..:: Co to są światłowody ? ::..
Światłowód to struktura prowadząca
fale
elektromagnetyczne o częstotliwościach
optycznych.
Ogólnie, światłowód możemy określić jako
falowód
optyczny. Popularne rodzaje światłowodów to
światłowody
włókniste (najczęściej - błędnie - określane po prostu
jako światłowody), światłowody warstwowe i światłowody paskowe.
Światłowody są wykorzystywane jako elementy urządzeń
optoelektronicznych, składniki
optycznych
układów zintegrowanych lub do
transmisji
sygnałów na duże odległości, jak również do celów
oświetleniowych.
Światłowody mogą być klasyfikowane ze względu na ich geometrię
(planarne, paskowe lub włókniste), strukturę modową (jednomodowe,
wielomodowe),
rozkład
współczynnika
załamania (skokowe i gradientowe) i rodzaj stosowanego
materiału (szklane,
plastikowe,
półprzewodnikowe).
Światłowód warstwowy
(planarny)

Schemat światłowodu warstwowego
składającego się z trzech warstw o różnych współczynnikach załamania
Najprostszy światłowód warstwowy składa się z trzech materiałów o
różnych
współczynnikach załamania. Światło jest uwięzione w
środkowej warstwie na skutek
całkowitego
wewnętrznego odbicia fali świetlnej od powierzchni
granicznych. Światłowód planarny ogranicza światło tylko w jednym
kierunku – w płaszczyźnie warstwy fala może rozchodzić się bez
ograniczeń.
Światłowód paskowy
Światłowód paskowy powstaje, kiedy propagacja wiązki w warstwie
zostaje ograniczona w dwóch kierunkach. Światłowody paskowe są
wykorzystywane w układach
fotoniki
zintegrowanej i w
laserach
półprzewodnikowych. W układach fotoniki zintegrowanej
służą do prowadzenia światła, tworząc bardziej rozbudowane struktury
jak np.
interferometr
Macha-Zehndera lub złożone przyrządy jak multipleksery
długości fali dla systemów
WDM.
Światłowód włóknisty
(inne
nazwy: włókno światłowodowe, włókno optyczne)

Rys.Schemat ilustrujący rozchodzenie
się światła w wielomodowym światłowodzie włóknistym
Światłowód włóknisty to, zazwyczaj,
falowód
dielektryczny o przekroju kołowym otoczony przez płaszcz z innego
materiału
dielektrycznego o mniejszym
współczynniku
załamania. Włókna światłowodowe wykonywane są najczęściej
ze
szkła
krzemionkowego, czasem z innych szkieł lub z plastiku.
Światłowody
plastikowe są stosowane na krótkich odległościach.
Pod
względem szybkości i jakości przepływu informacji światłowody
stanęły wysoko ponad wszelką konkurencją. Transmisja światła jest
niewrażliwa na zakłócające pola elektromagnetyczne, co jest
szczególnie istotne środowisku przemysłowym. Innym powodem
stosowania optycznej transmisji sygnału jest możliwość wykorzystania
bardzo szerokiego pasma, dlatego nadaje się on szczególnie do
telefonii, transmisji danych i sygnałów telewizyjnych w formie
cyfrowej.
W światłowodzie do transmisji danych, zamiast prądu
elektrycznego, wykorzystywana jest odpowiednio modulowana wiązka
światła. Rozwiązanie takie zapewnia większe pasmo przenoszenia -
nawet do 3 Tb/s - , oraz większe odległości na jakie sygnał może być
transmitowany bez potrzeby dodatkowego wzmacniania.
Światłowód zbudowany jest ze specjalnego rodzaju
szkła kwarcowego. Główną jego częścią jest rdzeń, który okrywa
płaszcz i warstwa ochronna. Czasami rdzeń składa się z wielu
włókien.Zasada
działania światłowodu polega na użyciu dwóch materiałów
przewodzących światło o różnych współczynnikach załamania.
Współczynnik załamania w rdzeniu jest nieco wyższy niż w płaszczu.
Promień świetlny przemieszcza się cały czas w rdzeniu, ponieważ
następuje całkowite wewnętrzne odbicie promień odbija się od
płaszczyzny przejścia rdzenia do płaszcza. Wokół płaszcza znajduje
się izolacja ochronna. Światłowody wykonuje się zasadniczo jako
jednomodowe i wielomodowe. Światłowody wielomodowe, można podzielić
na dwa typy: o współczynniku skokowym i gradientowym najczęściej
spotykane są światłowody o płynnej zmianie współczynnika załamania
pomiędzy rdzeniem a płaszczem, czyli gradientowe.

Transmisja
światłowodowa polega na przekazaniu wiązki światła, którego źródłem
może być laser lub dioda LED. Po drugiej stronie światłowodu jest
ona odbierana przez element światłoczuły np. fotodiodę. Aby zapewnić
prawidłową i szybką transmisję, wiązka światła jest modulowana.
Zapobiega to mogącym pojawiać się zniekształceniom sygnału.
|