Valokuituviestinnässä MFD (Mode Field Diameter) on erittäin tärkeä parametri. Joten mikä on tarkalleen MFD? Lyhyesti sanottuna MFD on ilmaisin, joka mittaa säteen poikkileikkauksen leveyttä kuidussa, se näyttää optisen tehon jakautumisen kuidun päätypinnalla.
Kun valo kulkee yksimuotokuitua pitkin, säteen poikkileikkausprofiili on yleensä lähellä Gaussin sarvea. Tämän Gaussin intensiteettiprofiilin leveyttä kutsutaan moodikentän halkaisijaksi. MFD voidaan nähdä irradianssijakauman leveyden mittana, eli optisen tehon pinta-alayksikköä kohti. Se on samanlainen kuin vapaassa tilassa etenevän säteen halkaisijan mittaus, mutta sillä on omat ainutlaatuiset piirteensä.
MFD:n määritelmä perustuu tilan kentän säteeseen, joka on etäisyys, jolla sähkö- ja magneettikenttien voimakkuus laskee 1/e2 niiden maksimiarvosta (suunnilleen 0.135 tai {{4} },95 dB). Koska intensiteetti on verrannollinen kentän amplitudin neliöön, intensiteetti pienenee 1/e2 keskustasta tälle etäisyydelle. MFD on kaksi kertaa moodikentän säde ja heijastaa säteen jakautumista kuidussa.
Joten mitä hyötyä MFD:stä on valokuituviestinnässä? Ensinnäkin MFD liittyy läheisesti kuidun kytkentätehokkuuteen. Kun tulevan säteen profiili on lähempänä Gaussin muotoa, kuidun kytkentätehokkuus on suurempi. Jos tuleva valo on Gaussin ja sen säteen vyötäröhalkaisija on yhtä suuri kuin MFD, voidaan saavuttaa korkea kytkentätehokkuus. Tämä tarkoittaa, että optisissa kuituviestintäjärjestelmissä optisten signaalien lähetystehokkuutta voidaan optimoida säätämällä MFD:n kokoa järkevästi.
On tärkeää huomata, että MFD on yleensä hieman suurempi kuin kuidun ydin ja ulottuu hieman verhoukseen. Tämä johtuu siitä, että käytännön sovelluksissa kuidun ydin ei ole täysin puhdasta ja siinä on epäpuhtauksia tai vikoja. Siksi nämä tekijät vaikuttavat monitoimilaitteen kokoon.
Lisäksi eri optisilla kuiduilla, kuten yksimuotokuidulla ja ytimettömällä kuidulla, on erilainen MFD, mikä riippuu kuitujen suunnittelusta ja valmistustekniikasta. Yksimuotokuidun suunnittelu mahdollistaa vain yhden muodon valon läpäisemisen tietyllä aallonpituudella, sen MFD on pieni, yleensä muutamasta kymmeneen mikroniin. Ja ytimettömässä kuidussa on ytimettömän ominaisuudet keskellä, se on yleensä MFD suurempi kuin yksimuotokuitu.
Kaiken kaikkiaan MFD:llä on tärkeä rooli valokuituviestinnässä, MFD ei vaikuta vain optisten yksittäisten paritehokkuuteen ja lähetystehokkuuteen, vaan sitä käytetään myös lähtösäteen hajoamiskulman laskemiseen. Säätämällä monitoimilaitteen kokoa ja optimoimalla kuitusuunnittelua voimme saavuttaa tehokkaamman ja vakaamman optisen kuituviestinnän.