Што е волокно со индекс на чекор?

Дефиниција на фибра со степен индекс

Дефиниција: Фибра со степен индекс е тип оптичка фибра класифицирана според нејзината дистрибуција на рефрактивниот индекс. Како оптичен волновод, има константен рефрактивен индекс во јадрото и друг константен рефрактивен индекс во обвивката. Забележливо е дека рефрактивниот индекс на јадрото е леко поголем од онаа на обвивката, со брз промен на границата помеѓу јадро-обвивка – поради тоа се користи терминот „степен индекс“.

Профилот на рефрактивниот индекс на фибра со степен индекс е прикажан на следната слика:

Пропагација во фибра со степен индекс

Кога светлински зрачок се ширнува низ фибра со степен индекс, следи зигзаг пат составен од прави линии, феномен кој е овозможен од тотална внатрешна рефлекција на границата помеѓу јадро-обвивка.

Математички, профилот на рефрактивниот индекс на фибра со степен индекс се изразува како:

a е радиусот на јадрото; r е радијалното растојание

Режими на фибра со степен индекс

Едномодална фибра со степен индекс

Во едномодалната фибра со степен индекс, дијаметарот на јадрото е толку малинов да дозволува само еден режим на ширнување, што значи дека само еден светлински зрачок се движи низ фибрата. Оваа единствена карактеристика го елиминира искривувањето причинето од разликите во забавувањето меѓу повеќе зрачки.

Ширнувањето на светлински зрачок низ едномодална оптичка фибра со степен индекс е прикажано на следната слика:

Характеристики на едномодална фибра со степен индекс

Дијаметарот на јадрото тука е значително мал, што дозволува само еден режим на ширнување да се движи низ фибрата. Обично, големината на јадрото се движи од 2 до 15 микрометри.

Мултимодална фибра со степен индекс

Во мултимодалните фибри со степен индекс, дијаметарот на јадрото е доволно голем за да дозволи повеќе режими на ширнување, што значи дека неколку светлински зрачки можат да се движеат низ фибрата истовремено. Меѓутоа, ова истовремено ширнување на повеќе зрачки предизвикува искривување поради разликите во нивните забавувања.

Ширнувањето на светлински зрачки низ мултимодална оптичка фибра со степен индекс е прикажано на следната слика:

Характеристики на јадрото на мултимодалната фибра

Сликата горе јасно покажува дека дијаметарот на јадрото е доволно голем за да дозволи повеќе патишта на ширнување. Обично, големината на јадрото се движи од 50 до 1000 микрометри.

Промена на рефрактивниот индекс во фибри со степен индекс

Треба да се забележи дека профилот на рефрактивниот индекс на фибри со степен индекс е карактеристичен за:

Извор на светлина и карактеристики на фибри со степен индекс

Изворите на светлина (LED) се главните извори на светлина користени во овие фибри.

Преимущества на фибри со степен индекс

• Едноставен производствен процес

• Економски производство

• Ширнување преку тотална внатрешна рефлекција

Недостатоци на фибри со степен индекс

• Едномодалното ширнување ограничува капацитетот за пренос на информации поради ограничувањето на еден светлински зрачок за пренос во моментов.

• Тешкотии во куплуването на светлина поради мал дијаметар на јадрото.

Апликации на фибри со степен индекс

Фибри со степен индекс се главно применуваат во врски на локални мрежи (LAN). Ова е затоа што нивниот капацитет за пренос на информации е помал од онево на фибри со градиентен индекс.