Wymiary i tłumienność włókna

Średnicę światłowodu określa się w mikronach, podając zarówno średnicę rdzenia, jak też powłoki zewnętrznej. Średnica rdzenia światłowodów jednomodowych wynosi od 4 do 10 µm (typowo 9 µm), przy średnicy powłoki ­zewnętrznej do 125 µm. Dla światłowodów wielomodowych, o skokowym (jednorodna struktura rdzenia) lub gradientowym (rdzeń niejednorodny) współczynniku załamania, średnica rdzenia mieści się w zakresie 50–100 µm, przyjmując typowo jedynie dwie wartości: 50 µm lub 62,5 µm. Dla takich światłowodów średnica zewnętrzna płaszcza zależy od struktury wewnętrznej i wynosi: od 125 do 140 µm dla światłowodów ze współczynnikiem gradientowym oraz od 125 do 1050 µm dla światłowodów ze skokowym współczynnikiem załamania światła.

Najczęściej spotykana, znormalizowana średnica zewnętrzna płaszcza światłowodu wynosi 125 µm, a średnica z pokryciem lakierowym 250 µm. Przykładowo: powszechnie stosowany światłowód rekomendowany dla interfejsu FDDI (Fiber Distributed Data Interface) to wielomodowy światłowód 62,5/125, co oznacza, że rdzeń ma średnicę 62,5 µm, przy zewnętrznej powłoce płaszcza 125 µm. W celu uzyskania transmisji jednomodowej stosuje się włókno optyczne z rdzeniem o odpowiednio małej średnicy – porównywalnej z długością fali świetlnej – eliminując możliwość powstawania modów wyższego rzędu. W praktyce oznacza to, że w rdzeniach o średnicy 4–10 µm możliwa jest propagacja tylko jednego modu dla promieni świetlnych w drugim (1310 nm) i trzecim (1550 nm) oknie. Pozwala to na przesyłanie sygnałów optycznych w pasmie o szerokości do 100 GHz, głównie z przeznaczeniem dla łączności długodystansowej.

Najbardziej istotną cechą włókna jest jego tłumienność, czyli strata energii optycznej wzdłuż osi włókna, określana jako tłumienność jednostkowa. Tłumienność jednostkowa wyrażana w dB/km określa wielkość strat absorpcyjnych na wszelkiego rodzaju domieszkach i zanieczyszczeniach w materiale rdzenia oraz na skupiskach jonów OH- i pierwiastków metali, będących produktem ubocznym w procesie tworzenia włókna. Charakterystyka częstotliwościowa światłowodu wyróżnia cztery zakresy o obniżonej tłumienności, tzw. Okna optyczne odpowiadające długości podczerwonej fali świetlnej: l=850 nm, 1310 nm, 1550 nm oraz 1625 nm (1,625 mm).

Spośród wielu składników tłumienności największe straty w budżecie mocy optycznej powodują: absorpcja chromatyczna (nazywana niekiedy materiałową) i rozpraszanie Rayleigha. W seryjnie produkowanych włóknach światłowodowych uzyskuje się (w przybliżeniu) następujące charakterystyczne tłumienności w kolejnych oknach optycznych: I okno – 0,7 dB/km, II okno – 0,4 dB/km oraz III i IV – ok… 0,16–0,20 dB/km.