Материал подготовлен Анастасией Джарты
Оптоволокно может иметь различные профили показателя преломления. Свет может удерживаться в волокне за счёт отражения на границе воздух - стекло, но такие волокна используются только в декоративных осветителях.
Самый простой профиль показателя - прямоугольный, где показатель преломления постоянен в пределах сердцевины волокна (верхнее и нижнее волокно на рисунке), и выше, чем в оболочке. Волокна этого типа называются волокнами со ступенчатым профилем показателя преломления.
Для расчетов в волоконной оптике часто используют упрощенный ступенчатый профиль показателя преломления, даже при том, что стандартные методы производства часто приводят к существенным отклонениям в простых ситуациях. В частности, основной причиной сильного снижения профиля показателя преломления в центре является испарения примесей в период осаждения заготовки (предполагается, что выполнение производится с химическим осаждением паров). Для профилей, отклоняющихся от ступенчатого профиля показателя преломления, шаг профиля эффективного показателя может быть определен так, что свойства аналогичны свойствам реального показателя профиля.
Световые моды, распространяющиеся в волокне со ступенчатым профилем показателя преломления волокна могут быть описаны одной из бесселевых функций, умноженной на экспоненциальный множитель фазы ехр(i β z) (с постоянной распространения β) для описания продольного изменения фазы. Что касается радиальной зависимости, напряженность поля в ядре пропорциональна нулевой функции Бесселя первого рода, а описание моды в оболочке волокна дается модифицированной функцией Бесселя второго рода. Функция, описывающая интенсивность электрического поля моды и ее первой производной всегда непрерывна на границе сердцевины и оболочки.
Различные параметры волокна, в частности, числовая апертура и количество V, изначально определены только для ступенчатым профилем показателя преломления волокна, хотя эффективные значения иногда используются и для других типов волокон. Для больших V значений, число мод пропорционально V2.
Отклонения от ступенчатого профиля показателя преломления могут возникнуть в результате определенных методов изготовления волокна. В некоторых случаях, такие особенности, намеренно используются для достижения определенных оптических свойств. Например, в области со сниженным показателем преломления сердцевины и оболочки можно ввести дополнительные волны отсечки, при превышении которого распространения потери становятся очень высокими.
