Światłowody - systematyka i porównanie

Ze względu na strukturę, charakterystyki modowe, rozkład współczynnika załamania światła, stosowane materiały oraz zastosowanie światłowody możemy dzielić na następujące grupy:

• struktura: włókniste i planarne,
• charakterystyka modowa: jednomodowe i wielomodowe,
• rozkład współczynnika załamania światła w rdzeniu: skokowe i gradnientowe,
• materiał: szklane, plastikowe, półprzewodnikowe, ...
• zastosowania: pasywne, aktywne, specjalne

Struktura

Pod względem struktury światłowody dzielimy na włókniste i planarne:

Charakterystyka modowa

Wyróżniamy światłowody jednomodowe i wielomodowe. Różnią się one średnicą rdzenia światłowodu:

Porównanie:

Tłumienność (typowe wartości) [dB/km]:

• włókna jednomodowe

  1310nm: 0,33-0,42
  1550nm: 0,18-0,25

• włókna wielomodowe (gradientowe)

  850nm: 2,4 - 2,7 (50/125); 2,7 - 3,2 (62,5/125)
  1300nm: 0,5 - 0,8 (50/125); 0,6 - 0,9 (62,5/125)

Rozkład współczynnika załamania światła

Współczynnik załamania światła w światłowodzie może się zmieniać płynnie lub skokowo. Dlatego rozróżniamy światłowody:

• gradientowy:

  n(r) = f(r) dla 0 ≤ r < ρ, n(0) = n_co
  n(r) = n_cl dla ρ ≤ r < ∞

• skokowy:

  n(r) = n_co dla 0 ≤ r < ρ
  n(r) = n_cl dla ρ ≤ r < ∞

Materiał

Materiały, z których wytwarzane są światłowody dzielimy na:

• SiO₂ (domieszkowane)
• inne szkła, np. ZBLAN (Zr, Ba, La, Al, Na)
• materiały krystaliczne np. szafir
• Światłowody plastikowe np. PMMA
• Wielowarstwy epitaksjalne np. GaAs/AlGaAs
• Warstwy dielektryczne np.Ta₂O₅, ZnO, Si₃N₃/SiO₂
• Warstwy polimerowe np. PMMA, PS

Inne klasyfikacje światłowodów

Pod względem zastosowania:

• telekomunikacyjne
• dla sieci komputerowych
• czujnikowe
• ....

Pod względem zdolności aktywnej obróbki sygnału:

• pasywne (transmisja sygnałów lub danych)
• aktywne (wzmacniacze optyczne)

Ze względu na dyspersję (jednomodowe):

• klasyczne (z dyspersją naturalną)
• z przesuniętą dyspersją (DSF)
• z poszerzoną dyspersją (DWF)
• z odwróconą dyspersją