Step-Index многомодовое волокно vs Graded-Index многомодовое волокно

Многомодовое волокно может разделить на step-index волокно и волокно graded-index в соответствии с распределением показателя преломления волокна. Поскольку два типа многомодовых волокон различаются по принципам работы, они используются в разных сценариях. Прочитайте этот пост, чтобы получить подробную информацию о двух в принципах работы и применениях, а также их различиях.

Принципы и применения Step-Index многомодового волокна

В оптических волокнах, волокно со ступенчатым изменением показателя преломления - это волокно, где внутри сердцевины существует равномерный показатель преломления, а резко уменьшенный показатель преломления существует в интерфейсе сердцевины-оболочки из-за более низкого показателя преломления в оболочке. Для step-index многомодового волокна, свет распространяется в форме зигзага вдоль оси волокна/сердечника в соответствии с принципом полного отражения. Свет, попадающий в волокно под разными углами падения, будет проходить разными путями. Хотя падающий свет распространяется на одной и той же скорости одновременно на входе, время достижения выхода волокна отличается, что приводит к временной дисперсии, называемой модальной дисперсией.

Поскольку цифровая связь использует световые импульсы для передачи сигналов по длине волокна, модальная дисперсия приводит к значительному расширению пульса и распространяться, когда они движутся вместе с волокном. Чем больше мод передает волокно, тем больше распространяется импульсов. Это существенно ограничивает пропускную способность step-index многомодовых волокон. Более того, модальная дисперсия также не подходит для оптоволоконной связи. Для цифровых волоконно-оптических систем, когда дисперсия серьезна, это приведет к тому, что импульсы будут перекрываться друг с другом, вызывая межсимвольные помехи (inter-symbol interference - ISI) и увеличивая частоту ошибок по битам (bit error rate - BER). Следовательно, дисперсия волокна не только влияет на пропускную способность волокна, но и ограничивает расстояние реле волоконно-оптических систем связи. Из-за этого ограничения, step-index многомодовое волокно обычно используется в коротких (в пределах нескольких километров) и низкоскоростных (8 Мбит/с или менее) системах связи с относительно более низкой стоимостью. Однако, в step-index одномодовом оптоволокне он может передавать свет только одного режима. Следовательно, модальная дисперсия очень мала, вызывая меньшее влияние на расстояние передачи. Обычно одномодовые волокна представляют собой step-index волокна.

Принципы и применения Graded-Index многомодового волокна

Многомодовое волокно с градиентным показателем преломления представляет собой тип оптического волокна, где показатель преломления выше на оси сердцевины, а затем оно постепенно уменьшается по направлению к интерфейсу оболочки сердечники. То есть показатель преломления волокна graded-index постепенно уменьшается от его центра, и в конечном итоге уменьшается до того же значения как оболочка на краю сердечника. Изменение показателя преломления вызывает преломление, а не полное внутреннее отражение. Когда свет проходит через слой с более низким показателем преломления, он сворачивается обратно к оси волокна. Полное внутреннее отражение не происходит, потому что рефракция сворачивает свет обратно в ось волокна, прежде чем он достигнет границы оболочки.

Для graded-index многомодового волокна, свет движется вперед в форме синусоидальных колебаний. Как и step-index многомодовые волокна, различные светы в graded-index многомодовом волокне движутся по разным путям. Однако скорость распространения света в многомодовых волокнах с градиентным индексом отличается, потому что скорость направляемого света изменяется в зависимости от показателя преломления сердцевины волокна. Чем дальше свет идет от центра волокна, тем быстрее его скорость. Разница в скорости компенсирует более длинные пути, сопровождаемые лучами света, которые идут дальше всего от центра волокна. Такое выравнивание времени передачи различных мод значительно уменьшает дисперсию мод, что обеспечивает более высокую полосу пропускания в волокне graded-index, чем в волокне graded-index. Поэтому большинство многомодового волокна сегодня является graded-index волокном. По сравнению step-index волокном, graded-index волокно обычно используется в средних (10 ~ 20 км) и относительно высокоскоростных системах связи (34 ~ 140 Мбит/с) с более высокой стоимостью.

Step-Index многомодовое волокно vs Graded-Index многомодовое волокно

Из всего вышесказанного, step-index многомодовое волокно и graded-index многомодовое волокно в основном отличаются в следующих аспектах:

Связанные статьи:

Одномодовое Волокно vs Многомодовое Волокно: В Чём Разница?

Одномодовое волокно: что вы знаете?