グレーデッドインデックスファイバー内で光線はどのように伝播するのでしょうか?
グレーデッドインデックスファイバーにおける光線の伝播
グレーデッド インデックス ファイバーでは、コアの屈折率が中心から外縁に向かって徐々に減少します。この独自の構造は、光線がファイバー内でどのように伝わるかに重要な役割を果たします。ステップ インデックス ファイバーでは、鋭い境界での全反射により光がジグザグの経路を進みますが、グレーデッド インデックス ファイバーでは、より湾曲した経路を通って光が導かれます。
屈折率の変化により、光線はファイバーを通過する際に徐々に曲がります。屈折率が高いファイバーの軸に近づく光線は、端に近い光線よりも遅く進みます。この現象は、屈折率の高い材料では光が遅く進むという光学原理によるものです。
その結果、さまざまな角度や位置でファイバーに入る光線は、直線ではなく正弦波の経路をたどる傾向があります。光線はさまざまな屈折率に遭遇すると連続的に屈折するため、ファイバーのコア内に閉じ込められたままになります。このメカニズムにより、光パルスが時間の経過とともに広がるモード分散が効果的に低減され、より長い距離にわたって光信号をより効率的に伝送できるようになります。
グレーデッドインデックスファイバーの利点
- 分散の低減:屈折率の段階的な変化によりパルスの拡散が最小限に抑えられ、データ伝送速度が向上します。
- 信号品質の向上:より厳密なパルスグループ化を維持することにより、グレーデッド インデックス ファイバーは送信信号の品質と整合性を向上させます。
- より長い伝送距離:効率的な伝播メカニズムにより、信号再生を必要とせずにより長い距離をサポートします。
全体的に、グレーデッド インデックス ファイバーの独自の伝搬特性により、高帯域幅と長距離通信を必要とするアプリケーションに非常に適しています。