فیبر نوری مالتی مود با شاخص مرحله ای Step Index

 

فیبر چند حالته با شاخص مرحله ای طراحی اولیه فیبر نوری مالتی مود می باشد. هسته فیبر مالتی مود اولیه Step index  از نوعی ماده مناسب انتقال نوری ساخته شده و روکش کلد هسته آن نیز از نوع دیگری مواد با خصوصیات نوری متفاوت ساخته شده است.  فیبر مالتی مود Step index  از افت بالایی برخوردار است و به دلیل پراکندگی ناشی از پارامترهایی مانند طول لینک و حالت های پرتوهای نوری که در هسته حرکت می کنند ، برای بسیاری از کاربردها نامناسب و بسیار کند می باشد. تار فیبر نوری با شاخص مرحله ای بطور گسترده استفاده نمی شود و فقط در نوع های POF و PCS / HCS (سیلیس با روکش پلاستیکی یا سخت ، روکش پلاستیکی روی هسته شیشه ای) از آن استفاده می نمایند. POF بیشتر برای لینک های صوتی و تلویزیونی مورد استفاده قرار می گیرد.

 

فیبر نوری مالتی مود با شاخص درجه بندی شده Graded Index

فیبر نوری مالتی مود با شاخص درجه بندی شده با استفاده از تغییرات در ترکیبات شیشه موجود در هسته برای بهینه شدن افت در طول مسیر لینک و ایجاد حالت های حرکتی مناسب پرتو ها در طول لینک طراحی و ساخته شده اند. تقریبا تمام فیبر های نوری مالتی مود امروزی از نوع Graded Index می باشند. سری Graded Index در مقایسه با سری Step Index، میتواند تا صدها برابر پهنای باند گسترده تر تا حدود ۴ گیگا هرتز در کیلومتر را ارائه نماید. فیبر نوری مالتی مود با شاخص درجه بندی شده Graded Index به دو نوع تقسیم می شوند، فیبر نوری مالتی مود با اندازه ۵۰/۱۲۵ میکرون و سری ۶۲٫۵/۱۲۵ میکرومتر ، که در آن اعداد نمایانگر قطر هسته / روکش کلد بر حسب میکرون هستند. فیبر نوری مالتی مود یا چند حالته با شاخص درجه بندی شده  Graded Index  در انواع شبکه های محلی، شبکه های مرکز داده، رساندن فیبر به میزکار FTTD، سیستم های دوربین مدار بسته و سایر سیستم های امنیتی ونظارتی استفاده می شود.

 

 

 

شاخص شکست نور – فیبر مالتی مود

فیبر نوری مالتی مود با شاخص درجه بندی شده (GI) با طیف وسیعی از مواد در هسته ساخته شده است که به منظور به حداقل رساندن پراکندگی معین ناشی از طول مسیرهای مختلف از حالتهای مختلف که از طریق فیبر منتقل می شوند ، انتخاب شده اند. شاخص ضریب هسته این نوع فیبر ها منحنی می باشد و در کلد هسته جهت ایجاد پارامتر دقیق تر، با شیشه ای با ضریب پایین ساخته شده است. شیشه موجود با ضریب شکست پایین تر در قسمت کلد باعث میشود تا پرتوهای نور با زاویه های بالاتر در نزدیکی مرکز هسته منتقل شود (که به آن حالت مرتبه بالا گفته می شود).

 

شاخص شکست:

شاخص شکست به سرعت نور در فیبر نوری وابسته است. N = C / V ، بنابراین شاخص شکست بالاتر نمایان گر این است که نور با سرعت کمتری (V) نسبت به سرعت نور در خلاء (C) حرکت می کند، زیرا نور به سمت یک شاخص پایین تر از مواد شکست نور در خارج از هسته انتشار می یابد،  این سرعت در مقایسه با سرعت نور در مرکز هسته پر سرعت تر می باشد. با طراحی دقیق و تولید فیبر مناسب ، می توان سرعت متوسط حالت مرتبه بالاتر را تقریباً مشابه حالت هایی که مستقیماً از کلد فیبر پایین می روند نزدیک کرد و پراکندگی معین را کاهش داد.

 

شکل اصلی هسته فیبر GI چند حالته پیوسته نمی باشد، این بدان معنی است که جهت به دام انداختن صحیح نور د ر این نوع  فیبر که ساختن آن بسیار پیچیده است و  مراحل بی شماری دارد، بسته به نوع طراحی و ساخت فیبر بسیار زمان بر است. فرایند به دام انداختن نور با ایجاد چندین لایه شبکه لایه های بازتاب نوری در فانوس های دریایی می باشد که نور بر اثر شکست های مختلف از هر مرحله عبور می کند ، سپس کمی خم می شود تا زمانی که دوباره به سمت هسته فیبر بازگردد.

جهت کمک به تجسم لایه ها در فیبر نوری GI، یک لنز Fresnel ، یک لنز “مسطح” ساخته شده از حلقه های شیشه ای بازتابی نور که تقریباً یک لنز معمولی دارند را در نظر بگیرید. از این لنزها در چراغ های فانوس دریایی مانند عکس زیر استفاده می شود:

 

 

همانطور که مشاهده میفرمایید یک لنز Fresnel نور با شکل متمرکز تر و با شکست های بیشتری به سمت هسته یا مرکز بازتاب میدهد، مانند این نمونه که در فانوس دریایی مورد استفاده قرار می گیرد ، در مقایسه با یک لنز مسطح  که از قسمت های معمولی ساخته شده است.

 

در نتیجه این شکست های نور به شکلی که در عکس زیر مشاده می فرمایید در فیبر نوری مالتی مود GI حرکت می نماید. این نوع فیبر نوری که پایه و اساس طراحی و تولید فیبر های نوری مالتی مود امروزی می باشد بازهم با مشکلات گسترده ای در برابر تضعیف نور و جذب و پراکندگی مواجه است که سبب افت آن در ابتدا و یا در طول سالیان خواهد شد.

 

 

 

اطلاعات بیشتر در مورد کابل های فیبر نوری :

تجهیزات فیبر نوری:

 

با سپاس فراوان

شیوا سلطانی / مجتبی منتخبی