Işığın yayılması: yansıma, modlar, sayısal açıklık

Bir fiber bir dalga kılavuzudur: biraz daha düşük kırılma indisli camla çevrelenmiş bir cam çekirdek, öyle ki sınıra dar bir açıyla gelen ışık kaçmak yerine geri yansır. Bu tek gerçekten tek modlu ve çok modlu fiber arasındaki farklar, bir kaynağın ışığının ne kadarının içeri girdiğine karar veren kabul açısı, sıkı bir bükülmenin ışık sızdırmasının nedeni ve veri sayfalarının atıfta bulunduğu OM1–OM5 ve OS2 sınıfları doğar. Bu sayfa bu fiziği, bağlantı tasarımında kullanılan derinlikte ele alır.

Bir fiberin yapısı

Çekirdek ve kılıf arasındaki kırılma indisi farkı çok küçüktür — yaklaşık %0,3–0,5 — ama ışık eksene neredeyse paralel ilerlediği için bu yeterlidir.

Tam iç yansıma ve sayısal açıklık

Daha yoğun bir ortamdan daha az yoğun bir ortama geçen ışık, normalden uzağa doğru bükülür; kritik açının ötesinde tamamen yansır. Bir fiberde bu, eksen etrafındaki bir koni içindeki ışınların hapsolduğu anlamına gelir. Bu koninin havadaki yarım açısı sayısal açıklık ile belirlenir:

Daha yüksek NA = daha kolay bağlanma, ama daha fazla mod ve daha fazla modal dispersiyon.

Modlar

Bir mod, kılavuz boyunca ilerleyebilen kararlı bir alan örüntüsüdür. Kaç tanesinin var olduğu çekirdek boyutuna, NA’ya ve dalga boyuna (V sayısı) bağlıdır:

Tek modlu fiber yalnızca kesme dalga boyunun üzerinde tek modludur (G.652 için ≈ 1 260 nm): 850 nm’de birkaç mod taşır, bu yüzden tek modlu fiber üzerindeki 850 nm’lik bir SR modülü düzgün çalışmaz ve “1310/1550’de tek modlu” eşleşmesi bu yüzdendir (Fiziksel uyumsuzluklar).

Basamak indisli ve gradyan indisli

Gradyan profilin kalitesi, OM3’ü (2 000 MHz·km) OM4’ten (4 700 MHz·km) ayıran şeydir: aynı geometri, daha hassas bir indis eğrisi.

Mod alanı çapı ve bağlanma kaybı

Tek modlu fiberde ışık 9 µm’lik çekirdekle sınırlı değildir; mod alanı çapı (MFD) 1310 nm’de ≈ 9,2 µm ve 1550 nm’de ≈ 10,4 µm’dir. Farklı MFD’lere sahip iki fiber veya bir konektördeki yanal kayma, ışık kaybettirir:

Bu nedenle “50 ile 62,5’i asla karıştırma” ve “tek modlu ile çok modluyu asla karıştırma” kuralları geçerlidir (Konektörler ve fiber türleri).

Bükülme kaybı

Çok modlu fiber bükülmelere karşı daha toleranslıdır, ancak önce yüksek dereceli modlarını kaybeder, bu da bant genişliğini değiştirir.

Tek tabloda fiber sınıfları

PMD ve sınıfa göre erişim mesafesi: Erişim mesafesi tabloları.

Bunun alıcı-verici için anlamı

• Modülün konektör türü ve fiber türü tesisle eşleşmelidir: OM3/OM4’te SR/SR4, gerisi OS2’de.
• Bir lazerin gönderim koşulu (VCSEL’ler için çevrelenmiş akı), çok modlu bant genişliği rakamlarının geçerli olması için standartlarla tanımlanır — spesifikasyon dışı bir modül, tabloların vaat ettiğinden daha kısa erişim mesafesi verir.
• Çok modlu fiber üzerinde tek modlu modüller (bir mod düzenleyici patch kabloyla) 1G’lik bir numaraydı (OM1’de 1000BASE-LX); bu, 10G+’ya uzanmaz.

CodingBox’ta

Modül, host’a hangi fiber için olduğunu söyler: konektör kodu, dalga boyu ve SMF, OM1, OM2, OM3 ve OM4 için uzunluk alanları — yukarıdakiyle aynı sınıflar. CodingBox bunları gösterir, böylece fiber sorusu modül tezgâhtan ayrılmadan önce çözülür (Check transceiver, Bellek haritası).

Bu ilkelerin ürettiği standartlaştırılmış fiberler — ITU-T G.652’den G.657’ye, OM1–OM5 çok modlu sınıfları, özel fiberler, farklı fiberler arasındaki ek kayıpları ve kurulu olanın nasıl tanımlanacağı: Fiber türleri.