Valgusjuhe on klaasist (harvemini läbipaistvast plastist) kiud, mille sees valgus levib täieliku sisepeegeldumise tulemusena.
Valgusjuhe koosneb neljast osast. Keskel on südamik – peenike klaaskiud, mida läbib selle siseseintelt peegelduv valgus. Südamikku ümbritseb niisugusest optilisest materjalist kattekiht, mille murdumisnäitaja on väiksem kui südamikul. Seetõttu suundub valgusenergia südamiku ja kattekihi vahelisest piirikihist südamikku tagasi. Kattekihi peal on plastmatrjalist kaitsekate ja/või väliskate, mis kaitseb kiudu vigastuste ja niiskuse eest.
Kiudoptikas kasutatakse kiude südamiku läbimõõduga alates mõnest mikromeetrist kuni umbes ühe millimeetrini. Sõltuvalt kiu läbimõõdu ja valguskiire lainepikkuse vahekorrast saavad kius levida erinev arv võnkemoode.
Kui kiu südamiku läbimõõt on lähedane selles leviva valguskiire lainepikkusega, saab valgusjuhtmes levida ainult üks võnkemood. Niisugust valgusjuhet nimetatakse monomoodkiuks ehk ühemoodiliseks kiuks (ingl single-mode fiber, lühend SMF).
Suhteliselt jämedas kius võib lisaks põhimoodile olla paljude eri nurkade all sisenevate kiirte võnkemoode. Sel juhul on tegemist multimoodkiuga ehk hulkmoodilise kiuga (ingl multi-mode fiber, MMF).
Monomoodkius levivad eri sagedustega valguslained ühe moodina, s.t nende lainete ruumiline jaotus on ühesugune, ja valguskiir levib praktiliselt rööbiti kiu teljega.
Monomoodkius tüüpilise läbimõõduga 9 µm võib levida valgus lainepikkuste vahemikus 1,280…1,650 µm. Ribalaius on teoreetiliselt 53 THz, praktikas on saavutatud edastuskiirus 10 Tbit/s 100 km kaugusele.[1]. Sumbumus on väike, umbes 0,2 dB/km (seda põhjustavad pinnakonarused ja teatav neeldumine klaasis). Nende omaduste pärast kasutatakse peamiselt seda tüüpi optilist kiudu valguskaabli soontena.
Kategooria (ISO/IEC 11801) |
Edastuskiirus | Sumbumus (suurim kaugus) |
Läbimõõt: südamik/väliskate |
Valguskiire lainepikkus |
Valgusallikas |
---|---|---|---|---|---|
OS1/OS2 | 10 Gbit/s | 1,0 dB/km (10 km) |
9/125 µm | 1310 nm | Laser |
OS1/OS2 | 10 Gbit/s | 0,4 dB/km (40 km) |
9/125 µm | 1550 nm | Laser |
Kui kiu otsast sisenevad laseri või valgusdioodi tekitatud valguskiired sobiva nurga all (vastuvõtukoonuses), siis peegelduvad nad kiu sisepinnalt ja väljuvad kiu teisest otsast.
Multimoodkiude liigitatakse murdumisnäitaja muutumise seaduspärasuse järgi astmeliseks kiuks ja gradientkiuks.
Multimoodkiudu valmistatakse klaasist ja ka läbipaistvast plastist. Plastkiust valguskaablil on suurem sumbumus kui klaaskiust kaablil. Plastkaabli südamik koosneb tavaliselt polümetüülmetakrülaadist (PMMA), mis on kaetud fluoropolümeeriga.[2]
Valguskiire allikaks on peamiselt laser, jämedate kiude korral valgusdiood (LED), mis võimaldab edastuskiirust kuni 600 Mbit/s.[3]
Kategooria (ISO/IEC 11801) |
Edastuskiirus | Suurim pikkus | Läbimõõt: südamik/väliskate |
---|---|---|---|
OM1 | 0,1 Gbit/s | 2000 m | 62,5/125 µm |
OM1 | 1 Gbit/s | 300 m | 62,5/125 µm |
OM1 | 10 Gbit/s | 33 m | 62,5/125 µm |
OM2 | 10 Gbit/s | 82 m | 50/125 µm |
OM3 | 1 Gbit/s | 1000 m | 50/125 µm |
OM3 | 10 Gbit/s | 300 m | 50/125 µm |
OM3+ | 10 Gbit/s | 550 m | 50/125 µm |
OM3+ (OM4) | 40 Gbit/s | 100 m | 50/125 µm |
OM3+ (OM4) | 100 Gbit/s | … | 50/125 µm |