Valgusjuhe

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

Valgusjuhtme ehitus 
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
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
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.. 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.

Multimoodkiud
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.

Valguskiire allikaks on peamiselt laser,  jämedate kiude korral valgusdiood (LED), mis võimaldab edastuskiirust kuni 600 Mbit/s.

Vaata ka 
 Footonkristallist optiline kiud

Viited

Välislingid
  Fiber Optics Tech Consortium

Side
Optika