Šta je step index vlakno?

Definicija step indeksne vlakne

Definicija: Step indeksno vlakno je vrsta optičkog vlakna klasifikovana prema raspodeli njegovog lomačkog indeksa. Kao optički vodiljak, ima konstantan lomački indeks unutar jezgre i drugi konstantan lomački indeks unutar obloge. Važno je napomenuti da je lomački indeks jezgre blago veći od lomačkog indeksa obloge, sa iznenadnom promenom na granici između jezgre i obloge – stoga se koristi termin "step indeks".

Profil lomačkog indeksa step indeksnog vlakna prikazan je na sledećoj slici:

Propagacija u step indeksnim vlaknama

Kada zračica svetlosti propagaše kroz step indeksno optičko vlakno, sledi zigzag put sastavljen od pravih linija, fenomen omogućen totalnom unutrašnjom refleksijom na granici između jezgre i obloge.

Matematički, profil lomačkog indeksa step indeksnog vlakna izražen je kao:

a je poluprečnik jezgre; r je radijalno rastojanje

Režimi step indeksnog vlakna

Step indeksno jednorežimsko vlakno

U step indeksnom jednorežimskom vlaknu, prečnik jezgre je toliko ekstremno mali da dopušta samo jedan režim propagacije, što znači da kroz vlakno putuje samo jedna zračica svetlosti. Ova jedinstvena karakteristika eliminira distorziju uzrokovanu razlikama u kašnjenju između više zračica.

Propagacija zračice svetlosti kroz step indeksno jednorežimsko optičko vlakno prikazana je na sledećoj slici:

Karakteristike step indeksnog jednorežimskog vlakna

Prečnik jezgre ovde je izuzetno uski, omogućavajući da kroz vlakno putuje samo jedan režim propagacije. Obično, veličina jezgre varira od 2 do 15 mikrometara.

Step indeksno višerežimsko vlakno

U step indeksnim višerežimskim vlaknama, prečnik jezgre je dovoljno veliki da dopušta više režima propagacije, što znači da kroz vlakno istovremeno može putovati nekoliko zračica svetlosti. Međutim, ova istovremena propagacija više zračica dovodi do distorzije zbog razlika u njihovom kašnjenju.

Propagacija zračica svetlosti kroz step indeksno višerežimsko optičko vlakno prikazana je na sledećoj slici:

Karakteristike jezgre višerežimskog vlakna

Slika iznad jasno pokazuje da je prečnik jezgre dovoljno veliki da dopušta više puteva propagacije. Obično, prečnik jezgre varira od 50 do 1000 mikrometara.

Varijacija lomačkog indeksa u step indeksnim vlaknama

Trebalo bi napomenuti da profil lomačkog indeksa step indeksnih vlakana karakterizovan je sljedećim:

Izvor svetlosti i karakteristike step indeksnih vlakana

Dijodni izvori svetlosti (LED) su primarni izvori svetlosti u ovim vlaknama.

Prednosti step indeksnih vlakana

• Jednostavan proizvodni proces

• Ekonomična proizvodnja

• Propagacija putem totalne unutrašnje refleksije

Nedostaci step indeksnih vlakana

• Jednorežimsko širenje ograničava kapacitet prijenosa informacija zbog ograničenja da se istovremeno prenosi samo jedna zračica svetlosti.

• Teškoće u uparu svetlosti uzrokovane malim prečnikom jezgre.

Primene step indeksnih vlakana

Step indeksna vlakna uglavnom se koriste u vezama lokalnih mreža (LAN). To je zato što je njihova kapacitet prijenosa informacija niža nego kod gradiranih indeksnih vlakana.