Entsprechend den verschiedenen Modi der Brechungsindexverteilung können Multimode-Fasern in Multimode-Fasern vom Stufentyp und Multimode-Fasern vom allmählichen Typ unterteilt werden. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Arbeitsprinzipien gibt es Unterschiede in ihren Anwendungen.
Funktionsprinzip und Anwendung von Stufen-Multimode-Fasern
Es gibt eine gleichmäßige Verteilung des Brechungsindex in Stufenfasern. Da der Brechungsindex im Mantel niedrig ist, dh der Kernbrechungsindex höher ist als der des Mantels, nimmt der Brechungsindex an der Grenze zwischen Kern und Mantel stark ab und bildet so einen Schritt. Bei Multimode-Fasern vom Stufentyp breitet sich Licht entlang der Faserachse nach dem Prinzip der Totalreflexion aus. Unter diesen sind die Lichtübertragungswege in die optische Faser mit unterschiedlichen Einfallswinkeln unterschiedlich. Obwohl das einfallende Licht am Eingangsende mit der gleichen Geschwindigkeit durchgelassen wird, dauert es unterschiedlich lange, bis das Ausgangsende erreicht ist, was zu einer Zeitdispersion führt, die zu einer ernsthaften Verbreiterung des Impulses führt, der sogenannten Inter-Mode-Dispersion .
Da die digitale Kommunikation Lichtimpulse verwendet, um entlang optischer Fasern zu signalisieren, führt die Modendispersion dazu, dass die Impulse auf ihrem Weg mit der Faser stark verbreitert und verteilt werden. Je mehr Modi die Faser durchläuft, desto mehr Impulse muss sie laufen. Dies schränkt auch die Bandbreite von Step-Mode-Multimode-Fasern stark ein. Darüber hinaus ist die Inter-Mode-Dispersion nicht für die Glasfaserkommunikation geeignet. Wenn bei einem digitalen optischen Fasersystem die Dispersion schwerwiegend ist, führt dies zu einer Überlappung von Impulsen, was zu ISI führt und die BER erhöht. Daher beeinflusst die Dispersion der optischen Faser nicht nur die Übertragungsfähigkeit der optischen Faser, sondern begrenzt auch die Relaisentfernung des optischen Faserkommunikationssystems. Aufgrund dieser Einschränkungen werden Step-Fiber-Multi-Mode häufig in Kommunikationssystemen über kurze Entfernungen (innerhalb weniger Kilometer) und bei niedrigen Geschwindigkeiten (unter 8 Mbit / s) zu relativ geringen Kosten verwendet.
Funktionsprinzip und Anwendung von konischen Multimode-Fasern
Der Brechungsindex der sich verjüngenden Faser ändert sich gemäß einem bestimmten Gesetz kontinuierlich und ist nicht einheitlich. Der Brechungsindex der sich verjüngenden Faser ist der größte an der Faserachse und der kleinste nahe der Mantelgrenze. Mit anderen Worten nimmt der Brechungsindex der sich verjüngenden Faser mit zunehmendem Kernradius ab. In einer Gradientenfaser bewirkt eine Änderung des Brechungsindex eine Brechung, jedoch keine Totalreflexion, und wenn das Licht zur Mantelgrenze (mit dem minimalen Brechungsindex) übertragen wird, wird die Faser zur Faserachse zurückgebrochen.
Bei der sich verjüngenden Multimode-Faser bewegt sich das Licht in Form einer sinusförmigen Schwingung vorwärts. Genau wie bei der Multimode-Faser vom Stufentyp breitet sich das unterschiedliche Licht auf unterschiedlichen Wegen in der abgestuften Multimode-Faser aus. Unter diesen ist die Lichtausbreitungsrate unterschiedlich, da sich die Lichtrate mit dem Brechungsindex des Faserkerns ändert. Je weiter das Licht von der Faserachse entfernt ist, desto höher ist die Geschwindigkeit. Mit anderen Worten, je kleiner der Brechungsindex ist, desto höher ist die Ausbreitungsrate. Gleichzeitig hat die sich verjüngende Multimode-Faser einen Selbstfokussierungseffekt, und die entsprechenden Strahlen bei verschiedenen Einfallswinkeln konzentrieren sich am gleichen Punkt, und die Zeitverzögerung dieser Strahlen ist ungefähr gleich. Aufgrund dessen kann die Intermode-Dispersion stark reduziert werden, so dass die Bandbreite der sich verjüngenden Multimode-Faser höher ist als die der Stufen-Multimode-Faser. Infolgedessen verjüngen sich die meisten Multimode-Fasern heute. Im Vergleich zu Stufen-Multimode-Fasern werden sich verjüngende Multimode-Fasern normalerweise in Kommunikationssystemen mit mittlerer Entfernung (10 bis 20 Tabs) und relativ hoher Übertragungsrate (34 bis 140 Mbit / s) verwendet, was zu höheren Kosten führt.
