Techniklexikon

Single-Mode-Faser

Optik, Monomoden-Faser, Bezeichnung für einen Lichtleiter, bei dem im Gegensatz zu der Multi-Mode-Faser (Kerndurchmesser d gross gegen die Lichtwellenlänge) nur eine Mode, d.h. eine Feldverteilung ausbreitungsfähig ist. Auf Grund der einwelligen Ausbreitung ergibt sich eine eindeutige Phasenlage. Der Kerndurchmesser der Single-Mode-Faser liegt in der Grössenordnung der Wellenlänge l. Für die Anzahl der ausbreitungsfähigen Moden in einer Faser ist neben der Grösse des Kerndurchmessers besonders der Faserparameter  bestimmend. Hierbei ist n₁ die Brechzahl des Kernglases, welches von einem Mantelglas mit niedrigerer Brechzahl n₂ umgeben ist. Die numerische Apertur u einer nicht gekrümmten Faser ist gegeben durch . Je grösser V wird, also je kleiner l im Verhältnis zum Produkt aus Kerndurchmesser und numerischer Apertur wird, umso freier können sich die Moden ausbreiten. Für die Single-Mode-Ausbreitung gibt es eine Obergrenze mit V £ 2,405. Dieser Zahlenwert stellt die erste Nullstelle der Bessel-Funktion nullter Ordnung dar. Aus den Faserdaten d, n₁ und n₂ kann für die Monomoden-Ausbreitung die Grenzwellenlänge (cut-off-Wellenlänge) berechnet werden:

Für gekrümmte Fasern mit einem Krümmungsradius r gilt: