1.4. Профіль показника заломлення

Для характеристик світловоду велике значення має профіль показника заломлення (ПЗ) в поперечному перетині (рис.1.4-1.7).

Рисунок 1.4 - Поперечний перетин, розподіл ПЗ для волокна без покриття: хід променів; розміри діаметра осередини в мкм

Рисунок 1.5 - Поперечний перетин, розподіл ПЗ для волокна двошарового багатомодового світловоду: хід променів; розміри діаметра осередини і оболонки в мкм

Рисунок 1.6 - Поперечний перетин, розподіл ПЗ для волокна градієнтного багатомодового світловоду: хід променів; розміри осередини і оболонки в мкм

Рисунок 1.7 - Поперечний перетин, розподіл ПЗ для волокна двошарового одномодового світловоду: хід променів; розміри діаметра осередини в мкм

Практичний інтерес мають неоднорідності в поперечному перетині світловоду, тому що вони можуть мати характеристики, що неможливо одержати в однорідних світловодах.

Якщо осередина ВОС має постійне по радіусі значення профілю ПЗ (є сходинка n на межі «осередина - оболонка»), то вони називаються світловодами зі східчастим профілем показника заломлення (рис.1.5). Якщо ПЗ від центру до краю змінюється не східчасто, а плавно, те вони називаються ВОС з градієнтним ППЗ (рис.1.6). У градієнтному світловоді промені згибаються в напрямку градієнту показника заломлення (замість повного заломлення і відбитка, як у випадку волокна зі східчастим профілем).

У залежності від умов поширення світлової хвилі в серцевині ВОС діляться на дві групи: одномодові (SM - single mode) і багатомодові (MM - multi mode) причому останні можуть бути східчастими або градієнтними. Класифікація основних типів волоконних світловодів відображена на рис.1.8.

Типи волоконних світловодів

Багатомодові

Одномодові

Східчасті

Градієнтні

Східчасті

Із спеціальним профілем

Рисунок 1.8 - Типи ВОС

а) б)

Рисунок 1.9 - Структура профілю ПЗ ВОС без зсуву дисперсії: а) звичайний східчастий профіль, проста східчаста оболонка; б) східчастий профіль із зменшеним ПЗ оболонки

Найпростішим типом ВОС є східчастий світловод, у якому ПЗ матеріалу серцевини не змінюється в міру видалення від осі волокна аж до оболонки. У східчастих багатомодових волокнах траєкторії променів окремих мод мають вид зигзагоподібних ліній (рис.1.5).У градієнтному світловоді траєкторії поширення більшості променів являють собою плавні криві (рис.1.6).У одномодовому ВОС промінь поширюється майже прямолінійно. Структура показники заломлення одномодових волокон може бути різних профілів, деякі з них відображені на рис.1.9-1.11.

Рисунок 1.10 - Структура профілю ПЗ ВОС із зсувом дисперсії: а) сегментний профіль ПЗ з трикутною серцевиною (сегментна серцевина); б) трикутний профіль ПЗ.

Рисунок 1.11 - Структура профілю ПЗ ВОС із згладжуванням дисперсії: а) сегментний профіль із чотирьохсхідчатим ПЗ оболонки (квадрупольна оболонка); б) W-образний профіль (дубльована оболонка)