ما هو مؤشر الليف المتدرج: العمل وتطبيقاته

جرب أداة القضاء على المشاكل





نحن نعلم أن الوضع المتعدد الأساسية يُعرف أيضًا باسم ألياف مؤشر الخطوة ، حيث تكون وظيفة الموضع الشعاعي هي مؤشر الانكسار ، أي أنه مستقر في بعض المناطق ويعرض خطوات في مواضع معينة. لذلك تُعرف هذه أيضًا باسم ألياف المؤشر المتدرج بخلاف ألياف مؤشر التدرج لأن مؤشر الانكسار يتغير بسهولة داخل الاتجاه الشعاعي. يمكن تحقيق ذلك من خلال تقنيات تصنيع الألياف. يتضمن تصميم الألياف ذات المؤشر المتدرج شكلاً مكافئًا من محور الألياف البعيد إلى موقع شعاعي معين. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على الألياف ذات الفهرس المتدرج ، والعمل ، والاختلافات بينهما.

ما هي ألياف المؤشر المصنف؟

تعريف: في اتصالات الألياف الضوئية ، مؤشر متدرج الألياف البصرية له معامل انكسار. عند زيادة المسافة الشعاعية من محور الألياف ، ينخفض ​​مؤشر الانكسار. نظرًا لأن الأجزاء الأساسية أقرب إلى محور الألياف ، فإن ذلك يحتوي على معامل انكسار مرتفع مقارنةً بالأجزاء القريبة من الكسوة ، فإن أشعة الضوء ستتبع الممرات الجيبية أسفل الألياف.




مؤشر الانكسار الأكثر شيوعًا المستخدم في الألياف ذات المؤشر المتدرج هو القطع المكافئ الذي ينتج عنه إعادة تركيز متكرر للانبعاثات داخل اللب ويقلل التشتت النموذجي. يمكن تصميم الألياف الضوئية متعددة الوسائط باستخدام مؤشر متدرج بخلاف ذلك.

الفائدة الرئيسية للمؤشر المتدرج مقارنة بمؤشر الخطوة هو الانخفاض الكبير في التشتت النموذجي. علاوة على ذلك ، يمكن تقليل هذا التشتت عن طريق اختيار حجم نواة أصغر لتشكيل ألياف مؤشر خطوة في وضع واحد. يتم تنظيم هذا النوع من الألياف من خلال ITU (الاتحاد الدولي للاتصالات) في توصية G.651.1.



مخطط ألياف مؤشر متدرج

تحت ITU (الاتحاد الدولي للاتصالات) ، يُعرف أيضًا باسم G.651.1. إنه نوع واحد من الألياف حيث تزداد المسافة الشعاعية ثم ينخفض ​​معامل الانكسار ببطء. في المقابل ، ما نلاحظه عادة هو الألياف G.652.D لديها ملف تعريف لمعامل الانكسار التدريجي. يظهر مخطط الألياف المتدرج مؤشر أدناه.

ألياف مؤشر متدرج

ألياف مؤشر متدرج

في الألياف ذات المؤشر المتدرج ، يكون مؤشر الانكسار للنواة غير مستقر ولكنه ينخفض ​​ببطء من قيمته القصوى (n1) في مركز اللب إلى أقل قيمة له (n2) في واجهة الكسوة الأساسية الموضحة في الصورة التالية. يتمثل الهدف الرئيسي لتصميم ألياف المؤشر المتدرج في الحصول على تقليل تربيعي تقريبًا ويتم فحصه من خلال ملف تعريف α الذي يتم تقديمه بواسطة الصيغة التالية.


صيغة ألياف مؤشر متدرج

صيغة ألياف مؤشر متدرج

في المعادلة أعلاه ،

'ρ' هو الموضع الشعاعي

'أ' هو نصف قطر القلب

'α' هي معلمة الملف الشخصي ،

'Δ' هو الفرق بين عدد الانكسار النسبي

Δ = ن 1اثنين-n2اثنين/ 2n1اثنين= n1-n2/n1

هنا تتحقق المعلمة مثل 'α' من ملف تعريف الفهرس ويتحرك ملف ألياف مؤشر الخطوة نحو حدود 'α' الكبيرة. تتصل الألياف ذات المؤشر المكافئ بـ α = 2.

من السهل جدًا فهم سبب انخفاض التشتت متعدد المسارات والوسائط المتعددة في هذه الألياف. في الرسم البياني أعلاه ، يمكننا أن نلاحظ أن الأشعة الثلاثة في الألياف تنتقل في مسارات مختلفة. لمزيد من الأشعة الزاوية ، يكون المسار أطول. لكن سرعة الشعاع ستتغير مع المسار بسبب الاختلافات في معامل الانكسار.

وبشكل أكثر تحديدًا ، فإن الشعاع الذي يدور على طول محور الألياف سوف يأخذ أقصر ممر ، ومع ذلك ، فإنه ينتقل ببطء لأن المؤشر الرئيسي على طول هذا الممر.

بدلاً من ذلك ، تأخذ الأشعة الزاوية مسارًا كبيرًا ، على الرغم من أنها تتضمن جزءًا كبيرًا من ممرها عبر معامل الانكسار المنخفض ، وبالتالي فهي تتحرك بشكل أسرع. لذلك ، من الممكن أن تظهر جميع الإشارات دفعة واحدة في نهاية الألياف ، بشرط أن نختار الاختيار المناسب لـ α (ملف تعريف معامل الانكسار).

ألياف متعددة الوسائط متدرجة مؤشر

في هذا النوع من الألياف ، يتراوح قطر النواة من 50 إلى 100 ميكرومتر. عندما يكون لللب قطر كبير ، فإنه يسمح للعديد من الأشعة بالانتشار في جميع أنحاء الألياف. عندما تنتقل الإشارة الضوئية في الألياف ، فإنها ستغير سلوكها بمرور الوقت عند السفر داخلها. لأننا ناقشنا بالفعل أن معامل الانكسار للنواة في المحور أعلى نسبيًا مقارنة بالجزء الآخر فيه.

لذلك بمجرد السماح للإشارة الضوئية ، ستدور في الألياف ، وبعد ذلك تنتقل من وسط منخفض الكثافة إلى وسط عالي الكثافة. إذن ، إشارة الضوء على الرغم من انعكاسها ، تنكسر في القلب.

لذلك ، ينكسر الضوء المرسل وينحني باستمرار. لذلك في حالة الألياف متعددة الأوضاع ، لا تنتشر الإشارات الضوئية عن طريق تتبع خط مستقيم ، بل إنها تتبع ممرًا مكافئًا بسبب عدم الانتظام داخل مؤشر الانكسار في القلب.

لكن بعض الأنماط ستنقل في مسار مستقيم أو تكون ذات طبيعة مكافئة منخفضة. نتيجة لذلك ، سوف تنتشر هذه الإشارات الضوئية ببطء بسبب التقدم في مناطق معامل الانكسار العالي مقارنة بتلك التي تتبع حارة عالية القطع المكافئ.
الإشارات الضوئية التي تنتشر في جميع أنحاء المنطقة ستخرج من المحور الذي يتحرك خلال منطقة معامل الانكسار المنخفض وتنقل مسافات طويلة ولكنها تدور بسرعة. نتيجة لذلك ، سيقل الوقت الذي تستغرقه الدورة الدموية في جانب آخر من الألياف. لذلك ستنتقل جميع الإشارات عبر ممرات مختلفة. هذا يزيل احتمال الانتشار في القلب.

الفرق بين مؤشر الخطوة وألياف المؤشر المتدرج

تتم مناقشة الاختلافات الرئيسية بين هذين الليفين أدناه.

مؤشر الألياف خطوة

ألياف مؤشر متدرج

في هذه الألياف ، يكون معامل انكسار اللب مستقرًا في جميع أنحاء اللب.في هذه الألياف ، يكون معامل الانكسار الأساسي لألياف المؤشر المتدرج في أقصى درجاته في المركز ، ثم ينخفض ​​في اتجاه واجهة الكسوة الأساسية.
يتم انتشار الضوء بطريقة متعرجةيتم انتشار الضوء بطريقة حلزونية.
لديها نطاق ترددي منخفضلديها عرض نطاق عالي
هذان نوعان مثل الوضع الأحادي والوضع المتعددهذا نوع واحد فقط مثل الألياف متعددة الأوضاع

لكل انعكاس ، يعبر الشعاع محور الألياف.لن تعبر الأشعة الموجودة في هذه الألياف محور الألياف.
عملية التصنيع سهلةعملية التصنيع معقدة.

مزايا

ال مزايا الألياف ذات المؤشر المتدرج تشمل ما يلي

  • باستخدام هذه الألياف ، يمكن نقل كمية كبيرة من البيانات
  • بالمقارنة مع مؤشر الخطوة ، يكون التشويه صغيرًا نسبيًا

سلبيات

ال تشمل عيوب الألياف ذات المؤشر المتدرج الأتى

  • لديها كفاءة أقل في اقتران الضوء.
  • إنه مكلف مقارنة بالألياف ذات المؤشر التدريجي.

تطبيقات الألياف المتدرجة

تشمل التطبيقات ما يلي.

  • بشكل عام ، يتم استخدام الألياف متعددة الأنماط ذات الفهرس المتدرج في تطبيقات ذات نطاق ترددي أقل نسبيًا وتطبيقات المسافات القصيرة الشبكات المحلية (شبكات المنطقة المحلية) التي تعمل بسرعة 1 جيجابت في الثانية أو أقل.
  • يتم استخدام الألياف أحادية الوضع SMF أو مؤشر الخطوة في تطبيقات BW العالية والتطبيقات طويلة المدى مثل العمود الفقري للناقل.

وبالتالي ، هذا كل شيء عن نظرة عامة على الألياف ذات المؤشر المتدرج . أخيرًا من المعلومات المذكورة أعلاه ، يمكننا أن نستنتج أنه في هذه الألياف ، يمكن تعميم إشارة المعلومات التي يتم إرسالها بشكل جيد وأن فرص التشتت أقل أيضًا في هذه الحالة. إليك سؤال لك ، ما هي الألياف الضوئية؟