Optinių skaidulų veikimo principas pagrįstas visu vidiniu šviesos atspindžiu, leidžiančiu optiniams signalams nukeliauti didelius atstumus be nuostolių. Toliau pateikiamas išsamus optinių skaidulų veikimo paaiškinimas:
1. Pagrindinė optinio pluošto struktūra
Optinės skaidulos paprastai susideda iš trijų sluoksnių:
Šerdis: Centrinė pluošto dalis, pagaminta iš stiklo arba plastiko su dideliu lūžio rodikliu. Optinis signalas pirmiausia sklinda per šerdį.
Apkala: Apgaubia šerdį ir turi mažesnį lūžio rodiklį, kad šviesa nepatektų iš šerdies.
Dengimas: Apsauginis sluoksnis už apvalkalo, kuris daugiausia apsaugo pluoštą nuo fizinių pažeidimų ir aplinkos veiksnių.
2. Visiško vidinio atspindžio principas
Pagrindinis optinio signalo perdavimo skaidulose principas yra visiškas vidinis atspindys. Kai šviesa sklinda iš šerdies su didesniu lūžio rodikliu į apvalkalą su mažesniu lūžio rodikliu, jei kritimo kampas yra didesnis nei kritinis kampas, šviesa iš šerdies nepateks. Vietoj to, jis visiškai atsispindės atgal į šerdį ties šerdies ir apvalkalo sąsaja. Per nuolatinius vidinius atspindžius optinis signalas gali būti perduodamas dideliais atstumais skaiduloje.
3. Šviesos sklidimo būdai
Priklausomai nuo pluošto tipo, optiniai signalai gali sklisti dviem pagrindiniais režimais:
Vieno režimo šviesolaidis: Vienmodio pluošto šerdies skersmuo yra labai mažas (paprastai 8-10 mikronų), todėl šviesa gali sklisti vienu režimu (keliu). Vienmodės skaidulos turi minimalią sklaidą, todėl yra tinkamos tolimojo didelio pralaidumo duomenų perdavimui, pavyzdžiui, metropoliteno tinklams (MAN) ir plačiosios zonos tinklams (WAN).
Daugi režimų pluoštas: kelių režimų skaidulų šerdis yra platesnė (paprastai 50 arba 62,5 mikronų), todėl šviesa gali sklisti keliais režimais (keliais). Kelių režimų skaidulos yra tinkamos naudoti nedideliais atstumais, tačiau kadangi šviesos signalai sklinda skirtingais keliais, jie gali atvykti skirtingu laiku, todėl signalas iškraipomas (modalinė dispersija). Todėl kelių režimų skaidulos paprastai naudojamos vietiniams tinklams (LAN) arba vidiniams ryšiams duomenų centruose.
4. Signalo slopinimas ir dispersija
Nors optiniai pluoštai gali efektyviai perduoti šviesos signalus, jie taip pat susiduria su kai kuriomis problemomis, susijusiomis su signalo slopinimu ir sklaida:
Silpninimas: Šviesai sklindant per pluoštą, ji palaipsniui silpsta, pirmiausia dėl priemaišų ir skaidulų sklaidos poveikio. Slopinimas riboja perdavimo atstumą, todėl tolimojo perdavimo metu dažniausiai naudojami optiniai stiprintuvai (pavyzdžiui, erbiu legiruoti skaiduliniai stiprintuvai) signalui sustiprinti.
Sklaida: Sklaida reiškia kintamą greitį, kuriuo skirtingų bangų ilgiai šviesa sklinda per skaidulą, todėl perdavimo metu šviesos signalas pasklinda. Sklaida turi įtakos signalo kokybei, ypač didelės spartos ryšiu, todėl norint išspręsti šią problemą, reikia dispersijos kompensavimo metodų.
Optinės skaidulos apriboja šviesos signalus šerdyje per visišką vidinį atspindį ir leidžia efektyviai perduoti duomenis dideliais atstumais. Dėl didelio pralaidumo, mažo slopinimo ir atsparumo trukdžiams jie yra pagrindinė perdavimo terpė šiuolaikiniuose ryšio tinkluose, plačiai naudojami didelės spartos interneto, tolimojo ryšio ir duomenų centrų sujungimo srityse.
