Оболочка в волоконной оптике

Оболочка — это слой материала с более низким показателем преломления, покрывающий сердцевину оптоволоконного кабеля. Сердцевина оптоволоконного кабеля имеет более высокий показатель преломления, чем оболочка вокруг нее.

Показатель преломления среды:

Показатель преломления среды — это отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде.

где c — скорость света в вакууме, v — скорость света в среде, а n — показатель преломления среды.

Принцип передачи данных по оптоволоконным кабелям основан на явлении полного внутреннего отражения. Когда световой луч переходит из среды с более высоким показателем преломления в среду с более низким показателем преломления, он отклоняется от нормали. Нормаль — это перпендикуляр, опущенный на границу двух сред в точке, где луч света встречается с границей поверхности. Визуально:

Здесь α — угол падения, а β — угол преломления. Они математически связаны следующим образом:

С увеличением значения угла падения увеличивается и значение угла преломления. Это явление продолжается до тех пор, пока угол преломления (β) не станет равным 90 градусам. Если угол падения еще больше увеличить, световой луч отражается обратно в ту же среду, из которой он вышел. Это явление Полного Внутреннего Отражения.

Условие полного внутреннего отражения определяется выражением

Когда луч света касается границы поверхности, этот угол α называется критическим углом. Но когда свет отражается обратно в среду с более высоким показателем преломления, как показано на рисунке ниже:

Оболочка гарантирует, что оптические сигналы, передаваемые по оптоволоконному кабелю, остаются ограниченными сердцевиной и не рассеиваются при передаче сигнала на большое расстояние. Вот как оболочка помогает удерживать оптические сигналы в сердцевине:

Преимущества:

• Стекловолокно, типичный материал, из которого изготовлена сердцевина оптоволоконного кабеля, может иметь некоторые неровности, которые рассеивают оптический сигнал и уменьшают расстояние прохождения сигнала. Оболочка сводит это рассеяние к минимуму.
• Он обеспечивает дополнительную прочность и долговечность оптоволоконного кабеля.
• Использование оболочки позволяет значительно уменьшить диаметр жил.

Недостатки:

• Для сращивания и соединения двух оптоволоконных кабелей может потребоваться профессиональная помощь.
• Оптическое волокно может выйти из строя, если оболочка повреждена до определенной степени.

Таким образом, оболочка представляет собой оптически более редкий материал, окружающий оптически более плотную сердцевину оптоволоконного кабеля, чтобы использовать явление полного внутреннего отражения для лучшей передачи сигнала на большие расстояния.