يُعَرَّفُ الطول الموجي الحرج λc بأنه أصغر طول موجي للضوء العامل يتيح للليف الضوئي تحقيق النقل أحادي الوضع.

2022-01-07


في الاتصالات الضوئية بالألياف، يُعَدُّ الكابل الضوئي أحادي النمط كابلاً مُصمَّماً لنقل حزمة ضوئية واحدة (نمط واحد). ويتكوَّن أساساً من النواة، والغلاف، والطبقة المُغَلَّفة.

تُعرف الألياف البصرية أحادية الوضع (Single-Mode Fiber، SMF)، أو ما يُشار إليها اختصارًا بـ «SM»، بأنها تتكون أساسًا من النواة والغلاف والطبقة المطلية؛ حيث تُصنَع النواة من مادة شديدة الشفافية، في حين يكون معامل انكسار الغلاف أقل بقليل من معامل انكسار النواة، مما يُحدث تأثيرًا مشابهًا لتأثير الموجّه الضوئي، بحيث تُحتجز معظم المجالات الكهرومغناطيسية داخل النواة وتنتقل عبرها. أما الطبقة المطلية فتؤدي وظيفة حماية الألياف من تآكل بخار الماء والتلف الناتج عن الاحتكاك الميكانيكي، كما تزيد من مرونة الألياف. وفي كثير من الأحيان تُضاف إلى خارج الطبقة المطلية غطاء بلاستيكي.

كابل ألياف بصرية أحادي النمط خارجي

يمكن أن تُصمَّم كابلات الألياف الضوئية أحادية الوضع وألياف الوضع المتعدد إما وفق توزيع انكسار متدرج أو وفق توزيع انكسار متدرّج؛ أما الألياف أحادية الوضع فتُصمَّم في الغالب وفق توزيع انكسار متدرّج. ولذلك، يمكن تقسيم الألياف الزجاجية السيليكا عموماً إلى ثلاثة أنواع: ألياف وضع متعدد ذات انكسار متدرّج، وألياف وضع متعدد ذات انكسار متدرّج متناقص، وألياف وضع أحادي ذات انكسار متدرّج. ويُعَدُّ انتقال الموجات الكهرومغناطيسية الضوئية داخل الألياف نوعاً من الموجّه الدائري للوسط؛ فعندما يحدث الانعكاس الكامل للضوء عند حدود الوسط، تُحصَر الموجة الكهرومغناطيسية داخل هذا الوسط، وتُسمَّى حينها بالموجة الموجهة أو النمط الموجي الموجه. وبالنظر إلى نمط موجي معين وطول موجة تشغيلي محدَّد، توجد عدة حالات سقوط تحقق شرط الانعكاس الكامل، وتُعرَف هذه الحالات بأنها الأنماط المختلفة للموجة الموجهة. وبناءً على نمط النقل، تُقسَم الألياف إلى ألياف وضع متعدد وألياف وضع أحادي. ويمكن لألياف الوضع المتعدد نقل عدة أنماط، في حين لا تستطيع ألياف الوضع الأحادي، بالنسبة لطول موجة تشغيل معيّن، إلا نقل نمط واحد فقط.

يُعَرَّفُ الطول الموجي الحرج λc على أنه أصغر طول موجي للضوء يعمل به الألياف البصرية بحيث يُمكِنُ تحقيق النقل أحادي الوضع فيها. وبعبارة أخرى، فعلى الرغم من استيفاء جميع الشروط الأخرى، فإنَّه ما زال من المستحيل تحقيق النقل أحادي الوضع إذا كان طول موجة الضوء لا يتجاوز الطول الموجي الحرج للألياف أحادية الوضع.

وفقاً لعدد أوضاع الانتقال في الألياف الضوئية، تُقسَّم الألياف الضوئية إلى ألياف متعددة الأوضاع وألياف أحادية الوضع. وفي طول موجي تشغيلي معيّن، تُعَدُّ الألياف متعددة الأوضاع موجِّهاً مادياً قادراً على نقل العديد من الأوضاع، في حين لا تنقل الألياف أحادية الوضع إلا الوضع الأساسي فقط.

التالي: