Základní třídění optických vláken vychází z konstrukce jádra. Podle průměru jádra a profilu indexu lomu můžeme dělit vlákna na: SI – se skokovou změnou indexu lomu, GI – gradientní a SM – jednovidová. Jednotlivé druhy vláken mají i odlišné parametry. Kromě numerické apertury (která má vztah zejména k navázání optického signálu do vlákna), jsou pak další parametry (útlum a disperze), které omezují přenosové schopnosti optických vláken, zejména v datových komunikačních systémech. Zatímco útlum omezuje velikost přenášeného optického výkonu, disperze omezuje následkem časového rozšiřování přenášených optických impulsů rychlost přenosu dat vláknem.
Obr. 15: Dělení optických vláken
Historicky se vyvinuly tři druhy optických vláken, které se používají v informačních sítích:
- mnohovidová vlákna se skokovou změnou indexu lomu, (MMF SI);
- mnohovidová vlákna s gradientním průběhem indexu lomu (MMF GI);
- jednovidová (SMF).
Poloměr jádra a jeho index lomu mají rozhodující vliv na výsledné vlastnosti vlákna, zejména na šířící se množství vidů. S poloměrem jádra souvisí také numerická apertura vlákna a způsob navázání optického výkonu ze zdroje, kterým je obvykle luminiscenční nebo laserová dioda.
Šíření světla jednotlivými typy vláken
Optické vlákno typu MMF SI
(Step Index) je standardní vlákno se skokovou změnou indexu lomu. Jeho struktura je patrná z obr. 16.
Obr. 16: Mnohovidové vlákno – se skokovou změnou indexu lomu
Typický průměr jádra u tohoto typu vlákna je 50/125 μm, 62,5/125 μm s numerickou aperturou NA v rozmezí 0,3–0,6.
Šíření je založeno na úplném odrazu na rozhraní jádro – plášť (n1 > n2). Standardní vlnová délka je λ0= 0,85 μm. Struktura celoskleněného vlákna na obr. 16 může být upravena náhradou pláště a podpůrné struktury plastovým povlakem s n < n1, čímž vznikne vlákno PCS (Plastic Clad Silica). Přitom průměr jádra je až 100 až 150 μm. Výhodou je větší NA a nižší cena vlákna, nevýhodou pak je zejména stárnutí pláště, větší ztráty a nižší teplotní odolnost.
Gradientní optické vlákno MMF GI
Gradiend Index má speciální úpravu profilu indexu lomu jádra. Na obr. 17 je zobrazen typický profil tohoto vlákna s průměrem jádra 50 μm (používá se rovněž průměr 62,5 μm), NA = 0,18 + 0,24. Vlákno se využívá pro vlnové délky 850 a 1 300 nm.
Obr. 17: Mnohovidové vlákno s gradientním indexem lomu
Vícevidové vlákno s gradientní změnou indexu lomu
Jednovidové vlákno SMF
Single Mode je vlákno s malým poloměrem jádra, které vede pouze základní vid.
Obr. 18: Jednovidové vlákno SM
Jednovidové vlákno mívá průměr jádra 5–10/125 μm, a numerickou aperturu v rozmezí 0,08–0,15. S ohledem na numerickou aperturu a problémy s navázáním optického výkonu do jádra, je obvykle poloměr jádra vyšší – 8 μm. V jádru jednovidového vlákna není prostor pro existenci vyšších vidů.
Obr. 19: Typy vláken
Jednovidové vlákno