2. Типы волн, распространяемых в оптических волокнах. Лучевая модель процесса распространения волн.

3. Одномодовые и многомодовые оптические волокна.

В оптических волокнах распространяются два основных типа волн:

- Модовые волны: Оптическое волокно может поддерживать различные моды распространения света, каждая из которых имеет свой собственный набор параметров, таких как число волноводов, направление распространения, форма и размер области поперечного сечения.

Модовые волны подразделяются на два типа:

I.) Мультимодовые волны: Это волны, которые могут распространяться через волокно по множеству путей. В мультимодовых волокнах возможно существование большого количества мод распространения. Многомодовые волокна оптимизированы для работы на длине волны 850 нм. Большая ширина полосы пропускания градиентных волокон (400…1000 МГц км) обеспечивается жестким технологическим контролем формы (параболической) профиля показателя преломления. Эти волокна, в основном, применяются в локальных и внутриобъектовых сетях.

II.) Одномодовые волны: Это волны, которые могут распространяться только по одному пути через волокно. Одномодовые волокна имеют меньший диаметр сердцевины, что обеспечивает лучшее качество передачи сигнала на длинные расстояния. Типы одномодовых волокон отличаются друг от друга только формой профиля показателя преломления, они оптимизированы для работы на длинах волн 1300 нм и 1500 нм. В настоящее время существуют три основных типа одномодовых волокон: стандартные одномодовые волокна (SM), волокна со смещенной дисперсией (DS) и волокна с ненулевой смещенной дисперсией (NZDS).

Поляризационные волны: Это волны, которые имеют определенную поляризацию света. Поляризация определяется направлением колебаний электрического поля света. В оптических волокнах могут распространяться как линейно поляризованные волны, так и кругово поляризованные волны.

Лучевая модель процесса распространения волн в оптических волокнах предполагает, что свет распространяется в волокне по прямолинейным траекториям под углом отражения от границы раздела материалов. Этот подход полезен для понимания основных принципов работы оптических волокон, но он упрощен и не учитывает всех аспектов волновой оптики, таких как дифракция и интерференция. В рамках лучевой модели можно рассматривать такие параметры, как угол падения, угол отражения, коэффициент преломления волокна и окружающей среды, а также условия полного внутреннего отражения.

4. Ступенчатые и градиентные оптические волокна.

Существуют два варианта многомодовых волокон: со ступенчатым и градиентным профилем показателем преломления сердцевины.

В многомодовом волокне со ступенчатым профилем показателя преломления распространяется одновременно большое число мод – лучей, введенных в волокно под разными углами. Основным недостатком такого волокна является наличие межмодовой дисперсии, возникающей из-за того, что разные моды проделывают в волокне разный оптический путь.

В градиентном волокне моды распространяются по параболическим траекториям и разность их путей, а, следовательно, и межмодовая дисперсия меньше, чем в многомодовом ОВ профилем.