پاشندگی در فیبر نوری تک مد و مالتی مد – بخش (3)
بخش (2) را از اینجا مطالعه کنید.
مقایسه بین انواع فیبر
پس از ساخت فیبرها ، یك روكش اولیه روی آنها می پوشانند و سپس یك روكش محافظ روی آن مپوشانند تا مقاومت فیبر نوری را در مقابل ضربات مكانیكی افزایش دهد. همچنین این روكش ،مانعی برای تغییر شكل فیبر ، معوج شدن آن و خراشیدگی سطح فیبر میگردد. با توجه به ساخت ، ضرایب شكست و قطر هسته و قطر پوشش و تضعیف و پهنای باند و روزنه عددی فیبر با هم فرق میكند و اگر هسته و غلاف فیبر از سیلیكا باشد بنام فیبر سیلیكا و اگر هسته و غلاف فیبر شیشه باشد بنام فیبر شیشه ای معروف میباشد. مسلما فیبر های شیشه ای دارای تضعیف بیشتری نسبت به فیبرهای سیلیكا میباشد.
فیبرهای چند مدی با ضریب شكست پله ای multimode step index fibers
این نوع فیبر دارای مشخصات زیر است :
- قطر هسته 50 الی 400 میكرو متر تضعیف 1 الی 50 db/km
- قطر هسته 125 الی 500 میكرو متر پهنای باند 6 الی 25 MHZ_KM
- قطر روكش محافظ 250 الی 1000 میكرو متر روزنه عددی .16 الی .5
فیبرهای چند مدی با ضریب شكست تدریجی MULTIMODE GRADED INDEX FIBERSS
این نوع فیبر دارای مشخصات زیر است :
- قطر هسته 30 الی 100 میكرو متر كه معمولا 50 میكرو متر در مخابرات كاربرد دارد .
- قطر غلاف 100 الی 150 میكرو متر كه معمولا 125 میكرو متر در مخابرات كاربرد دارد.
- قطر روكش محافظ 250 الی 1000 میكرو متر .
- روزنه عددی .2 الی .3
- تضعیف .7 الی 10 db/km
- پهنای باند 150 db/km الی 2 GHZ- KM
محدودیت های فیبر
- تضعیف
- پاشندگی
- آثار غیر خطی فیبر
پاشندگی
به دلیل عبور مدهای متفاوت از فیبرهای نوری چند مدی ، مسیرهای متفاوتی با این شرط که زاویه ورود مد بین صفر و زاویه بحرانی باشد، طی می شود.با وجود مساوی بودن طول فیبر نوری هرچقدر زاویه ی ورود مد به زاویه ی بحرانی نزدیک تر باشد مدت زمان بیشتری برای رسیدن آن به مقصد نیاز است.بنابراین اختلاف زمانی بین رسیدن مدهای مختلف به انتهای شبکه را پاشندگی می نامند.
پاشندگی بدلیل تغییر ضریب شکست محیط مادی شفاف هسته فیبر با طول موج نورعبوری ازآن می باشد ،که سبب انحراف مسیر پرتو ها ی نوری درگذر از هسته می گردد.
هنگامی كه موج نوری درمحیط پاشنده فیبرنوری ، كه ضریب شكست آن به طول موجهای نور بستگی دارد ، حرکت کند ، شكسته شده وپراکنده می گردد ، اگر موج تابش بجای اینكه تكفام باشد ، ازتركیب چند طول موج مختلف تشكیل شده باشد ، هر مولفه طول موج آن بازاویه شكست متفاوت شكسته شده وپراکنده خواهدشد. در چنین مواردی دو حالت ممکن است اتفاق بیافتد اگر وابستگی از درجه اول طول موج باشد جذب نور نداریم . اگر مرتبه وابستگی ازدرجه بالاترطول موج باشدعلاوه بر پاشندگی جذب نور نیز خواهیم داشت.
برای روشن شدن موضوع درخصوص فیبرنوری ، وضعیتی ر ادر نظر بگیرید که یک منبع واقعی یک پالس نوری را به داخل یک فیبر با خاصیت پاشندگی بتاباند چون پالس اصلی طبق سری فوریه ، مجموعه ای از تعدادی پالس است که به جزء از نظر طول موج از هر نظر دیگر شبیه هم هستند. این پالسها با سرعتهای گوناگون حرکت می کنند و با اختلاف زمانی کمی به انتهای فیبر می رسند. موقعی که پالسهای دریافتی در خروجی بهم می رسند با هم جمع شده و منجر به یک خروجی که نسبت به پالس ورودی طویلتر و گسترده تر و کم دامنه تر است می شوند
خاصیت پاشندگی مواد
بیشتر باریکه‌های نور از برهمنهش امواج با طول موجهایی بدست آمده‌اند که در تمام گستره طیف مرئی وجود دارند.سرعت نور در خلا برای همه طول موجها یکی است، اما درون محیط مادی سرعت انتشار برای طول موجهای مختلف متفاوت است. پس ضریب شکست یک ماده به طول موج بستگی دارد. هر محیط ناقل موج که سرعت موج در آن با طول موج تغییر کند، دارای خاصیت پاشندگی است. اندازه ضریب شکست (n) با افزایش طول موج کاهش پیدا می‌‌کند، لذا با افزایش فرکانس افزایش می‌‌یابد. در درون ماده ، طول موجهای بلندتر ، سرعت انتشار بیشتر و طول موجهای کوتاهتر ، سرعت انتشار کمتری دارند.
یک مثال
فرض کنید پرتویی از نور سفید بر یک منشور می‌‌تابد. می‌‌دانیم که نور سفید برهمنهشی از همه نورهای مرئی است. بنابراین نور خروجی از منشور به رنگهای مختلف تجزیه میشود. میزان انحراف حاصله توسط منشور با افزایش ضریب شکست و با کاهش طول موج افزایش پیدا می‌‌کند. نور بنفش بیشترین و نور سرخ کمترین انحراف را دارند و رنگهای دیگر بین این دو رنگ قرار دارند.
وقتی که نور از منشور خارج میشود، به صورت واگرا میباشد. مقدار پاشیدگی به تفاضل ضریب شکست پرتوهای سرخ و بنفش بستگی دارد. بنابراین میتوان گفت که درخشندگی الماس بخشی به دلیل پاشیدگی زیاد و بخشی دیگر به خاطر ضریب شکست زیاد آن است.
