چگونگی انتشار نور در فیبر نوری

 

چگونگی انتشار نور در فیبر نوری

توضیح چگونگی انتشار نور در فیبر نوری  

چگونگی انتشار نور در تار

از دو روش برای توضیح چگونگی هدایت نور در تارهای نوری استفاده می کنیم. اولین روش از مفاهیم نور هندسی یا پرتو انعکاسی وانکسار نور به منظورارئه تصویر مشهودی از مکانیسم انتشار نور، استفاده می کند. در روش دوٌم، نور را بعنوان موج الکترومغناطیسی در نظر می گیرند که در داخل موجبر نوری منتشر می شود. این روش شامل حل معادله های ماکسول درشرایط مرزی استوانه ای تاراست.

انتشار نور در امتداد موجبر را می توان بر حسب یکسری از امواج الکترومغناطیس هدایت شده بنام مدهای موجبر توجیه کرد. این مدهای هدایت شده، الگویی از خطوط میدان الکتریکی و مغناطیسی است که در امتداد تار با فاصله هایی برابر یک طول موج تکرار می شود. فقط تعداد معیٌنی از مدهای جداگانه، قادر به انتشار در طو ل موجبر هستند. این مدها،امواج الکترومغناطیسی هستند که در معادله موجی مشابه در داخل تار، و شرایط مرزی در سطوح موجبر صدق می کنند.

تغییرات در ترکیب ماده هسته، موجب ساخت دو نوع متعارف تارمی شود که در شکل 2 می بینیم. در حالت اوٌل ضریب شکست در سراسر هسته یکنواخت است در مرز پوشش به طور ناگهانی ‹یا پله ای› تغییر می کند. این تار را، تار ضریب شکست پله ای می گویند. در حالت دوٌم، ضریب شکست هسته بعنوان تابعی از فاصله شعاعی، از مرکز تار تغییر می کند. این تار موسوم به تار ضریب شکست تدریجی است.

بعلاوه تارهای ضریب شکست پله ای وتدریجی به دو طبقه تک مدی وچند مدی تقسیم می شوند. تار تک مدی، همان طور که از اسمش پیداست تنها شامل یک مد انتشاری است، در حالی که تار چند مدی شامل صدها مد انتشاری است.

شکل، نمونه هایی از چند اندازه مختلف تارهای تک مدی وچند مدی را برای شناخت مقیاس ابعادی آنها نشان می دهد. تارهای چند مدی دارای مزایای بی شماری نسبت به تارهای تک مدی هستند. شعاع بزرگترهسته تارهای چند مدی، صدور توان نوری به داخل این گونه تارها و اتصال تارهای مشابه به یکدیگر را آسان می کند. مزیت دیگر تارهای چند مدی این است که برای صدور به داخل آنها می توان از منبع دیود نور گسیل ‹LED › استفاده کرد. هر چند که، دیودهای LED دارای توان نوری کمتری نسبت به دیودهای لیزر هستند، ولی دلایلی از قبیل ساخت راحت تر، قیمت پایین تر، نیاز به مدار پیچیده کمتروطول عمر بیشتر آنها نسبت به دیودهای لیزر، موجب شده است که در بسیاری از کاربردها از این دیودها استفاده کنند.

 

شکل، مقایسه تارهای نوری ضریب شکست تدریجی و ضریب شکست پله ای تک مدی وچند مدی.

همانطور که گفته شد برای چگونگی انتشار نور در طول تار از دو نمایش هندسی یا موجی با توجه به نوع تار که تارضریب شکست پله ای یا تار ضریب شکست تدریجی، استفاده می شود.   مثلاً در نمایش هندسی: در سال 1870، جان تیندال‹John Tindal › فیزیک دان انگلیسی به مجمع سلطنتی نشان داد که نور می توان در طول یک مسیر منحنی دربخارآب هدایت می شود. هدایت نور توسط تارهای شیشه ای و توسط بخار آب شواهدی بر یک پدیده واحد هستند یعنی پدیده«انعکاس داخلی کلٌی».

منبع خبر: بخش فنی RIC-CABLE
 

 

    

دیدگاه کاربران