階躍折射率光纖和漸變折射率光纖的區別

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光纖技術是指利用高質量的玻璃或塑膠材料以光脈衝形式傳輸資訊的技術。它看起來像一根透明的細絲。在本文中，我們將深入瞭解光纖、其型別以及它們之間的區別。因此，讓我們從光纖的定義開始。

什麼是光纖？

光纖是一種細而靈活的玻璃或塑膠材料，用於以光的形式傳輸資訊。玻璃或塑膠作為介質，允許資訊在極短的時間內傳輸到很遠的距離。

光纖的組成部分

可能存在不同數量的玻璃纖維。在它的結構中，我們有以下主要部件

• 纖芯

• 包層

• 緩衝層

• 外套層

包層覆蓋著玻璃纖維的纖芯。為了保護包層，我們有緩衝層。作為最終覆蓋，光纖對每根光纖都有外套層。藉助全內反射過程，光存在於纖芯層中。這個過程以不同的角度反射纖芯和包層中的光，使光纖能夠承載大量資料，而不會造成大的損耗或干擾。這就是光纖如何承載大量資訊的方式。

光纖因其高速傳輸速度和更大的頻寬而被廣泛使用。它們通常用於電信、網際網路連線、有線電視和電話。例如，谷歌在其 Google Fiber 服務中使用光纖，為全球使用者提供高速網際網路。

光纖的型別

根據模式數和折射率，光纖分為兩種型別。這兩種型別如下

• 單模光纖 - 這種型別的光纖只有一條路徑或模式來傳輸光訊號。

• 多模光纖 - 這種型別的光纖提供多種模式或路徑，可以同時傳輸多束光線。

在多模光纖中，我們還有另外兩種型別

• 階躍折射率光纖

• 漸變折射率光纖

這兩種型別多模光纖是基於折射率分佈的。現在，我們將詳細討論這兩種型別。

什麼是階躍折射率光纖？

在階躍折射率光纖的情況下，纖芯和包層的折射率是固定或恆定的。光線穿過光纖並在纖芯-包層邊界發生的每次反射中穿過光纖軸線。在階躍折射率光纖的情況下，光波根據全內反射現象以鋸齒形傳播。

光纖的入射光和輸入光到達光纖輸出端的時間存在差異。這種差異稱為模態色散。由於這種效應，光脈衝嚴重展寬並在沿光纖傳播時進一步擴散。數字通訊使用這些光脈衝透過光纖的長度進行長距離通訊。

當光脈衝在光纖中傳輸多種模式時，由於色散效應，它會進一步擴散。因此，其頻寬會降低。

階躍折射率會導致以下不同的限制

• 階躍折射率中的色散效應會導致脈衝之間的干擾，從而降低光纖的傳輸容量。

• 由於這種效應，誤位元速率也會增加，這對階躍折射率光纖沒有幫助。

• 由於色散效應，數字通訊的距離也會受到階躍折射率光纖的影響。

由於這些限制，階躍折射率光纖用於需要短距離通訊的場合。階躍折射率光纖提供較低的速度，並且成本較低。

什麼是漸變折射率光纖？

在漸變折射率光纖的情況下，纖芯表面的折射率比纖芯-包層表面略高。它從纖芯表面到纖芯-包層表面逐漸減小。為了更清楚地說明，我們應該說，它從中心減小。

在這裡，折射率變化的過程會導致折射，而不是階躍折射率模式中的全內反射。因為當光以較低的折射率進入時，它會折回光纖軸線。因此，由於折回特性，不會產生全內反射。

您可以看到光以正弦波的形式傳播。由於折射率的變化，光速也會發生變化。當光遠離中心移動時，其速度會增加更多。對於長距離，速度差異可以忽略或補償。因此，在漸變折射率光纖中，模態色散被抵消或大大降低。因此，與階躍折射率光纖相比，漸變折射率光纖具有更大的頻寬。

與階躍折射率光纖相比，漸變折射率光纖可用於中長距離，並具有更高的速度。

階躍折射率光纖和漸變折射率光纖的區別

階躍折射率光纖和漸變折射率光纖之間的重要區別在以下表格中給出

引數	階躍折射率光纖	漸變折射率光纖
定義	階躍折射率光纖提供恆定的折射率，並利用全內反射工作。	漸變折射率光纖在纖芯和纖芯-包層邊界提供不同的折射率，並利用折回反射工作。
頻寬	階躍折射率光纖提供較小的頻寬。	漸變折射率光纖提供更大的頻寬。
模態色散的影響	階躍折射率光纖受到色散模式的嚴重影響，並且在中繼功能方面存在限制。	漸變折射率光纖減少或消除了色散模式的影響，並提供更大的頻寬。
纖芯直徑	階躍折射率光纖的直徑為 50-200 µm。	漸變折射率光纖的直徑約為 55 µm。
成本	由於製造工藝簡單，階躍折射率光纖的成本較低。	由於製造工藝複雜，漸變折射率光纖的成本較高。
通訊距離	階躍折射率光纖用於較短距離，並提供較低的速度。	漸變折射率光纖用於中長距離，並提供比階躍折射率光纖更高的速度。
工作速度	階躍折射率光纖提供較低的工作速度。	漸變折射率光纖提供更高的工作速度。
資料波形	階躍折射率光纖為光傳輸提供鋸齒形路徑。	漸變折射率光纖為光波傳播提供平滑的正弦波形路徑。
脈衝展寬	在階躍折射率光纖中，發生更多的脈衝展寬。	在漸變折射率光纖中，對於長距離，脈衝展寬相對較小。

結論

由於光纖優於銅線和其他型別的訊號傳輸介質，因此它在現代通訊系統中得到了廣泛的應用。我們已經徹底閱讀了它的型別以及它們之間的關鍵區別。從以上討論可以清楚地看出，階躍折射率光纖用於短距離通訊，而漸變折射率光纖更適合於高速長距離通訊。