В чем разница между волокнами со ступенчатым и градиентным показателем преломления?
Волокна с пошаговым и градиентным профилем индекса преломления отличаются в первую очередь профилем показателя преломления их сердцевины, что влияет на то, как свет распространяется через них, и, следовательно, на их характеристики передачи.
-
Волокно с пошаговым профилем индекса:
- Профиль показателя преломления: Сердцевина имеет равномерный показатель преломления по всему диаметру. На границе между сердцевиной и оболочкой показатель преломления резко падает, образуя четкий «ступень».
- Распространение света: В многомодовых волокнах с пошаговым профилем индекса лучи света распространяются под различными углами и следуют по разным путям (модам) через сердцевину. Лучи, идущие прямо по оси, проходят более короткий путь, в то время как лучи, отражающиеся от границы сердцевины и оболочки, проходят более длинные, зигзагообразные пути.
- Модальная дисперсия: Эта разница в длине пути приводит к модальной дисперсии, когда разные моды света прибывают к приемнику в разное время, вызывая расширение сигнала и ограничивая полосу пропускания волокна, особенно на больших расстояниях.
- Одномодовые волокна: Большинство одномодовых волокон также имеют пошаговый профиль, но с очень малым диаметром сердцевины (обычно 8-10 мкм). Такая малая сердцевина позволяет распространяться только одной или нескольким модам, эффективно устраняя модальную дисперсию и обеспечивая передачу с очень высокой пропускной способностью.
-
Волокно с градиентным профилем индекса:
- Профиль показателя преломления: Показатель преломления сердцевины максимален в центре и постепенно уменьшается к оболочке. На границе сердцевины и оболочки нет резкого «ступа».
- Распространение света: Лучи света, проходящие через центр сердцевины, сталкиваются с более высоким показателем преломления и поэтому движутся медленнее. Лучи, идущие дальше от центра, сталкиваются с более низким показателем преломления и движутся быстрее.
- Снижение модальной дисперсии: Этот градиентный профиль показателя преломления постоянно преломляет лучи света обратно к оси волокна. Более высокая скорость света во внешних областях компенсирует большую длину пути, вызывая прибытие разных мод к приемнику в более близкое время.
- Полоса пропускания: Волокна с градиентным профилем индекса значительно уменьшают модальную дисперсию по сравнению с многомодовыми волокнами с пошаговым профилем индекса, позволяя достигать гораздо более высоких полос пропускания и больших расстояний передачи для многомодовых приложений. Они часто используются для многомодовой оптоволоконной связи.
Вот общее изображение оптического волокна:
OFSCN предлагает различные типы оптических волокон, в том числе те, которые обычно используются для одномодовых (с пошаговым профилем) применений, такие как
OFSCN® G.652D Optical Fiber,
и многомодовые волокна, такие как
OFSCN® 300 MM Polyimide Optical Fiber,
которые часто используют градиентный профиль индекса для оптимальной производительности.