Первое использованное в системах связи оптическое волокно (ОВ) было многомодовым. Для объяснения этого термина обратимся к рис.1
Рис.1 Распространение света в многомодовом оптическом волокне
со ступенчатым распределением профиля показателя преломления
В состав оптоволокна входят:
Сердцевина и оболочка изготавливаются из кварцевых стекол с показателями преломления n1 и n2 соответственно, где n1> n2. Хорошо известно, что луч света, падающий под углом q на границу раздела двух сред с различными показателями преломления n1 и n2 испытывает явления преломления и отражения. В случае, когда n1> n2 возможна ситуация, при которой свет полностью отразится от границы раздела, т.е. будет наблюдаться эффект полного внутреннего отражения. Условием возникновения этого эффекта является выполнение неравенства q < qс , где qс - критический угол, определяемый из выражения
Таким образом, луч света, введенный в сердцевину волокна под углом, меньшим критического, больше не покинет оптическое волкно и будет распространяться по всей длине волновода. Такой луч получил название ведомой моды или просто моды. Величина sin qс получила название числовой апертуры волокна.
В многомодовом оптическом волокне может распространяться одновременно большое число мод - лучей, введенных в световод под разными углами. Многомодовое оптическое волокно обладает относительно большим диаметром сердцевины (стандартные значения 50 и 62,5 мкм) и, соответственно, большой числовой апертурой, что облегчает его монтаж и эксплуатацию. Основным недостатком такого волокна является наличие межмодовой дисперсии, возникающей из-за того, что разные моды проделывают в волокне разный оптический путь. Для уменьшения влияния этого явления было разработано многомодовое волокно с градиентным показателем преломления (рис.2 ).
Рис.2 Многомодовое волокно с градиентным
профилем показателя
преломления
В таком волокне значение
показателя преломления сердцевины плавно изменяется от центра
к краям, по закону
где D = (n1-n2)/n1, a -
радиус сердцевины ОВ.
Благодаря этому, моды в волокне распространяются по параболическим траекториям, и разность их оптических путей, а следовательно, и межмодовая дисперсия существенно меньше, чем в многомодовом волокне со ступенчатым профилем n. Однако полностью устранить межмодовую дисперсию в многомодом волокне все же не удается, что объясняется как несовершенством профиля показателя преломления, так и наличием так называемых спиральных мод, возникающих вследствие осевой симметрии ОВ, избавиться от которых в принципе невозможно. Область применения многомодового волокна в основном локальные и внутриобъектовые сети.
<<Назад <<Содержание>> Вперед>>
