemporaneamente. Tuttavia, questa propagazione simultanea di più raggi causa distorsioni dovute alle differenze nei loro ritardi di propagazione.
La propagazione dei raggi luminosi attraverso una fibra ottica multimodo a gradino di indice è mostrata nella figura sottostante:
Caratteristiche del nucleo delle fibre multimodo
La figura sopra illustra chiaramente che il diametro del nucleo è abbastanza grande da permettere più percorsi di propagazione. Tipicamente, la dimensione del nucleo varia da 50 a 1000 micron.
Variazione dell'indice di rifrazione nelle fibre a gradino di indice
Si deve notare che il profilo dell'indice di rifrazione delle fibre a gradino di indice è caratterizzato da:
Sorgenti luminose e caratteristiche delle fibre a gradino di indice
I diodi emettitori di luce (LED) sono le principali sorgenti luminose utilizzate in queste fibre.
Vantaggi delle fibre a gradino di indice
Svantaggi delle fibre a gradino di indice
Applicazioni delle fibre a gradino di indice
Le fibre a gradino di indice sono principalmente applicate nelle connessioni di rete locale (LAN). Questo perché la loro capacità di trasmissione dell'informazione è inferiore rispetto a quella delle fibre a gradiente di indice.
