Qué es la fibra de índice graduado: cómo funciona y sus aplicaciones

Sabemos que la fibra multimodo también se conoce como fibra de índice de paso, donde la función de la posición radial es el índice de refracción, es decir, es estable en ciertas áreas y presenta saltos en ciertas posiciones. Por lo tanto, también se denominan fibras de índice de gradiente o fibras de índice de gradiente porque el índice de refracción cambia fácilmente en la dirección radial. Esto se puede lograr a través de técnicas de fabricación de fibra. El diseño de una fibra de índice graduado incluye una forma parabólica desde el eje de la fibra que está alejado de una determinada ubicación radial. Este artículo proporciona una descripción general de la fibra de índice de gradiente, cómo funciona y sus diferencias.

¿Qué es la fibra de índice graduado?

Definición: En las comunicaciones de fibra óptica, una fibra óptica de índice graduado tiene un índice de refracción. A medida que aumenta la distancia radial desde el eje de la fibra, el índice de refracción disminuye. Dado que las partes del núcleo están más cerca del eje de la fibra que la fibra tiene un índice de refracción alto en comparación con las partes cercanas al revestimiento, los rayos de luz seguirán trayectorias sinusoidales debajo de la fibra.

El índice de refracción que se usa con más frecuencia en una fibra de índice graduado es el parabólico, lo que provoca un reenfoque frecuente de las emisiones en el núcleo y reduce la dispersión modal. El diseño de la fibra óptica multimodo se puede realizar utilizando un índice de paso o un índice de gradiente.

La principal ventaja del índice de gradiente en comparación con el índice de paso es la fuerte reducción de la dispersión modal. Además, esta dispersión puede reducirse seleccionando un tamaño de núcleo más pequeño para formar una fibra monomodo de índice escalonado. Este tipo de fibra está regulada por la ITU (International Telecommunication Union) en la recomendación G.651.1.

Diagrama de fibra de índice de gradiente

Bajo ITU (Unión Internacional de Telecomunicaciones), también se conoce como G.651.1. Es un tipo de fibra donde la distancia radial aumenta y luego el índice de refracción disminuye lentamente. Por el contrario, lo que normalmente observamos es que una fibra G.652.D tiene un perfil de índice de refracción de índice escalonado. El esquema de fibras de índice de gradiente se muestra a continuación.

En la fibra de índice de gradiente, el índice de refracción del núcleo no es estable sino que disminuye lentamente desde su valor máximo (n1) en el centro del núcleo hasta su valor más bajo (n2) en la interfase núcleo-revestimiento que se muestra en la figura. la siguiente imagen. La intención principal del diseño de fibra de índice de gradiente es tener una reducción casi cuadrática y se examina a través del perfil α que viene dado por la siguiente fórmula.

En la ecuación anterior,

'ρ' es la posición radial

'a' es el radio del núcleo

'α' es el parámetro de perfil,

'Δ' es la diferencia entre el número de refracción relativo

∆ = n1²-n2²/2n1² = n1-n2/n1

Aquí, el parámetro como 'α' comprueba el perfil de índice y el perfil de la fibra de índice escalonado se mueve hasta el límite del gran 'α'. Una fibra de índice parabólico se comunica con α = 2.

Es muy fácil entender por qué la dispersión por trayectos múltiples y la intermodalidad están disminuidas en estas fibras. En el diagrama anterior, podemos observar que los tres rayos de la fibra se transmiten en diferentes caminos. Para rayos más angulares, el camino es más largo. Pero, la velocidad del rayo cambiará con la trayectoria debido a las diferencias en el índice de refracción.

Más precisamente, el haz que circula a lo largo del eje de la fibra toma el camino más corto pero sin embargo transmite lentamente porque el índice es principal a lo largo de este camino.

Alternativamente, los rayos en ángulo toman un camino amplio, aunque incluyen gran parte de su camino a través del índice de refracción bajo, por lo que viajan más rápido. Por lo tanto, es posible que todas las señales aparezcan en el extremo de la fibra al mismo tiempo, siempre que se seleccione una selección adecuada de α (perfil de índice de refracción).

Fibra multimodo de índice graduado

En este tipo de fibra, el diámetro del núcleo varía de 50 a 100 micrómetros. Cuando el núcleo tiene un gran diámetro, entonces permite que muchos rayos circulen en la fibra. A medida que la señal de luz viaja por la fibra, su comportamiento cambia con el tiempo a medida que viaja dentro de ella. Porque ya hemos comentado que el índice de refracción del núcleo en el eje es relativamente más alto que el de la otra parte.

Así, una vez permitida la señal luminosa, ésta viaja a través de la fibra, tras lo cual transmite desde el medio de baja densidad al medio de alta densidad. Así, la señal luminosa a pesar de ser reflejada, se refracta en el núcleo.

Por lo tanto, la luz transmitida se refracta y desvía constantemente. Así, en el caso de una fibra multimodo, las señales luminosas no viajan en línea recta, sino que siguen una trayectoria parabólica debido a la falta de uniformidad del índice de refracción en el núcleo.

Pero, algunos de los modos transmitirán en línea recta o tendrán una naturaleza parabólica débil. Por tanto, estas señales luminosas circularán lentamente debido a la evolución en regiones de alto índice de refracción respecto de las cuales siguen un camino fuertemente parabólico.
Las señales de luz que se propagan por toda la región comenzarán desde el eje que se mueve durante la zona de bajo índice de refracción y se transmitirán a largas distancias pero circularán rápidamente. Como resultado, el tiempo de circulación se reducirá en el otro lado de la fibra. Por lo tanto, todas las señales tomarán caminos diferentes. Esto elimina la probabilidad de propagación hacia el núcleo.

Diferencia entre el índice de pasos y la fibra de índice graduado

Las principales diferencias entre estas dos fibras se describen a continuación.

Fibra de índice de etapa	Fibra de índice de gradiente
En esta fibra, el índice de refracción del núcleo es estable en todo el núcleo.	En esta fibra, el índice de refracción del núcleo de la fibra de índice graduado es máximo al nivel del núcleo, el centro, luego decrece en la dirección de la interfaz núcleo-revestimiento.
La propagación de la luz es en zigzag.	La propagación de la luz es helicoidal.
Tiene poco ancho de banda	Tiene alto ancho de banda
Son dos tipos como monomodo y multimodo.	Es solo un tipo como la fibra multimodo.
En cada reflexión, el rayo cruza el eje de la fibra.	Los rayos en esta fibra no cruzarán el eje de la fibra.
El proceso de fabricación es fácil.	El proceso de fabricación es complejo.

Ventajas

los ventajas de la fibra de índice graduado Incluya lo siguiente

• Mediante el uso de esta fibra, se puede transmitir una gran cantidad de datos
• Comparar con el índice de paso, la distorsión es relativamente pequeña

Desventajas

los Las desventajas de la fibra de índice graduado incluyen lo que sigue

• Tiene menos eficiencia de acoplamiento ligero.
• Es caro en comparación con la fibra de índice escalonado.

Aplicaciones de la fibra de índice graduado

Las aplicaciones incluyen lo siguiente.

• Por lo general, la fibra multimodo de índice graduado se usa en aplicaciones LAN (redes de área local) de corta distancia y ancho de banda relativamente bajo que funcionan a 1 Gbps o menos.
• La fibra monomodo SMF o de índice escalonado se utiliza en aplicaciones de larga distancia y gran ancho de banda, como las redes troncales de los operadores.

Así, se trata de una descripción general de la fibra de índice de gradiente. Finalmente, a partir de la información anterior, se puede concluir que, en esta fibra, la señal de información que se transmite puede fluir bien y las posibilidades de dispersión también son menores en este caso. Aquí hay una pregunta para usted, ¿qué es la fibra óptica?