Step-Index ve Graded-Index fiberler arasındaki fark nedir?
Step-Index ve Graded-Index fiberler, temel olarak ışığın içlerinde nasıl yayıldığını ve dolayısıyla iletim özelliklerini etkileyen çekirdeklerinin kırılma indisi profili ile farklılık gösterir.
-
Step-Index Fiber:
- Kırılma İndisi Profili: Çekirdek, çapı boyunca homojen bir kırılma indisine sahiptir. Çekirdek ve kaplama arasındaki sınırda, kırılma indisi keskin bir şekilde düşerek belirgin bir “basamak” oluşturur.
- Işık Yayılımı: Çok modlu step-index fiberlerde, ışık ışınları çeşitli açılarda seyahat eder ve çekirdek boyunca farklı yolları (modları) izler. Eksen boyunca doğrudan giden ışınlar daha kısa bir yol alırken, çekirdek-kaplama sınırından yansıyan ışınlar daha uzun, zikzaklı yollar izler.
- Modal Dağılım (Modal Dispersion): Yol uzunluğundaki bu fark, farklı ışık modlarının alıcıya farklı zamanlarda ulaştığı, sinyal genişlemesine neden olduğu ve özellikle uzun mesafelerde fiberin bant genişliğini sınırladığı modal dağılıma yol açar.
- Tek Modlu Fiberler: Çoğu tek modlu fiber de step-index’tir, ancak çok küçük bir çekirdek çapına (genellikle 8-10 µm) sahiptir. Bu küçük çekirdek, yalnızca bir veya birkaç modun yayılmasına izin vererek modal dağılımı etkili bir şekilde ortadan kaldırır ve çok yüksek bant genişlikli iletime olanak tanır.
-
Graded-Index Fiber:
- Kırılma İndisi Profili: Çekirdeğin kırılma indisi merkezde en yüksek olup kaplamaya doğru giderek azalır. Çekirdek-kaplama sınırında keskin bir “basamak” yoktur.
- Işık Yayılımı: Çekirdeğin merkezinden geçen ışınlar daha yüksek bir kırılma indisiyle karşılaşır ve dolayısıyla daha yavaş ilerler. Merkezden daha uzakta seyahat eden ışınlar daha düşük bir kırılma indisiyle karşılaşır ve daha hızlı ilerler.
- Azaltılmış Modal Dağılım: Bu derecelendirilmiş indeks profili, ışınları sürekli olarak fiber eksenine doğru kırar. Dış bölgelerdeki ışığın daha yüksek hızı, daha uzun yol uzunluğunu telafi ederek farklı modların alıcıya daha yakın zamanlarda ulaşmasını sağlar.
- Bant Genişliği: Graded-index fiberler, çok modlu step-index fiberlere kıyasla modal dağılımı önemli ölçüde azaltır, bu da çok modlu fiber uygulamaları için çok daha yüksek bant genişlikleri ve daha uzun iletim mesafeleri sağlar. Çok modlu fiber optik iletişim için yaygın olarak kullanılırlar.
Bir optik fiberin genel bir görüntüsü:
OFSCN, tek modlu (step-index) uygulamalar için tipik olarak kullanılan, örneğin