Одномодовое оптическое волокно (ООВ) является направляющей системой для распространения электромагнитных волн. Для их распространения по световоду используется явление полного внутреннего отражения на границе двух диэлектрических сред с коэффициентами преломления n₁ и n₂. Где  – коэффициент преломления для сердечника – среда распространения волны НЕ₁₁, ограниченная оболочкой с коэффициентом преломления , при этом n₁ < n₂.

Средой распространения и ограничения является особо чистое кварцевое стекло с различной концентрацией легирующих добавок для получения различных показателей преломления  и .

Определим относительное значение показателя преломления:

.       (13)

Подставим численные значения

По оптоволокну эффективно передаются только лучи, заключенные внутри телесного угла φ, величина которого обусловлена углом полного внутреннего отражения. Параметр световода, который характеризует выполнение данного условия называется числовая апертура (NA):

,      (14)

где  – апертурный угол – угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса падающего в торец волоконного световода при котором угол падения равен критическому углу;

 – коэффициент преломления среды, из которой луч попадает в световод (для воздуха ).

Подставим численные значения

.

.

Для ООВ диаметр сердечника выбирается таким, чтобы обеспечить условия распространения только одной моды НЕ₁₁. В этом случае, из условия одномодовой передачи, нормированная частота:

,      (15)

где  мкм – диаметр сердцевины ОВ;

 мкм – длина волны источника оптического излучения.

Подставим численные значения

.

Одномодовая передача реализуется на гибридной волне НЕ₁₁. Эта волна имеет нулевое значение корня бесселевой функции P_nm=0,000, следовательно, она не имеет критической частоты и может распространятся при любой частоте. Все другие волны имеют конечное значение частоты и они не распространяются на частотах ниже критической. Интервал значений P_nm, при которых распространяется лишь один тип волны НЕ₁₁ находится в пределах 0< P_nm<2,25. Поэтому при выборе диаметра сердцевины ОВ и выборе частоты передачи исходим из этого условия P_nm=2,25.

Определим критическую частоту, Гц, при которй распространяется лишь один тип волны НЕ₁₁:

,     (16)

где м/с – скорость света.

Подставим численные значения

 Гц.

Длину волны, излучаемую источником оптического излучения, определим по формуле:

.             (17)

Подставим численные значения

 м.

Вывод:

Чтобы волоконный световод имел одномодовый режим передачи необходимо:

1. Длина волны источника оптического излучения должна быть соизмерима с диаметром волоконного световода. .

2. Показатели преломления сердечника и оболочки (  и ) должны отличаться незначительно, что характеризует параметр . Для одномодового волокна . Полученная величина  удовлетворяет данному интервалу.

3. Для одномодового световода нормированная частота должна быть менее 2,405. Полученная величина  менее допустимой 2,405.

Таким образом, имеем одномодовый режим передачи, реализуемый на гибридной волне НЕ_11, с длиной передаваемой волны  мкм.