Ljósleiðar og ljósleiðarar eru notaðir til að senda ljósorku og upplýsingar yfir stuttar eða langar vegalengdir. Undanfarna áratugi hefur ljósleiðara verið sameinuð með hálfleiðara leysir díóða og sjónmóttakara til að gera kleift að fá öran vöxt ljósleiðara. Ljósleiðar er hringlaga þversniðs bylgjuleiðbeiningar sem samanstendur af kjarna, sammiðja klæðningu um kjarna og aðeins lægri ljósbrotsvísitölu (um það bil 1%). Ljós trefjar eru venjulega gerðar úr kísildíoxíði með dópefnum eins og GEO2, sem breytir ljósbrotsvísitölu kísildíoxíðsins. Ljósleiðar snúrur umlykja trefjarnar í verndandi lagi sem auðveldar trefjarnar, dregur úr krossinum milli aðliggjandi trefja og kemur í veg fyrir skemmdir á trefjunum þegar það er ýtt á gróft yfirborð. Til viðbótar við kosti ljósaflutnings hefur innilokun ljóss að litlu svæði innan trefjarkjarnans auðveldað þróun trefjar leysir og ljóseindar kristal trefjar.
Grundvallaratriði ljósleiðara
Mynd 1 skýringarmynd af mikilvægum sjónarhorni og TIR (vinstri). Ljós geislað við kjarnaklæðningarviðmótið við horn sem er meira en mikilvægi hornið er föst inni í kjarna trefjarins (til hægri). Samband milli móttökuhorns (), NA og ljósbrotsvísitölu.
Mynd 1 sýnir stefnu atviksljóssins þar sem það lendir í viðmóti ljóshryggs miðils (þ.e. n2
Ljósleiðar er hringlaga dielectric bylgjustjórn með kjarna sem er með hærri ljósbrotsvísitölu en klæðningin. Eins og sýnt er á mynd 1, ef hyrnd ástand TIR er fullnægt, verður ljósið lokað í kjarna. NA af sjóntrefjum er skilgreint sem sinus hámarkshorns tíðni () TIR atviksljóssins í kjarnanum .a er eigindlegur mælikvarði á getu sjóntrefja til að einbeita ljósi og gefur einnig til kynna hversu auðvelt það er að para ljós í trefjarnar. Rúmfræði og samsetning sjóntrefja ákvarðar mengi stakra rafsegulsviða eða trefjarstillinga sem geta breiðst út í gegnum trefjarnar. Stillingarnar falla í tvo breiða flokka: geislaðir og gerðir stillingar. Ljós sem gefin er út fyrir tilgreint horn trefjar NA mun vekja geislunarstillingu.
Þessar stillingar bera orku úr kjarna og dreifa henni fljótt. Ljós sem gefin er út innan NA á trefjum framleiðir venjulega framkvæmdar stillingar sem eru bundnar við kjarna. Þessar stillingar breiða út orku meðfram trefjum, senda upplýsingar og kraft. Ef kjarninn í sjóntrefjum er nógu stór getur hann stutt marga leiðslustillingu á sama tíma, þ.e. fjölmín fjölgun. Þegar ljós er atvik í sjóntrefjum eru stillingarnar spenntar í mismiklum mæli eftir atviksskilyrðum (td inntak keiluhorn, blettastærð, axial miðstöð) og getur sýnt margs konar staðbundna dreifingu. Líkt og þversum leysir, hafa lægstu pöntunarstillingar ljósleiðara nærri gauss staðbundna dreifingu og hafa því marga af sömu kostum. Þetta er ástæðan fyrir því að það er oft gert ráð fyrir að það haldi smit á stakri stillingu í sjóntrefjum. Normaliseruðu tíðni breytu trefjar (einnig þekkt sem V-númerið) er mjög gagnlegur tæknilegur breytu sem tjáir fjölda stillinga á tiltekinni bylgjulengd byggð á NA trefjarins og radíus kjarna.
Mynd 2 Dæmigerð litrófsdemping í kvars trefjum (til vinstri). Þegar ljós ferðast meðfram trefjunum veldur dreifingin einstökum ljósum púlsum til að breikka á tímasvæðinu (efst til hægri). Dæmi um marga púls sem tákna straum af upplýsingabitum sem verða óþekkjanlegir vegna dreifingar eftir fjölgun (neðst til hægri).
Ljósstýringin sem fjölgar í gegnum sjóntrefjar rýrnar veldishraða með trefjarlengd vegna frásogs og dreifingartaps (sjá mynd 2). Demping er mikilvægasti þátturinn í ljósleiðarakerfi og hefur bein áhrif á stig merkisins sem hægt er að fá. Í NIR og VIS svæðum er litla frásog tap á hreinu kísil vegna hala frásogsbandanna í FIR og UV. Óhreinindi, sérstaklega vatn í formi hýdroxíðjóna, eru ríkjandi frásog í sjóntrefjum í atvinnuskyni. Nýlegar endurbætur á hreinsiefni trefja hafa dregið úr tapi á röð 0. 1 dB/km. Dreifingartap getur einnig leitt til dempunar í formi lítilla sveiflna í ljósbrotsvísitölu í trefjunum þegar trefjarnir eru læknaðir og kjarnaþvermál og rúmfræði eru óregluleg.
Bandbreidd ljósleiðara ákvarðar gagnaflutningshraða þess. Verkunarháttur sem takmarkar bandbreidd sjóntrefja kallast dreifing. Dreifing er víkkun ljóspúlsa sem eiga sér stað þegar þeir breiða út með trefjunum. Niðurstaðan er sú að einn púls teygir sig í annan og upplýsingar verða aðgreindar (sjá mynd 2).
Dreifing takmarkar bandbreidd og fjarlægð sem hægt er að senda upplýsingar um. Það eru tvær helstu tegundir dreifingar: dreifingu innan móta og dreifingu milli móta. Það eru tvær mismunandi gerðir af dreifingu innan-móta: krómatísk dreifing og dreifing á skautunarstillingu. Krómatísk dreifing er einfaldlega afleiðing brotsvísitölu efnis sem breytist með bylgjulengd. Dreifing skautunarstillingar er vegna rétthyrndra skautunarstillinga sem ferðast á mismunandi hraða í trefjunum vegna birefringence. Dreifing intermodal á sér stað vegna þess að mismunandi fjölgunarstillingar ferðast á mismunandi hraða. Þess vegna gildir dreifing intermodal aðeins um multimode trefjar.
Mynd 3 Polarization stjórnun í sjóntrefjum sem kveikt er með því að kreista trefjarnar úr mismunandi áttum.
Stuðningsstillingar með einum háttum sem samanstanda af tveimur rétthyrndum skautuðum stillingum. Þetta er afleiðing af ósamhverfu þversniðs trefjarkjarnans. Venjulega eru ytri álagið af handahófi og framkallað birefringence sem myndast hjálpar til við að trufla eða slembiraðast skautunarríkin. Sérhæfðar trefjar, kallaðar hlutdrægni sem verja trefjar, framleiða stöðugt birefringence mynstur yfir lengd þeirra. Þetta er náð með því að hámarka rúmfræði trefjarinnar og efnanna sem framleiða mikið magn af streitu í eina átt. Þessi stóra framkallaði belgringence ræður saman við handahófskennt birefringence, sem gerir kleift að viðhalda skautunarástandi við fjölgun innan trefjarinnar. Að stjórna skautunarástandi í sjóntrefjum er hliðstætt við stjórnun frjálsra rýmis með því að beita bylgjuplötu sem veldur því að áfanga tveggja rétthyrndra skautunsástands breytist. Þetta er náð með streitu framkallaðri birefringence trefjarinnar, sem veldur seinkun, sem leiðir til bylgjuleiðbeiningar bylgjuplata. Svipað skautunartæki, þar með talið trefjar kreppu sem snýst um trefjarnar, er sýnt á mynd 3. Með því að beita þrýstingi á ljósleiðarinn framleiðir línulega birefringence og myndar áhrifaríkan hátt ljósleiðara með seinkun sem er breytileg með þrýstingi.
