قطر میدان مدی فیبر نوری
در مشخصه‌های مربوط به فیبر نوری موردی که علاوه بر قطر هسته و پوشش اهمیت دارد مبحث قطر میدان مدی فیبر نوری یا Mode Field Diameter (MFD) است. در این مقاله قصد داریم به بررسی مفهوم آن بپردازیم. هنگام اتصال دو فیبر به یکدیگر، لازم است علاوه بر یکسان بودن قطر هسته و پوشش، قطر میدان مدی آنها نیز باهم همخوانی داشته باشد. اگر برایتان جالب است در مورد این مفهوم اطلاعات بیشتری کسب کنید با ما همرا باشید…
قطر میدان مدی فیبر نوری
قبل از صحبت درباره‌ی معنا و مفهوم قطر میدان مدی، لازم است ابتدا نحوه‌ی توزیع و حرکت نور در فیبر نوری را بدانیم. همانطور که در مقالات قبل اشاره کردیم، انتقال اطلاعات در فیبرنوری از طریق انتقال نور در هسته‌ی فیبر نروی انجام می‌شود. اگر از سطح مقطع فیبر نوری به آن نگاه کنیم، نوری که در طول تار فیبر نوری تک مد حرکت می‌کند مشخصه‌ای گوسی، مطابق شکل زیر، خواهد داشت. که مطابق این توزیع، شدت نور در مرکز فیبر بیشترین مقدار است و به مرور که به سمت پوشش (cladding) حرکت می‌کنیم، شدت نور کاهش می‌یابد و به صفر میل می کند. همین نحوه‌ی توزیع نور باعث می‌شود تا نور داخل فیبر دارای یک مقطع موثر باشد که فقط در آن ناحیه می‌تواند اطلاعات را انتقال بدهد.
طبق تعاریف، قطر میدان مدی فاصله‌ای از مرکز فیبرنوری است که در آن فاصله نور منتشر یافته قابلیت حمل اطلاعات را دارد. این فاصله طبق تعاریف جایی است که شدت نور به شدت نور مرکز فیبر نوری می‌رسد. e همان عدد نپر است که با این حساب خواهد بود. یعنی به عبارتی قطر میدان مدی جایی خواهد بود که اندازه‌ی شدت نور برابر با 0.135 شدت نور ماکزیمم باشد. یا به زبان ساده‌تر، قطر میدان مدی قطری است که در نور به طور عملی در آن حرکت می‌کند. ممکن است برای شما سوال پیش بیاید که مگر نور داخل هسته حرکت نمی‌کند؟ هم بله، هم خیر. حقیقت این است که در فیبرهای تک مد بخشی از نور وارد پوشش (cladding) نیز می‌شود. البته این مقدار نفوذ نور به پوشش زیاد نیست و تغییری در اصول کار فیبر نوری ایجاد نمی‌کند. طبق استاندارد جهانی IEC 60793-2-50، قطر میدان مدی فیبرهای سینگل مد G.652 D (که رایج‌ترین فیبر مورد استفاده‌ی امروزی است) در طول موج ۱۳۱۰ نانومتر عموما بین ۸.۷ تا ۹.۵ میکرون است. این مقدار در طول موج ۱۵۵۰ نانومتر بیشتر است و به حدود ۹.۹ تا ۱۱ میکرون می‌رسد که بیشتر از قطر هسته که ۹ میکرون است می‌باشد.
در حقیقت قطر میدان مدی، مولفه‌ای است که با توجه به توزیع و شدت پرتوی نور عبوری از فیبر و طول موج کاری تعیین می‌شود.
شدت نور مرکز فیبر نوری می‌رسد. e همان عدد نپر است که با این حساب 
خواهد بود. یعنی به عبارتی قطر میدان مدی جایی خواهد بود که اندازه‌ی شدت نور برابر با 0.135 شدت نور ماکزیمم باشد. یا به زبان ساده‌تر، قطر میدان مدی قطری است که در نور به طور عملی در آن حرکت می‌کند. ممکن است برای شما سوال پیش بیاید که مگر نور داخل هسته حرکت نمی‌کند؟ هم بله، هم خیر. حقیقت این است که در فیبرهای تک مد بخشی از نور وارد پوشش (cladding) نیز می‌شود. البته این مقدار نفوذ نور به پوشش زیاد نیست و تغییری در اصول کار فیبر نوری ایجاد نمی‌کند. طبق استاندارد جهانی IEC 60793-2-50، قطر میدان مدی فیبرهای سینگل مد G.652 D (که رایج‌ترین فیبر مورد استفاده‌ی امروزی است) در طول موج ۱۳۱۰ نانومتر عموما بین ۸.۷ تا ۹.۵ میکرون است. این مقدار در طول موج ۱۵۵۰ نانومتر بیشتر است و به حدود ۹.۹ تا ۱۱ میکرون می‌رسد که بیشتر از قطر هسته که ۹ میکرون است می‌باشد.
اهمیت قطر میدان مدی
همانطور که هنگام اتصال دو فیبرنوری مهم است که اندازه‌ی هسته‌ی آنها یکسان باشد، برای داشتن انتقال با راندمان بالاتر نیز لازم است که قطر میدان مدی دو فیبر با هم برابر باشند. زیرا در غیر اینصورت بخشی از توان ممکن است از دست برود. هرچه قطر میدان مدی دو فیبر بهم نزدیک‌تر باشند، کوپلینگ بهتری بین دو فیبر اتفاق می‌افتد. پس لازم است که قبل از جوش یا فیوژن کردن دو فیبر، علاوه بر تک مد بودن و چند مد بودن آنها از مطابقت داشتن قطر میدان مدی آنها نیز مطمئن باشیم. قطر میدان مدی (MFD) فیبرهای نوری تولید یک کارخانه و برند مشترک اغلب یکسان اند و برای فیوژن کردن مشکلی ندارند.
امیدوارریم اطلاعات ذکر شده در این مقاله برای شما همراهان عزیز بانک فیبر نوری و شبکه مفید واقع شده باشند و شما را در راه‌اندازی بهتر پروژه‌های خود و همچنین افزایش اطلاعات خود در زمینه‌ی فیبر نوری یاری کنند. از همراهی شما صمیمانه سپاسگزاریم و منتظر نظرات و پیشنهادات شما در مورد این مطلب هستیم. ضمنا، اگر می‌خواهید در مورد موضوع خاصی اطلاعات بیشتری کسب کنید آن را با ما درمیان بگذارید تا در مقالات بعدی در مورد آنها صحبت کینم…
