グレーデッドインデックスファイバーとは：動作とその応用

マルチモードであることはわかっています ファイバ ステップインデックスファイバーとも呼ばれ、半径位置の関数は屈折率です。つまり、一部の領域で安定しており、特定の位置でステップを示します。したがって、屈折率は半径方向で容易に変化するため、これらはグレーデッドインデックスファイバとしても知られています。これは、ファイバの製造技術によって実現できます。グレーデッドインデックスファイバの設計には、ファイバの軸から特定の半径方向の位置までの放物線形状が含まれます。この記事では、グレーデッドインデックスファイバの概要、動作、およびその違いについて説明します。

グレーデッドインデックスファイバーとは何ですか？

定義： に 光ファイバ通信 、グレーデッドインデックス 光ファイバ 屈折率があります。半径方向の距離がファイバー軸から増加すると、屈折率は減少します。コア部分はファイバの軸に近く、クラッドに近い部分に比べて屈折率が高いため、光線はファイバの下の正弦波レーンをたどります。

グレーデッドインデックスファイバで使用される最も頻繁な屈折率は放物線であり、コア内の放射の頻繁な再集束をもたらし、モード分散を低減します。マルチモード光ファイバの設計は、ステップインデックスを使用して行うことができます。それ以外の場合はグレーデッドインデックスを使用します。

ステップインデックスと比較したグレーデッドインデックスの主な利点は、モーダル分散内での大幅な減少です。さらに、この分散は、より小さなコアサイズを選択してシングルモードでステップインデックスファイバを形成することによって減らすことができます。この種のファイバーは、G.651.1推奨のITU（国際電気通信連合）によって規制されています。

グレーデッドインデックスファイバー図

ITU（国際電気通信連合）では、G.651.1としても知られています。これは、半径方向の距離が増加し、屈折率がゆっくりと減少するファイバーの一種です。対照的に、私たちが通常観察するのは、G.652.Dファイバーがステップインデックス屈折率のプロファイルを持っていることです。グレーデッドインデックスファイバの図を以下に示します。

グレーデッドインデックスファイバー

グレーデッドインデックスファイバでは、コアの屈折率は安定していませんが、コアの中心での最大値（n1）からコアクラッドの界面での最小値（n2）までゆっくりと減少します。次の画像。グレーデッドインデックスファイバを設計する主な目的は、ほぼ2次の縮小を行うことであり、次の式で与えられるαプロファイルによって調べられます。

グレーデッドインデックスファイバーフォーミュラ

上記の式では、

「ρ」は半径方向の位置です

「a」はコアの半径です

「α」はプロファイルパラメータです。

「Δ」は相対屈折数の差です

Δ= n1^二-n2^二/ 2n1^二= n1-n2 / n1

ここで、「α」のようなパラメータはインデックスプロファイルを検証し、ステップインデックスファイバのプロファイルは大きな「α」の境界に向かって移動します。放物線インデックスファイバはα= 2と通信します。

これらのファイバでマルチパス分散とインターモーダルが減少する理由は非常に簡単に理解できます。上の図では、ファイバー内の3つの光線が異なる経路を透過していることがわかります。より角度のある光線の場合、パスは長くなります。ただし、屈折率の違いにより、光線の速度は経路に沿って変化します。

より具体的には、ファイバーの軸に沿って循環するビームは最短のレーンを取りますが、インデックスがこのレーンに沿ってメインであるため、ゆっくりと透過します。

あるいは、角度の付いた光線は、低屈折率を通るレーンの大部分を含みますが、大きな経路をたどるので、より速く移動します。したがって、α（屈折率プロファイル）を適切に選択すれば、すべての信号がファイバの端に一度に現れる可能性があります。

グレーデッドインデックスマルチモードファイバ

このタイプのファイバでは、コアの直径は50〜100マイクロメートルの範囲です。コアの直径が大きい場合、多数の光線がファイバー全体に循環します。光信号がファイバ内を移動すると、ファイバ内を移動するときにその動作が変化します。軸でのコアの屈折率は、コアの他の部分と比較して比較的高いことをすでに説明したためです。

したがって、光信号が許可されると、光信号はファイバ内を循環し、その後、低密度媒体から高密度媒体に送信されます。そのため、光信号は反射されているにもかかわらず、コアで屈折します。

したがって、透過光は常に屈折して曲がります。したがって、マルチモードファイバーの場合、光信号は直線を追跡することによって循環するのではなく、コアの屈折率内の不均一性のために放物線を追跡します。

ただし、一部のモードは直線経路で送信されるか、放物線の性質が低くなります。結果として、これらの光信号は、高屈折率領域が高度に放物線状のレーンをたどる領域と比較して進行するため、ゆっくりと循環します。
領域全体に伝播する光信号は、低屈折率領域で移動し、長距離を透過する軸から離れますが、すばやく循環します。その結果、繊維の反対側で循環にかかる時間が短縮されます。したがって、すべての信号は異なるレーンを通過します。これにより、コアに広がる可能性がなくなります。

ステップインデックスとグレーデッドインデックスファイバーの違い

これら2つのファイバーの主な違いについては、以下で説明します。

利点

ザ・ グレーデッドインデックスファイバの利点 以下のものが含まれます

• このファイバーを使用することで、大量のデータを送信できます
• ステップインデックスと比較して、歪みは比較的小さいです

短所

ザ・ グレーデッドインデックスファイバの欠点は次のとおりです。 以下

• 光結合効率が低くなります。
• ステップインデックスファイバと比較してコストがかかります。

グレーデッドインデックスファイバのアプリケーション

アプリケーションには次のものが含まれます。

• 一般に、グレーデッドインデックスマルチモードファイバは、比較的狭い帯域幅および短距離アプリケーションで使用されます。 LAN （ローカルエリアネットワーク）1Gbpsで動作します。
• SMFまたはステップインデックスシングルモードファイバは、キャリアバックボーンなどの高BWおよび長距離アプリケーションで使用されます。

したがって、これはすべてについてです グレーデッドインデックスファイバーの概要 。以上のことから、このファイバでは、送信される情報信号を十分に循環させることができ、分散の可能性も少ないと結論付けることができます。ここにあなたへの質問があります、光ファイバーとは何ですか？