KWALIFIKACJA INF8 - STYCZEŃ 2016

PYTANIE NR 18.
Profil współczynnika załamania światła w światłowodzie gradientowym przedstawia rysunek
Ilustracja przedstawia cztery różne wykresy oznaczone literami A, B, C i D, które mogą reprezentować różne profile
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W światłowodzie gradientowym współczynnik załamania w rdzeniu nie jest stały: ma największą wartość na osi rdzenia i maleje stopniowo w kierunku granicy rdzeń–płaszcz (często w przybliżeniu parabolicznie). Taki profil "wygina" tory promieni i ogranicza dyspersję modalną w porównaniu ze światłowodem skokowym.

Pełne wyjaśnienie:

Światłowód gradientowy (GI, graded-index) to światłowód wielomodowy, w którym współczynnik załamania w rdzeniu zmienia się wraz z odległością od osi. Kluczową cechą jest to, że największy współczynnik załamania występuje w centrum rdzenia, a następnie maleje płynnie ku jego brzegowi, osiągając wartość zbliżoną do współczynnika załamania płaszcza.

W praktycznych opisach taki rozkład n(r) jest często przedstawiany jako krzywa zbliżona do paraboli (w zależności od modelu i technologii wykonania). Dzięki temu promienie biegnące dalej od osi poruszają się w obszarze o mniejszym n, więc mają większą prędkość fazową; kompensuje to ich dłuższą drogę i zmniejsza różnice czasów propagacji między modami. To jest główny powód, dla którego włókno gradientowe ma mniejszą dyspersję modalną niż włókno skokowe.

Typowe pomyłki przy takim zadaniu wynikają z porównania z włóknem skokowym (SI, step-index). W skokowym profilu n(r) jest w rdzeniu stały i zmienia się "skokowo" na granicy z płaszczem. W gradientowym nie ma takiego pojedynczego skoku wewnątrz rdzenia, tylko ciągła zmiana wartości n. Jeśli wśród wariantów odpowiedzi pojawia się wykres z płaskim odcinkiem w rdzeniu i ostrym przejściem, odpowiada on światłowodowi skokowemu, a nie gradientowemu.

Inne spotykane dystraktory to wykresy, w których n rośnie ku brzegowi rdzenia lub ma nieregularne "schodki". Nie oddają one idei GI: maksimum w centrum i monotoniczny spadek ku brzegowi. Przy rozwiązywaniu zadań egzaminacyjnych warto zawsze sprawdzić, co jest na osi poziomej (promień/odległość od osi) i czy przedstawiona zmiana dotyczy rdzenia, a nie np. całego przekroju wraz z płaszczem.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Światłowód gradientowy to zwykle włókno wielomodowe, w którym współczynnik załamania w rdzeniu zmienia się wraz z odległością od osi. Najwyższy jest w centrum, a potem stopniowo maleje ku brzegowi rdzenia, co zmniejsza dyspersję modalną.
Profil n(r) ma maksimum na osi rdzenia i płynnie maleje w kierunku granicy rdzeń–płaszcz. W wielu modelach jest zbliżony do krzywej parabolicznej. To odróżnia go od profilu skokowego, gdzie n w rdzeniu jest stałe.
Ponieważ promienie biegnące dalej od osi przechodzą przez obszary o mniejszym n, więc "idą szybciej", co częściowo kompensuje dłuższą drogę. W efekcie różnice czasów dojścia sygnału dla różnych modów są mniejsze niż w światłowodzie skokowym.
W skokowym współczynnik załamania w rdzeniu jest prawie stały i zmienia się skokowo na granicy z płaszczem. W gradientowym n w rdzeniu zmienia się stopniowo od środka ku brzegowi. Skutkiem jest zwykle lepsze pasmo w GI dla włókien wielomodowych.
Nie musi być idealnie paraboliczny; to często używane przybliżenie w zadaniach i modelach. Kluczowa jest cecha: najwyższe n w centrum rdzenia i gładki spadek ku jego brzegowi. Na egzaminie rozpoznaj głównie kierunek i ciągłość zmiany.
Jeśli wykres pokazuje płaski (stały) poziom n w całym rdzeniu i nagły skok na granicy rdzeń–płaszcz, to typowy profil skokowy. W gradientowym wewnątrz rdzenia widać wyraźną, ciągłą zmianę n wraz z promieniem.
n(r) oznacza, że współczynnik załamania n zależy od odległości r od osi światłowodu. Dla włókien gradientowych taka zależność jest zamierzona technologicznie, aby poprawić propagację w wielomodowym rdzeniu i ograniczyć rozmycie impulsów.
Najczęściej w instalacjach budynkowych i kampusowych na krótszych dystansach, gdzie liczy się łatwiejsze sprzęganie z nadajnikami i niższy koszt niż przy SMF. Profil gradientowy jest typowy dla wielu włókien MMF używanych w sieciach lokalnych.
Najczęstsze pomyłki to mylenie skokowego z gradientowym, ignorowanie osi wykresu oraz błędne założenie, że "gradient" oznacza wzrost n ku brzegowi. Pomaga zasada: w GI maksimum jest w środku, a dalej n maleje.
Opanuj definicje: rdzeń, płaszcz, włókno jednomodowe i wielomodowe, dyspersja oraz profile skokowy i gradientowy. Ćwicz rozpoznawanie wykresów n(r) i skutków fizycznych (np. dyspersja modalna). To typowe zadania na egzaminach zawodowych.
info

Około 51% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że taki profil "wygina" tory promieni i ogranicza dyspersję modalną w porównaniu ze światłowodem skokowym.

Źródła:

  • Gerd Keiser, "Optical Fiber Communications", 5th Edition, rozdział o typach włókien i profilach współczynnika załamania (graded-index vs step-index), Wiley, 2013
  • John M. Senior, M. Y. Jamro, "Optical Fiber Communications: Principles and Practice", 3rd Edition, sekcja o włóknach wielomodowych i profilu gradientowym, Pearson, 2009
  • Govind P. Agrawal, "Fiber-Optic Communication Systems", 4th Edition, część dotycząca propagacji w światłowodach i roli profilu n(r), Wiley, 2010

Materiały:

  • Podręcznik/fiszki: podstawy transmisji światłowodowej (włókna, dyspersja, tłumienie)
  • Notatki z wykładów o falowodach dielektrycznych i profilach n(r)
  • Zadania powtórkowe: rozpoznawanie wykresów profili skokowego i gradientowego

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego