Волоконна оптика. Теорія та практика
Девід Бейлі, Едвін Райт
3.4.3. Число мод.
Коли і у сердечника, і у оболонки на всьому перерізі показник заломлення постійний, причому показник заломлення сердечника відрізняється від показника заломлення оболонки, волокно поводиться подібно оптичному волноводу. Це явище називається "кроків" step index і обговорюється в наступному розділі. У цьому волноводе може поширюватися тиша певне число мод.
Кількість окремих мод визначається за такою формулою:
де d - діаметр сердечника волокна; # 955; - довжина хвилі світла; NA - числова апертура.
З цієї формули можна бачити, що зі зменшенням діаметра і апертури зменшується також число мод, які можуть поширюватися по волокну. Зниження мод більш відчутно при зменшенні діаметра в порівнянні зі зменшенням апертури. Апаратура має тенденцію залишатися відносно постійною для широкого діапазону діаметрів. Відзначимо також, що то міру наближення діаметра до довжини хвилі світла по волокну поширюється лише одна мода. Це називають "одномодовим" або "мономодовом" поширенням. На. Мал. 3.16 показана ступінь збільшення числа мод в міру зростання діаметра сердечника.
Мал. 3.16. Число мод поширення в залежності від діаметра сердечника
3.4.4. Зникаючі моди
При порівнянні числової апертури дуже коротких волокон з апертурою дуже довгих волокон можна помітити незвичайний феномен. Наприклад, для 3 м многомодового волокна можна отримати значення 0,36, а для 1 км цього ж кабелю - 0,3.
Причина такого викривленого результату криється в способі вимірювання числової апертури. У точці з'єднання з джерелом світла певну кількість світлового випромінювання потрапляє в оболонку і перетинає її, виявляючись прийомним детектором на відстані в кілька метрів. Оскільки апертура є мірою здатності волокна приймати світло, значення діафрагми буде вищою, ніж вона є насправді.
Світлове випромінювання, що потрапляє в оболонку, вельми незначна амплітуді і відразу ж залишає її при невеликих вигинах волокна. Тому що проходить через оболонку світло значно розсіюється лише через 10 або 20м. Його називають зникаючої модою.
3.4.5. Профіль показника заломлення
До сих пір в обговоренні малося на увазі, що показники заломлення сердечника і оболонки постійні на всьому протязі їх перетину. Це вірно для значного числа волокон, але не для всіх. Наприклад, у многомодового волокна зі змінним заломленням, яке обговорюється в розділі 3.6.5, показник заломлення сердечника і оболонки поступово змінюється. Щоб допомогти розрізняти оптичні волокна, в їх специфікаціях зазвичай вказують графічний профіль їх показників заломлення. На рис. 3.17 наведені три приклади профілів показників заломлення.