【Photonics】Optical Fiber光纖 - Single Mode Fiber, Multi-Mode Fiber, Attenuation衰減, Dispersion色散

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Common

1. 速度 = 波長 * 頻率

2. 速度 = 光速 / 折射率

3. 能量 = 常數 * 頻率 (單指一顆光子)

   

   

4. 光強度、能量大小、光損失多寡，常使用 dB

Fiber 光纖

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Introduction

1. core(n大), cladding(n小)

   

2. Total Reflection 全反射

   • Snell’s Law 折射率公式：n₁Sinθ₁ = n₂Sinθ₂
   • Critical angle 臨界角
   • 下圖：n1 < n2

   

Single Mode, Multi-Mode

• Mode 模態：以特定角度的耦合進入光纖的光束

	SMF	MMF
光束	單一	多個
芯徑	8~10 μm	50~60 μm
衰減	小	大
色散	小	大
頻寬/訊號量	多	少
傳輸距離	長(10km)	短(2km)
應用	遠端通訊	區網、data center
光波長	1310, 1550nm	850, 1300nm
光源/雷射	昂貴	便宜
顏色	黃	綠/橙

衰減

1. 吸收
2. 散射
3. 不均勻
4. 彎曲
5. 熔接點

6. 兩種彎曲

   

   

補充：Dispersion 色散

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Introduction

1. 在相同介質中，不同波長的光，折射率也會不同

   • 速度 = 光速 / 折射率

   

2. 模間色散：入射角不同的光，所造成的色散

   

3. 影響：訊號失真

   

4. 色散 vs 衰減

   

Extensive 延伸閱讀

1. 多模光纖與單模光纖、相關介面說明

2. Optical Fiber Cable 光學纖維網絡線

3. NA 數值孔徑

4. Mechanical Splice 連接器、接續子

5. Fusion Splice 熔接

Reference 參考資料

1. Fiber 101
2. What’s the Difference Between Singlemode and Multimode Fiber Patch Cables?