Prawo Shnell'a - dotyczy zmian wskaźnika załamania promienia w zależności od kierunku padania promieni światła. Wraz z zwiększeniem
pochyłości kąta padania, kąt załamanego promienia wychodzącego zbliża się do wartości granicznej 90 stopni. Po przekroczeniu granicy promień wydostaje się z rdzenia włókna.
*Prawo Shnell'a opisowo:
-Jeżeli n1 > n2, to promień ugięty ugina się w stronę granicy
-Jeżeli n1 < n2, to promień ugięty ugina się w stronę normalnej
* Dzięki temu dla odpowiednio dużego kąta padania promień ugięty ślizga się po granicy ośrodków:
-Kąt krytyczny
gdy kąt ugięcia wynosi 90 stopni
-Jeżeli kąt padania dalej jest zwiększany, wtedy cała moc jest odbijana i nie ma promienia ugiętego
całkowite wewnętrzne odbicie
*Warunki zajscia całkowitego odbicia (CWO):
-n1>n2
-kąt padania odpowiednio duży
*Bez CWO propagacja w światłowodzie nie byłaby możliwa
nawet gdyby współczynnik odbicia był 99,99% to i tak moc by uciekała po kilku kilometrach
*Różnice między n1 i n2 są bardzo małe (rzędu 0,4%, bezwzględna wartość ok. 1,46

Aparatura numeryczna
- sinus kąta stożka akceptacji, tzn. maksymalnego kąta w stosunku do osi rdzenia włókna, pod którym światło wprowadzane do światłowodu nie będzie z tego włókna uciekać.
Wzór!!!
- posiadając aperturę numeryczną oraz długość fali można wyznaczyć znormalizowaną częstotliwość V
Wzór!!!

Indeks kroku
jest długością światłowodu, jaką promień przebywa bez odbić wewnętrznych


Budowa światłowodów
Rdzeń, płaszcz, powłoka lakierowa, wzmocnienie, płaszcz zewnętrzny

Mody światłowodu
*W ujęciu optyki geometrycznej mody to różne dopuszczalne promienie (drogi optyczne) wewnątrz światłowodu
-To implikuje, że widmo modowe jest ciągłe, w praktyce jest ono dyskretne
*Mody mogą być prowadzone lub wyciekające
-Zwykle ma się na myśli tylko prowadzone, bo wyciekające gubione są po kilku metrach
*Nieformalna definicja modów: konfiguracja pola elektrycznego wspierana przez strukturę falowodu
-każdy mod charakteryzowany jest przez własny współczynnik propagacji
*Światłowody dzielą się na:
-Jednomodowe
tylko jeden stabilny mod prowadzony
- Wielomodowe
wiele prowadzonych konfiguracji pola
*Ilość modów zależy od parametrów geometrycznych (głównie grubość rdzenia) i od profilu współczynnika załamania światła

Typy światłowodów
* światłowód jednomodowy
* światłowód wielomodowy gradientowy
* światłowód wielomodowy skokowy


Zjawisko dyspersji
Dyspersja modowa zależy od kąta padania światła na wejściu do rdzenia, co powoduje iż droga pokonana przez różne fale nie jest jednakowa. W wyniku czego mody docierają po różnym czasie do odbiornika
-*Zjawisko to ogranicza pasmo przenoszenia
-*Powoduje bardzo silną degradację jakości transmisji
zwykle głównie ograniczenie długości łącza wielodomowego
-*Występuje tylko w światłowodzie wielomodowym
Dyspersja chromatyczna
różne fale rozchodzą się w materiale z różną prędkością. Zależy to od długości fali i szerokości widma emitowanego światła. Czym szersze widmo, tym więcej promieni o różnej długości fali, czyli szybkość przemieszczania się ich w rdzeniu włókna. Powoduje to, iż docierają one do odbiornika w różnym czasie, pomimo tego, że są częścią tego samego impulsu.
-* Efektem tej dyspersji u odbiorcy jest poszerzenie sygnału i rozmycie w czasie pierwotnego kształtu impulsów sygnału.
Dyspersja falowa jest uzależniona od właściwości falowych rdzenia i płaszcza światłowodu. W wyniku czego dochodzi do częściowego przeniknięcia fali do płaszcza, a co za tym idzie do zmiany szybkości przesyłania fali w światłowodzie. Spowodowane jest to zmianą efektywnego współczynnika załamania światła.
Dyspersja polaryzacyjna (PMD) - w światłowodzie jednomodowym tak naprawdę propagują dwa mody a nie jeden
-światło ma dwie (prostopadłe do siebie) składowe polaryzacyjne
-stała propagacji dla obydsu składowych polaryzacyjnych jest nieco inna, więc propagują one z trochę inną prędkością

Okna transmisyjne
Tabelka na innej sciądze

Źródła światła w światłowodach
Diody LED
są źródłem światła spójnego, posiadają szeroki zakres emisji światła, szerokość pasma 850nm
1310nm. Charakteryzują się niewielką mocą emisji, natomiast kąt emisji kształtuje się na poziomie 90 stopni. Diody odznaczają się dużą żywotnością (rzędu 20-100 lat), niewrażliwością na zmiany temperatury i niską ceną. W przypadku wzrostu temperatury do 30 stopni żywotność ich skraca się jedynie 2
krotnie. Posiadają większą średnicę świecenia niż średnica światłowodu.

Lasery półprzewodnikowe
zwane również diodami laserowymi, są rozwiązaniem kompromisowym, w których na bazie struktury LED uzyskano parametry zbliżone do klasycznych układów laserowych. W przeciwieństwie do klasycznych laserów posiadają mniejszą moc emisji. Lasery półprzewodnikowe emitują stosunkową wąską szerokość pasma ok. 1 do 5nm.

Lasery
szerokość pasma ok. 4nm, wysoka moc emisyjna i mały kąt emisyjny około 30 stopni, powierzchnia świecenia porównywalna z rozmiarem światłowodu, żywotność uzależniona od warunków temperaturowych.

Odbiornik
*służy do wykrywania promienia świetlnego standardowo stosuje się jeden z dwóch typów detektorów:
-fotodiodę PIN
-fotodiodę lawinową APD
*W zależności od aplikacji dobiera się odpowiednie fotodetektory promienia laserowego, wśród których wyróżnia się trzy rodzaje materiałów detekcyjnych o różnorodnym podłożu: krzemowym, germanowym i tworzonym z arsenków