|
Rdzeń telekomunikacyjnego światłowodu wielomodowego składa się z setek (a nawet kilku tysięcy) warstw szkła kwarcowego (SiO2) domieszkowanego dwutlenkiem germanu (GeO2), przy czym najwięcej domieszki jest w osi rdzenia. Warstwowe domieszkowanie rdzenia powoduje powstanie gradientowego profilu współczynnika załamania. Światłowod wielomodowy z indeksem kroku (Step Index Multimode Fiber). Światłowód wielomodowy charakteryzuje się tym, że promień światła może być wprowadzony do niego pod różnymi kątami - modami. Indeks kroku jest długością światłowodu, jaką przebywa promień bez odbić wewnętrznych. Najważniejszym problemem w przypadku tego rodzaju światłowodów jest zjawisko dyspersji, polegające na "poszerzaniu" się promienia świetlnego wraz z drogą przebytą wewnątrz światłowodu. Ponieważ dyspersja powiększa się wraz z drogą promienia świetlnego, więc kable wielomodowe stosowane są maksymalnie na długościach do 5 km. Występują dwa rodzaje dyspersji: - Dyspersja modalna - wynikające z różnic w kątach (modach) wprowadzenia światła do rdzenia. W zależności od kąta, światło przebywa różną drogę wewnątrz rdzenia, co zmienia czas przejścia światła przez światłowód i powoduje poszerzenie sygnału, - Dyspersja chromatyczna - wynika z tego, że promień świetlny nie jest monochromatyczny (źródłem światła są diody LED), a światło o różnej długości fali przebiega światłowód z różnymi szybkościami. Transmisja wielomodowa jest sterowana za pomocą diody LED. Diody LED są źródłem światła nieskoncentrowanego. Ponieważ dioda nie jest zdolna do wysyłania skoncentrowanego światła, zatem wiązka ulega rozproszeniu. Nakłada to ograniczenia na długość okablowania światłowodowego sterowanego za pomocą diody LED. Rozpraszanie przesyłanej wiązki świetlnej powoduje, że niektóre z jej promieni odbijają się od szklanej ściany nośnika. Kąt odbicia jest niewielki, w związku z czym światło nie ucieka do warstwy ochronnej, lecz odbijane jest pod kątem padania. Odbity promień porusza się pod tym samym kątem w kierunku środka przewodnika, napotykając po drodze promienie centralnej części wiązki światła. Odbijana część promienia niesie ten sam sygnał, który niesiony jest przez jego centralną część, tyle że ze względu na częste odbicia, promienie odbijane muszą pokonać dłuższą drogę niż promienie centralnej części wiązki. Wobec tego promienie centralnej części wiązki przybywają przed promieniami, które uległy wielokrotnemu odbiciu (modami). Ciągłe odbijanie się promieni niesie ze sobą, możliwość przekroczenia w końcu centralnej osi przewodnika i wejście w konflikt z innymi sygnałami transmisji. Oznacza to, że przesyłanie wielomodowe jest podatne na tłumienie. Wady światłowodów wielomodowych są równoważone przez ich zalety, takie jak: o wiele niższe koszty w porównaniu ze światłowodami jednomodowymi. Łatwiejsze prace montażowe i konserwacyjne ze względu na większe wymiary od światłowodów jednomodowych. Światłowód gradientowy, posiada płynne zmieniający się współczynnik załamania. W praktyce, ze względów technologicznych, ma kilka tysięcy warstw, co udaje płynną zmianę współczynnika załamania. Jego zastosowanie, w pewnym stopniu, niweluje rozmycie sygnału. Dzięki temu osiągnięto zwiększenie szerokości pasma o rząd wielkości w porównaniu ze światłowodem skokowym. Światłowody skokowe są praktycznie nie stosowane. Światłowód jednomodowy cechuje prawie zupełny brak dyspersji modowej, gdyż realnie propaguje w nim tylko jeden promień świetlny. W światłowodzie gradientowym strumień wielu modów światła przebiega przez rdzeń po torach wielokrotnie załamywanych, przybliżonych do sinusoidy. Podczas transmisji pewna część energii świetlnej wnika do przyrdzeniowej warstwy płaszcza na głębokość paru mm. Stąd o własnościach transmisyjnych włókna decyduje w znacznej mierze jakość szkła rdzenia i jego styku z powierzchnią, płaszcza. Średnica rdzenia włókien wielomodowych wynosi 50 lub 62,5 mm. Obecnie stosowane są w telekomunikacji następujące rodzaje włókien: - włókna jednomodowe (J), - włókna jednomodowe z przesuniętą. dyspersją, (Jp), - włókna jednomodowe o niezerowej dyspersji (Jn), - włókna wielomodowe - gradientowe (G 50/125), - włókna wielomodowe - gradientowe (G 62,5/125), Przy wyborze włókna należy zwrócić uwagę na wielkość straty sygnału w światłowodzie, szerokość pasma oraz łatwość uzyskania sprzężenia źródeł i odbiorników światła.Straty sygnału w światłowodzie zależą bezpośrednio od tłumienności włókna. Łatwość uzyskania sprzężenia i łączenia ze sobą odcinków włókien zależy od średnicy rdzenia i jego apertury numerycznej. Szerokość pasma zależy od dyspersji światłowodu. Zdolność do przenoszenia informacji (pasmo przepustowe) światłowodu jest odwrotnie proporcjonalna do jego całkowitej dyspersji.
|