Valgusjuhe

Valgusjuhe on klaasist (harvemini läbipaistvast plastist) kiud, mille sees valgus levib täieliku sisepeegeldumise tulemusena.

Valgusjuhtme ehitus[muuda | muuda lähteteksti]

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.

Optiliste kiudude põhitüübid[muuda | muuda lähteteksti]

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).

Monomoodkiud[muuda | muuda lähteteksti]

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.

**Monomoodkiudude andmeid**
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

Valguskiirte kulg multimoodkius astmeliselt muutuva murdumisnäitaja korral;
peegelduvad ainult vastuvõtukoonuse (*acceptance cone*) piires langevad kiired

Multimoodkiud[muuda | muuda lähteteksti]

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.

Astmelises kius muutub murdumisnäitaja südamikult kattekihile üleminekul astmeliselt. Piirpinnalt lähtuvate erinevate lainete interferentsi tõttu on sumbumus suur, mistõttu signaali ülekanne on võimalik ainult mõnekümne või mõnesaja meetri kaugusele.
Gradientkiud valmistatakse sellisena, et materjali optiline tihedus väheneb sujuvalt kiu keskelt ääre poole; vastavalt muutub ka murdumisnäitaja kiu ristlõike ulatuses sujuvalt. Sel juhul koondub lainefront kiu keskele, nii et interferentsi ei teki ning sumbumus on väiksem.

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]

**Multimoodkiudude andmeid**
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