Den grundlæggende struktur af optisk fiber

Den blotte fiber af optisk fiber er normalt opdelt i tre lag: kerne, beklædning og belægning.

Fiberkernen og beklædningen er sammensat af glas med forskellige brydningsindeks, midten er en glaskerne med højt brydningsindeks (germanium-doteret silica), og den midterste er en silicaglasbeklædning med lavt brydningsindeks (ren silica). Lys kommer ind i fiberen i en bestemt indfaldsvinkel, og den samlede emission sker mellem fiberen og beklædningen (fordi beklædningens brydningsindeks er lidt lavere end kernen), så det kan forplante sig i fiberen.

Belægningens hovedfunktion er at beskytte den optiske fiber mod ydre skader, samtidig med at den optiske fibers fleksibilitet øges. Som tidligere nævnt er kerne og beklædning lavet af glas og kan ikke bøjes og skrøbelig. Brugen af ​​belægningslaget beskytter og forlænger fiberens levetid.

Et lag af ydre kappe tilføjes til den ikke-nøgne fiber. Ud over at beskytte det, kan den ydre kappe af forskellige farver også bruges til at skelne forskellige optiske fibre.

Optisk fiber er opdelt i single mode fiber (Single Mode Fiber) og multimode fiber (Multi Mode Fiber) i henhold til transmissionstilstanden. Lys trænger ind i fiberen i en bestemt indfaldsvinkel, og fuld emission sker mellem fiberen og beklædningen. Når diameteren er lille, tillades kun én retning af lys at passere igennem, det vil sige en single-mode fiber; når fiberdiameteren er stor, kan lys tillades. Injicer og udbredes ved flere indfaldsvinkler, denne gang kaldes det en multimode fiber.

Optisk fiber transmissionsegenskaber

Optisk fiber har to hovedtransmissionskarakteristika: tab og spredning. Tabet af en optisk fiber refererer til dæmpningen pr. længdeenhed af den optiske fiber, i dB/km. Niveauet af optisk fibertab påvirker direkte transmissionsafstanden for det optiske fiberkommunikationssystem eller afstanden mellem relæstationerne. Fiberspredning refererer til det faktum, at signalet, der transmitteres af fiberen, bæres af forskellige frekvenskomponenter og forskellige moduskomponenter, og transmissionshastighederne for forskellige frekvenskomponenter og forskellige moduskomponenter er forskellige, hvilket fører til signalforvrængning.

Fiberdispersion er opdelt i materialedispersion, bølgelederdispersion og modal dispersion. De første to former for spredning er forårsaget af, at signalet ikke er en enkelt frekvens, og den sidste form for spredning er forårsaget af, at signalet ikke er en enkelt tilstand. Signalet er ikke en enkelt tilstand vil forårsage spredning af tilstanden.

Single-mode fiber har kun én grundlæggende tilstand, så der er kun materialespredning og bølgelederdispersion og ingen modal spredning. Multimode-fiberen har inter-mode-spredning. Spredningen af ​​den optiske fiber påvirker ikke kun transmissionskapaciteten af ​​den optiske fiber, men begrænser også relæafstanden af ​​det optiske fiberkommunikationssystem.

Single mode fiber

Single-mode fiber (Single Mode Fiber), lys trænger ind i fiberen i en bestemt indfaldsvinkel, og fuld emission sker mellem fiberen og beklædningen. Når diameteren forkortes, tillades kun én retning af lys at passere igennem, det vil sige en single-mode fiber; Modefiberens centrale glaskerne er meget tynd, kernediameteren er generelt 8,5 eller 9,5 μm, og den fungerer ved 1310 og 1550 nm bølgelængder.

Multimode fiber

Multi-mode fiber (Multi Mode Fiber) er en fiber, der tillader transmission med flere guidede tilstande. Kernediameteren af ​​en multimode fiber er generelt 50μm/62.5μm. Fordi kernediameteren af ​​en multimode fiber er relativt stor, kan den tillade, at forskellige lystilstande transmitteres på en fiber. Standardbølgelængderne for multimode er henholdsvis 850nm og 1300nm. Der er også en ny multimode fiberstandard kaldet WBMMF (Wideband Multimode Fiber), som bruger bølgelængder mellem 850nm og 953nm.

Både single-mode fiber og multi-mode fiber har en beklædningsdiameter på 125 μm.

Single-mode fiber eller multi-mode fiber?

Transmissionsafstand

Den mindre diameter af single-mode fiberen gør refleksionen tættere, hvilket tillader kun én lystilstand at rejse, så det optiske signal kan rejse længere. Når lyset passerer gennem kernen, falder mængden af ​​lysreflektioner, hvilket reducerer dæmpningen og forårsager yderligere signaludbredelse. Fordi den ikke har nogen inter-mode spredning eller lille inter-mode spredning, kan single-mode fiber transmittere 40 kilometer eller mere uden at påvirke signalet. Derfor bruges single-mode fiber generelt til langdistance datatransmission og er meget brugt i teleselskaber og kabel-tv-udbydere og universiteter mv.

Multimode fiber har en kerne med større diameter og kan transmittere lys i flere tilstande. I multi-mode transmission, på grund af den større kernestørrelse, er inter-mode spredning større, det vil sige, at det optiske signal "spreder" hurtigere. Signalkvaliteten vil blive reduceret under langdistancetransmission, så multi-mode fiber bruges normalt til kortdistance, audio/video-applikationer og lokale netværk (LAN'er), og OM3/OM4/OM5 multi-mode fiber kan understøtte høj -hastighed datatransmission.

Båndbredde, kapacitet

Båndbredde er defineret som evnen til at transportere information. Den vigtigste faktor, der påvirker bredden af ​​det optiske fibertransmissionsbånd, er forskellige dispersioner, hvoraf modal dispersion er den vigtigste. Spredningen af ​​single-mode fiber er lille, så den kan transmittere lys i et bredt frekvensbånd over en lang afstand. Da multi-mode fiber vil producere interferens, interferens og andre komplekse problemer, er det ikke så godt som single-mode fiber i båndbredde og kapacitet. Den seneste generation af multi-mode fiberbåndbredde OM5 er sat til 28000MHz/km, mens single-mode fiberbåndbredden er meget større.