Градиентное волокно

Оптическое волокно, сердцевина которого имеет переменный показатель преломления.

Волокно с градиентным показателем преломления , или волокно с градиентным показателем преломления , представляет собой оптическое волокно , сердцевина которого имеет показатель преломления , который непрерывно уменьшается с увеличением радиального расстояния от оптической оси волокна, в отличие от волокна со ступенчатым показателем преломления , которое имеет равномерный показатель преломления в сердцевине и более низкий показатель в окружающей оболочке.

Поскольку части сердцевины, расположенные ближе к оси волокна, имеют более высокий показатель преломления, чем части вблизи оболочки, световые лучи следуют по синусоидальному пути вниз по волокну. Наиболее распространенный профиль показателя преломления для волокна с градиентным показателем преломления очень близок к параболическому. Параболический профиль приводит к постоянной перефокусировке лучей в ядре и минимизирует модовую дисперсию .

Многомодовое оптическое волокно может быть построено как с градиентным, так и со ступенчатым профилем. Преимущество многомодового волокна с градиентным преломлением по сравнению со ступенчатым волокном заключается в значительном уменьшении модовой дисперсии . Это означает, что время прохождения фотонов, проходящих по волокну, более постоянное, что позволяет приемнику распознавать более короткие и частые импульсы света. Модальную дисперсию можно дополнительно уменьшить, выбрав меньший размер сердцевины (менее 10 мкм) и сформировав одномодовое ступенчатое волокно . ^[1]

Этот тип волокна нормирован Международным союзом электросвязи ITU-T в рекомендации G.651.1. ^[2]

Дисперсия импульса

^{Дисперсия} импульса в градиентном оптическом волокне ^{определяется выражением}

$${\displaystyle \mathrm {Pulse~dispersion} ={\frac {k\delta n\ n_{1}\ l}{c}}\,\!,}$$

${\textstyle \delta n\,\!}$– разница показателей преломления сердцевины и оболочки,

${\textstyle n_{1}\,\!}$– показатель преломления оболочки,

${\textstyle l\,\!}$– длина волокна, взятого для наблюдения дисперсии импульса,

${\textstyle c\approx 3\times 10^{8}~\mathrm {m/s} \,\!}$это скорость света , а

${\textstyle k\,\!}$ – константа градуированного профиля индекса.

Смотрите также

• Профиль индекса степенного закона
• Градиентная индексная оптика

Рекомендации

1. Справочное руководство по оптическим волокнам и световодам, заархивировано из оригинала 22 июля 2015 г. , получено 22 апреля 2015 г.
2. Характеристики многомодового оптоволоконного кабеля с градиентным индексом 50/125 мкм для оптической сети доступа , данные получены 23 ноября 2012 г.

•  Эта статья включает общедоступные материалы из Федерального стандарта 1037C. Управление общего обслуживания . Архивировано из оригинала 22 января 2022 года. (в поддержку MIL-STD-188 ).