يمكن أن تستخدم كابلات الألياف الضوئية أحادية الوضع والألياف الضوئية متعددة الوضع توزيعًا تدريجيًا أو تدريجيًا للانكسار.

2022-01-13


في الاتصالات الضوئية بالألياف، يُعَدُّ الكابل الضوئي أحادي النمط كابلاً مُصمَّماً لنقل حزمة ضوئية واحدة (نمط واحد). ويتكوَّن أساساً من النواة والغلاف الطبقي 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 تُحتجَز معظم المجالات الكهرومغناطيسية داخل النواة وتنتقل عبرها. أما الطبقة المطلية فتؤدي وظيفة حماية الألياف من تآكل بخار الماء والتعرّض للخدوش الميكانيكية، وفي الوقت نفسه تزيد من مرونة الألياف. وغالبًا ما 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 متدرج تدريجي؛ أما ألياف الوضع الواحد فتُصمَّم في الغالب وفق توزيع انكسار متدرج. ولذلك، يمكن تقسيم ألياف السيليكا عمومًا إلى ثلاثة أنواع: ألياف وضع متعدد ذات انكسار متدرج، وألياف وضع متعدد ذات انكسار متدرج تدريجي، وألياف وضع واحد ذات انكسار متدرج. إن انتشار الموجات الكهرومغناطيسية الضوئية داخل الألياف الضوئية ينتمي إلى نمط التوجيه الدائري في الوسط؛ وعندما يحدث الانعكاس الكامل للضوء عند حدود الوسط، تُحصَر الموجة الكهرومغناطيسية داخل هذا الوسط، ويُطلق على هذه الظاهرة اسم «الموجة الموجهة» أو «النمط الموجه». وبالنظر إلى نمط معيّن من الموجات الموجهة وطول موجة التشغيل، توجد عدة حالات سقوط تحقق شرط الانعكاس الكامل، وتُسمَّى هذه الحالات «أنماطًا مختلفة للموجة الموجهة». وبناءً على نمط النقل، تُقسَم الألياف الضوئية إلى ألياف وضع متعدد وألياف وضع واحد؛ إذ يمكن لألياف الوضع المتعدد نقل عدة أنماط، في حين لا تستطيع ألياف الوضع الواحد، بالنسبة لطول موجة تشغيل محددة، 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 وسطياً قادراً على نقل العديد من الأوضاع، في حين لا تنقل الألياف أحادية الوضع إلا الوضع الأساسي فقط.