Z Wikipedii

Ten artykuł dotyczy optyki. Zobacz też: inne znaczenia tego słowa.

Mod jest charakterystycznym rozkładem pola elektromagnetycznego odpowiadającym danemu kątowi rozchodzenia się fal w falowodzie. Dla światłowodu mówi się o modach światłowodowych. Mody można interpretować jako efekt wzajemnej interferencji płaskich fal elektromagnetycznych odbijających się wielokrotnie od granicy ośrodków tworzących falowód. Matematyczną postać rozkładów pola odpowiadających poszczególnym modom można uzyskać rozwiązując równania Maxwella, lub wynikające z nich równanie falowe, z odpowiednimi warunkami brzegowymi narzuconymi na pole elektryczne i magnetyczne na granicy ośrodków. W światłowodzie takie równanie falowe ma nieskończoną ilość rozwiązań, leczy tylko skończona ich liczba odpowiada propagacji fal wzdłuż światłowodu, bez szybkiego zaniku pola wraz z przebytą odległością. Rozwiązania te nazywane są modami. Każdy z modów posiada odrębne własności, takie, jak prędkość propagacji, częstotliwość i długość fali, poprzeczne rozkłady pola elektromagnetycznego w ośrodku. Ponadto, w falowodzie płaskim, każdy z modów odpowiada określonemu kątowi (względem osi światłowodu) rozchodzenia się drgań elektromagnetycznych. O tym ile modów przenosi dany światłowód decyduje jego kształt i rozmiary poprzeczne (apertura numeryczna). Ich rozkład zależy od geometrii elementu prowadzącego promieniowanie, własności optycznych materiału rdzenia i płaszcza oraz od długości rozważanej fali. W zakresie danego modu zachowane są stałość poprzecznego rozkładu pola elektromagnetycznego i jego polaryzacji wzdłuż osi falowodu.

Mody możemy podzielić na:

• TE{ E_y, H₂, H_x } (Transverse Electric) - mody dla których wielkość pola elektrycznego wzdłuż kierunku rozchodzenia jest zerowa.
• TM{ H_y, E₂, E_x } (Transverse Magnetic) - mody dla których wielkość pola magnetycznego wzdłuż kierunku rozchodzenia jest zerowa.
• TEM (Transverse ElectroMagnetic) - mody dla których wielkość pól elektrycznego i magnetycznego wzdłuż kierunku rozchodzenia jest zerowa.
• Hybrydowe - mody nie spełniające powyższych warunków.

Stosuje się również inne, bardziej szczegółowe podziały modów ze względu na ich własności.

Większa ilość modów oznacza większą podatność na rozmycie przebiegającego przez światłowód pakietu falowego (odpowiadającego transmitowanemu sygnałowi) przy dużych odległościach. Rozmycie to, zwane dyspersją modową, spowodowane jest różnicami prędkości rozchodzenia się poszczególnych modów, w wyniku czego części sygnału (np. impulsu) związane z różnymi modami docierają do odbiornika w różnym czasie. Ogranicza to prędkość lub zasięg transmisji, gdyż za sprawą wspomnianych opóźnień, zbyt szybko powtarzane impulsy mogą na siebie zachodzić. W światłowodach wielomodowych zasięg transmisji, bez dodatkowych urządzeń przetwarzających i wzmacniających sygnał, ograniczony jest przez to do ok. 3000 metrów. W światłowodzie jednomodowym może biec tylko jeden mod - są to światłowody o wartości znormalizowanej częstotliwości V mniejszej od około 2,405. Powyżej tej wartości, światłowód jest wielomodowy. W światłowodach jednomodowych dyspersja modowa nie występuje, dzięki czemu szczególnie nadają się one do transmisji sygnałów telekomunikacyjnych na duże odległości.