Základní struktura optického vlákna

Holé vlákno optického vlákna je obvykle rozděleno do tří vrstev: jádro, plášť a povlak.

Vláknité jádro a plášť jsou složeny ze skla s různými indexy lomu, středem je skleněné jádro s vysokým indexem lomu (silika dopovaná germaniem) a uprostřed je plášť z křemičitého skla s nízkým indexem lomu (čistý oxid křemičitý). Světlo vstupuje do vlákna pod specifickým úhlem dopadu a k celkové emisi dochází mezi vláknem a pláštěm (protože index lomu pláště je o něco nižší než jádro), takže se může ve vláknu šířit.

Hlavní funkcí povlaku je ochrana optického vlákna před vnějším poškozením a zároveň zvýšení pružnosti optického vlákna. Jak již bylo zmíněno dříve, jádro a plášť jsou vyrobeny ze skla a nelze je ohýbat a být křehké. Použití potahové vrstvy chrání a prodlužuje životnost vlákna.

K neobnaženému vláknu je přidána vrstva vnějšího pláště. Kromě ochrany lze vnější plášť různých barev použít také k rozlišení různých optických vláken.

Optické vlákno se dělí na jednovidové vlákno (Single Mode Fiber) a multimódové vlákno (Multi Mode Fiber) podle režimu přenosu. Světlo vstupuje do vlákna pod specifickým úhlem dopadu a mezi vláknem a pláštěm dochází k plné emisi. Když je průměr malý, může procházet pouze jeden směr světla, to znamená jednovidové vlákno; když je průměr vlákna velký, může být povoleno světlo. Injektujte a šíříte se pod více úhly dopadu, tentokrát se tomu říká vícevidové vlákno.

Přenosové charakteristiky optických vláken

Optické vlákno má dvě hlavní přenosové charakteristiky: ztrátu a rozptyl. Ztráta optického vlákna se vztahuje k útlumu na jednotku délky optického vlákna v dB/km. Úroveň ztráty optického vlákna přímo ovlivňuje přenosovou vzdálenost optického komunikačního systému nebo vzdálenost mezi přenosovými stanicemi. Disperze vlákna se týká skutečnosti, že signál přenášený vláknem je přenášen různými frekvenčními složkami a různými složkami režimu a přenosové rychlosti různých frekvenčních složek a složek různých režimů jsou různé, což vede ke zkreslení signálu.

Vláknová disperze se dělí na materiálovou disperzi, vlnovodovou disperzi a modální disperzi. První dva druhy disperze jsou způsobeny signálem, který nemá jednu frekvenci, a druhý druh disperze je způsoben tím, že signál není jediný mód. Signál není jednovidový způsobí rozptyl módů.

Jednovidové vlákno má pouze jeden základní vid, takže existuje pouze disperze materiálu a disperze vlnovodu a žádná modální disperze. Multimódové vlákno má mezimódovou disperzi. Rozptyl optického vlákna neovlivňuje pouze přenosovou kapacitu optického vlákna, ale také omezuje přenosovou vzdálenost komunikačního systému s optickým vláknem.

Jednovidové vlákno

Jednovidové vlákno (Single Mode Fiber), světlo vstupuje do vlákna pod specifickým úhlem dopadu a mezi vláknem a pláštěm dochází k plné emisi. Když se průměr zkrátí, může procházet pouze jeden směr světla, to znamená jednovidové vlákno; Centrální skleněné jádro vidového vlákna je velmi tenké, průměr jádra je obecně 8,5 nebo 9,5 μm a pracuje na vlnových délkách 1310 a 1550 nm.

Vícevidové vlákno

Vícevidové vlákno (Vlákno s více režimy) je vlákno, které umožňuje přenos více řízených režimů. Průměr jádra vícevidového vlákna je obecně 50 μm/62,5 μm. Protože průměr jádra vícevidového vlákna je relativně velký, může umožnit přenos různých režimů světla na jednom vláknu. Standardní vlnové délky multimodu jsou 850nm a 1300nm. K dispozici je také nový standard multimódových vláken s názvem WBMMF (Wideband Multimode Fiber), který využívá vlnové délky mezi 850nm a 953nm.

Jednovidové vlákno i vícevidové vlákno mají průměr pláště 125 μm.

Jednovidové vlákno nebo vícevidové vlákno?

Přenosová vzdálenost

Menší průměr jednovidového vlákna činí odraz těsnější a umožňuje průchod pouze jednomu režimu světla, takže optický signál může cestovat dále. Při průchodu světla jádrem se množství odrazů světla snižuje, což snižuje útlum a způsobuje další šíření signálu. Protože nemá žádný mezirežimový rozptyl nebo malý mezirežimový rozptyl, jednovidové vlákno může přenášet 40 kilometrů nebo více bez ovlivnění signálu. Proto se jednovidové vlákno obecně používá pro přenos dat na dlouhé vzdálenosti a je široce používáno v telekomunikačních společnostech a poskytovatelích kabelové televize a univerzitách atd.

Multimode vlákno má jádro s větším průměrem a může přenášet světlo ve více režimech. Při vícerežimovém přenosu je díky větší velikosti jádra větší mezirežimový rozptyl, to znamená, že se optický signál „šíří“ rychleji. Kvalita signálu bude při přenosu na dlouhé vzdálenosti snížena, takže multimódové vlákno se obvykle používá pro aplikace na krátké vzdálenosti, audio/video aplikace a místní sítě (LAN), a multimódové vlákno OM3/OM4/OM5 může podporovat vysoké -rychlost přenosu dat.

Šířka pásma, kapacita

Šířka pásma je definována jako schopnost přenášet informace. Hlavním faktorem, který ovlivňuje šířku přenosového pásma optických vláken, jsou různé disperze, z nichž nejdůležitější je modální disperze. Rozptyl jednovidového vlákna je malý, takže může přenášet světlo v širokém frekvenčním pásmu na velkou vzdálenost. Vzhledem k tomu, že vícevidové vlákno bude produkovat rušení, rušení a další složité problémy, není tak dobré jako jednovidové vlákno z hlediska šířky pásma a kapacity. Nejnovější generace šířky pásma multimódového vlákna OM5 je nastavena na 28 000 MHz/km, zatímco šířka pásma jednovidového vlákna je mnohem větší.