Число мод.

Когда и у сердечника, и у оболочки на всем сечении показатель преломления постоянен, причем показатель преломления сердечника отличается от показателя преломления оболочки, волокно ведет себя подобно оптическому волноводу. Это явление называется "шаговостью" step index и обсуждается в следующем разделе. В этом волноводе может распространяться тишь определенное число мод.

Количество отдельных мод определяется по следующей формуле:

где d - диаметр сердечника волокна; λ - длина волны света; NA - числовая апертура.

Из этой формулы можно видеть, что с уменьшением диаметра и апертуры уменьшается также число мод, которые могут распространяться по волокну. Снижение мод более ощутимо при уменьшении диаметра по сравнению с уменьшением апертуры. Апертура имеет тенденцию оставаться относительно постоянной для широкого диапазона диаметров. Отметим также, что то мере приближения диаметра к длине волны света по волокну распространяется лишь одна мода. Это называют "одномодовым" или "мономодовым" распространением. На. рис. 3.16 показана степень увеличения числа мод по мере возрастания диаметра сердечника.

Рис. 3.16. Число мод распространения в зависимости от диаметра сердечника

3.4.4. Исчезающие моды

При сравнении числовой апертуры очень коротких волокон с апертурой очень длинных волокон можно заметить необычный феномен. Например, для 3 м многомодового волокна можно получить значение 0,36, а для 1 км этого же кабеля - 0,3.

Причина такого искаженного результата кроется в способе измерения числовой апертуры. В точке соединения с источником света определенное количество светового излучения попадает в оболочку и пересекает ее, обнаруживаясь приемным детектором на расстоянии в несколько метров. Поскольку апертура является мерой способности волокна принимать свет, значение апертуры оказывается выше, чем она есть в действительности.

Световое излучение, попадающее в оболочку, весьма незначительно по амплитуде и сразу же покидает ее при небольших изгибах волокна. Поэтому проходящий через оболочку свет значительно рассеивается лишь через 10 или 20м. Его называют исчезающей модой.

3.4.5. Профиль показателя преломления

Эта тема так же на странице Многомодовое оптоволокно

До сих пор в обсуждении подразумевалось, что показатели преломления сердечника и оболочки постоянны на всем протяжении их сечения. Это верно для значительного числа волокон, но не для всех. Например, у многомодового волокна с переменным преломлением, которое обсуждается в разделе 3.6.5, показатель преломления сердечника и оболочки постепенно изменяется. Чтобы помочь различать оптические волокна, в их спецификациях обычно указывают графический профиль их показателей преломления. На рис. 3.17 приведены три примера профилей показателей преломления.     

Рис. 3.17. Примеры профилей показателей преломления

Многомодовые волокна со ступенчатым и плавным изменением показателей преломления

Термин "многомодовые" применяется обычно к волокнам с диаметром 50 мкм и более. Из за сравнительно большого диаметра сердечника вдоль сердечника могут распространяться несколько мод светового излучения. Как было показано в разделе 3.4.2, распространение нескольких мод по волокну является причиной модовой дисперсии.

Модовая дисперсия, имеющая место в многомодовом волокне, влияет или испытывает влияние со стороны ряда рабочих параметров волокна.