Osnovna struktura optičkog vlakna
Golo vlakno optičkog vlakna obično je podijeljeno u tri sloja: jezgro, omotač i premaz.
Jezgra od vlakana i obloga se sastoje od stakla s različitim indeksima prelamanja, središte je stakleno jezgro sa visokim indeksom prelamanja (silicijum-dioksid dopiran germanijumom), a sredina je staklena obloga od silicijum dioksida sa niskim indeksom loma (čisti silicijum dioksid). Svjetlost ulazi u vlakno pod određenim upadnim uglom, a ukupna emisija nastaje između vlakna i omotača (jer je indeks prelamanja ovojnice nešto niži od jezgre), pa se može širiti u vlaknu.
Glavna funkcija premaza je da zaštiti optičko vlakno od vanjskih oštećenja, dok istovremeno povećava fleksibilnost optičkog vlakna. Kao što je ranije spomenuto, jezgro i obloga su napravljeni od stakla i ne mogu biti savijeni i lomljivi. Upotreba premaznog sloja štiti i produžava vijek trajanja vlakana.
Sloj vanjskog omotača dodaje se na negole vlakno. Osim što ga štiti, vanjski omotač različitih boja može se koristiti i za razlikovanje različitih optičkih vlakana.
Optičko vlakno je podijeljeno na jednomodno vlakno (Single Mode Fiber) i višemodno vlakno (Multi Mode Fiber) prema načinu prijenosa. Svjetlost ulazi u vlakno pod određenim upadnim uglom, a potpuna emisija se javlja između vlakna i obloge. Kada je prečnik mali, dozvoljeno je da prođe samo jedan pravac svetlosti, odnosno jednomodno vlakno; kada je prečnik vlakna veliki, svetlost se može dozvoliti. Injektirajte i propagirajte pod više upadnih uglova, ovaj put se zove višemodno vlakno.
Karakteristike prijenosa optičkih vlakana
Optičko vlakno ima dvije glavne karakteristike prijenosa: gubitak i disperziju. Gubitak optičkog vlakna odnosi se na slabljenje po jedinici dužine optičkog vlakna, u dB/km. Nivo gubitka optičkih vlakana direktno utiče na daljinu prenosa komunikacijskog sistema optičkih vlakana ili na udaljenost između relejnih stanica. Disperzija vlakana se odnosi na činjenicu da se signal koji prenosi vlakno prenosi različitim frekvencijskim komponentama i različitim komponentama moda, a brzine prijenosa različitih frekvencijskih komponenti i različitih komponenti moda su različite, što dovodi do izobličenja signala.
Disperzija vlakana se dijeli na disperziju materijala, disperziju valovoda i modalnu disperziju. Prve dvije vrste disperzije uzrokovane su time što signal nije jedne frekvencije, a druga vrsta disperzije je uzrokovana time što signal nije jednostruki mod. Signal nije jedan mod će uzrokovati disperziju moda.
Jednomodno vlakno ima samo jedan osnovni mod, tako da postoji samo materijalna disperzija i disperzija talasovoda, a nema modalne disperzije. Višemodno vlakno ima međumodnu disperziju. Disperzija optičkog vlakna ne samo da utječe na kapacitet prijenosa optičkog vlakna, već i ograničava udaljenost releja komunikacijskog sistema optičkih vlakana.
Jednomodno vlakno
Jednomodno vlakno (Single Mode Fiber), svjetlost ulazi u vlakno pod određenim upadnim uglom, a potpuna emisija se javlja između vlakna i obloge. Kada se prečnik skrati, dozvoljeno je da prođe samo jedan smjer svjetlosti, odnosno jednomodno vlakno; Centralno stakleno jezgro modnog vlakna je vrlo tanko, prečnik jezgre je generalno 8,5 ili 9,5 μm, i radi na talasnim dužinama od 1310 i 1550 nm.
Višemodno vlakno
Višemodno vlakno (Multi Mode Fiber) je vlakno koje omogućava višestruki vođeni način prijenosa. Prečnik jezgre multimodnog vlakna je generalno 50 μm/62,5 μm. Budući da je promjer jezgre multimodnog vlakna relativno velik, može omogućiti prijenos različitih načina svjetlosti na jedno vlakno. Standardne talasne dužine multimoda su 850nm i 1300nm respektivno. Postoji i novi standard za višemodna vlakna pod nazivom WBMMF (Wideband Multimode Fiber), koji koristi talasne dužine između 850nm i 953nm.
I jednomodno vlakno i višemodno vlakno imaju prečnik omotača od 125 μm.
Jednomodno vlakno ili višemodno vlakno?
Udaljenost prijenosa
Manji prečnik jednomodnog vlakna čini refleksiju čvršćom, dozvoljavajući samo jednom modu svetlosti da putuje, tako da optički signal može da putuje dalje. Kako svjetlost prolazi kroz jezgro, količina refleksije svjetlosti se smanjuje, smanjujući slabljenje i uzrokujući dalje širenje signala. Budući da nema međumodnu disperziju ili malu međumodnu disperziju, jednomodno vlakno može prenositi 40 kilometara ili više bez utjecaja na signal. Stoga se jednomodno vlakno općenito koristi za prijenos podataka na velike udaljenosti i široko se koristi u telekomunikacijskim kompanijama i provajderima kablovske televizije i univerzitetima, itd.
Višemodno vlakno ima jezgro većeg promjera i može prenositi svjetlost na više načina. U multimodskom prijenosu, zbog veće veličine jezgra, međumodna disperzija je veća, odnosno optički signal se brže „širi“. Kvalitet signala će biti smanjen tokom prijenosa na velike udaljenosti, tako da se višemodna vlakna obično koriste za kratke udaljenosti, audio/video aplikacije i lokalne mreže (LAN), a OM3/OM4/OM5 multi-mode vlakna mogu podržavati visoke -brzina prenosa podataka.
Širina pojasa, kapacitet
Širina pojasa se definiše kao sposobnost prenošenja informacija. Glavni faktor koji utječe na širinu pojasa prijenosa optičkih vlakana su različite disperzije, od kojih je najvažnija modalna disperzija. Disperzija jednomodnog vlakna je mala, tako da može prenositi svjetlost u širokom frekventnom opsegu na velike udaljenosti. Budući da će višemodno vlakno proizvoditi smetnje, smetnje i druge složene probleme, ono nije tako dobro kao jednomodno vlakno po propusnosti i kapacitetu. Najnovija generacija višemodnog propusnog opsega vlakana OM5 je postavljena na 28000MHz/km, dok je propusnost za single-mode vlakna mnogo veća.