Залежно від кількості хвиль (мод), що поширюються на робочій частоті, волоконні світловоди поділяють на одно і багатомодові . Число мод залежить від співвідношення діаметра серцевини світловода та довжини хвилі та для оптичних волокон зі ступінчастим профілем показника заломлення розраховується за формулою.
α
– радіус серцевини волокна,
λ
– довжини хвилі світла,
Δ – відносна різниця показників заломлення.
Оскільки n 1 і n 2 мають дуже близькі значення, номінальна величина ∆ для більшості оптичних волокон знаходиться в межах
Перевагою одномодових волоконних світловодів є мала дисперсія (спотворення сигналів), велика інформаційно-пропускна здатність та дальність зв'язку. Одномодові системи є найбільш активно розвивається і, як і раніше, перспективним напрямом розвитку техніки передачі інформації.
У багатомодових волоконних світловодах імпульс на прийомі поширюється і спотворюється, що суттєво обмежує смугу частот, що передаються, і дальність передачі. Багатомодові волокна не використовуються для передачі інформації на великі відстані. Як правило приймально-передавачі, що працюють по багатомодових волокнах, обмежені дальністю до 500 метрів.
Для характеристик оптичного волокна важливе значення має профіль показника заломлення у поперечному перерізі. Якщо серцевина світловода має постійне за радіусом значення показника заломлення, такі оптичні волокна називаються світловодами зі ступінчастим профілем показника заломлення (спостерігається сходинка показника заломлення на межі розділу середовищ між серцевиною і оболонкою).
Також для боротьби з розширенням імпульсів (що особливо характерно для багатомодових волокон) розроблений інший тип волокна, який знайшов набагато ширше застосування в далекому зв'язку, - це оптичні волокна з градієнтним профілем показника заломлення . В оптичних волокнах із градієнтним профілем заломлення показник заломлення від центру серцевини до краю змінюється плавно.
Показник заломлення для оптичних градієнтних волокон описується наступною формулою
r
– поточний радіус ,
n
1
– найбільше значення показника заломлення серцевини,
g
– коефіцієнт, що визначає вид профілю показника заломлення
Одномодові волоконні світловоди можна розділити на наступні категорії:
- звичайні, або волокна з незміщеною дисперсією (SF), що випускаються для апаратури, що працює на довжині хвилі 1,31 мкм;
- волокна зі зміщеною дисперсією (DSF), що випускаються для роботи на довжині хвилі 1,55 мкм;
- волокна з ненульовою зміщеною дисперсією (NZDSF), призначені передачі мультиплексного хвильового сигналу в робочому діапазоні 1,53—1,56 мкм
Також розрізняють оптичні волокна з вирівняною оболонкою, показник заломлення якої відповідає показнику заломлення волоконних світловодів зі ступінчастим профілем та узгоджений з показником заломлення чистого кварцу (n = 1,4585), та вдавленою оболонкою, матеріал якої складається з двох зон.
Профілі показників заломлення оптичних волокон з незміщеною дисперсією:
а – з вирівняною оболонкою, б – із вдавленою оболонкою
В одномодових оптичних волокнах зі зміщеною дисперсією для складних профілів показника заломлення визначення діаметра серцевини є істотними труднощами, тому для таких волоконних світловодів вводиться поняття діаметра поля моди. Під полем моди розуміється область проходження світлового сигналу через поперечний розріз оптичного волокна. У цьому полі оптичний сигнал має мінімальне згасання і проходить вздовж оптичного волокна з мінімальними втратами потужності.
ω
0
– радіус поля моди
2ω
0
– діаметр поля моди
