با توجه به حالت های مختلف توزیع ضریب شکست ، الیاف چند حالته را می توان به الیاف چند حالته مرحله ای و الیاف چند حالته نوع تدریجی تقسیم کرد. به دلیل اصول مختلف کار آنها ، تفاوت هایی در کاربردهای آنها وجود دارد.
اصل کار و کاربرد الیاف چند حالته از نوع مرحله
توزیع یکنواخت ضریب شکست در فیبر نوع مرحله وجود دارد. از آنجا که ضریب شکست در روکش ها کم است ، به عبارتی ، ضریب شکست هسته بالاتر از روکش ها است ، بنابراین ضریب شکست در مرز بین هسته و روکش ها به شدت کاهش می یابد ، بنابراین یک مرحله تشکیل می شود. برای الیاف چند حالته نوع مرحله ، نور مطابق با اصل بازتاب کل در امتداد محور فیبر منتشر می شود. در این میان ، مسیرهای انتقال نور به فیبر نوری با زاویه برخورد مختلف متفاوت است. اگرچه نور اتفاقی با همان سرعت در انتهای ورودی منتقل می شود ، اما رسیدن به انتهای خروجی زمان متفاوتی می برد و در نتیجه باعث پراکندگی زمان می شود که منجر به گسترش جدی پالس می شود که اصطلاحاً پراکندگی بین حالت است .
از آنجا که ارتباطات دیجیتال از پالس های نوری برای سیگنال زدن در امتداد فیبرهای نوری استفاده می کنند ، پراکندگی معین باعث می شود که پالس ها در حین حرکت با فیبر به شدت پهن شده و پخش شوند. فیبرها هر چه حالت بیشتری داشته باشند ، ضربان های بیشتری را برای راه رفتن دارند. این همچنین پهنای باند فیبر چند حالته حالت گام را بسیار محدود می کند. علاوه بر این ، پراکندگی بین حالت برای ارتباط فیبر نوری مناسب نیست. برای سیستم فیبر نوری دیجیتال ، هنگامی که پراکندگی جدی باشد ، منجر به همپوشانی پالس ها می شود ، که منجر به ISI و افزایش BER می شود. بنابراین ، پراکندگی فیبر نوری نه تنها بر توانایی انتقال فیبر نوری تأثیر می گذارد ، بلکه فاصله رله سیستم ارتباطی فیبر نوری را نیز محدود می کند. به دلیل این محدودیت ها ، چند حالت فیبر استپ اغلب با هزینه نسبتاً کم در سیستم های ارتباطی در مسافت های کوتاه (طی چند کیلومتر) و در سرعت های پایین (کمتر از 8 مگابایت در ثانیه) استفاده می شود.
اصل کار و کاربرد الیاف چند حالته مخروطی
ضریب شکست الیاف مخروطی طبق یک قانون خاص به طور مداوم تغییر می کند و یکنواخت نیست. ضریب شکست الیاف مخروطی بزرگترین در محور الیاف و کوچکترین در نزدیکی مرز روکش است. به عبارت دیگر ، ضریب شکست فیبر مخروطی با افزایش شعاع هسته کاهش می یابد. در یک الیاف گرادیان ، تغییر در ضریب شکست باعث شکست می شود ، اما انعکاس کامل ایجاد نمی کند و هنگامی که نور به مرز روکش (با حداقل ضریب شکست) منتقل می شود ، فیبر دوباره به محور فیبر شکسته می شود.
برای الیاف چند حالته مخروطی ، نور به صورت نوسان سینوسی به جلو حرکت می کند. درست مانند فیبر چند حالته نوع مرحله ، نور مختلف در مسیرهای مختلف فیبر چند حالته درجه بندی شده منتشر می شود. در این میان ، سرعت انتشار نور متفاوت است ، زیرا سرعت نور با ضریب شکست هسته فیبر تغییر خواهد کرد. هرچه نور از محور فیبر دورتر باشد ، سرعت آن بیشتر خواهد بود. به عبارت دیگر ، هر چه ضریب شکست کمتر باشد ، سرعت انتشار بیشتر است. در همان زمان ، الیاف چند حالته مخروطی دارای اثر تمرکز خودکار است و پرتوهای مربوطه در زوایای مختلف برخورد در همان نقطه متمرکز می شوند و تاخیر زمانی این اشعه ها تقریبا برابر است. به همین دلیل ، پراکندگی بین حالت را می توان تا حد زیادی کاهش داد ، به طوری که پهنای باند فیبر چند حالته مخروطی بیشتر از فیبر چند حالته مرحله ای است. در نتیجه ، اکثر الیاف چند حالته امروزه مخروطی هستند. در مقایسه با الیاف چند حالته گام ، الیاف چند حالته مخروطی معمولاً در سیستم های ارتباطی با فاصله متوسط (10 ~ 20 زبانه) و سرعت انتقال نسبتاً زیاد (34 ~ 140 مگابایت بر ثانیه) استفاده می شود و در نتیجه هزینه بالاتری را به همراه دارد.
