Optisen kuidun perusrakenne

Paljas valokuitu on yleensä jaettu kolmeen kerrokseen: ydin, verhous ja pinnoite.

Kuituydin ja verhous koostuvat lasista, jolla on erilaiset taitekertoimet, keskellä on korkea taitekerroin lasiydin (germanium-seostettu piidioksidi) ja keskiosa on matalan taitekertoimen piidioksidilasipäällyste (puhdas piidioksidi). Valo tulee kuituun tietyssä tulokulmassa, ja kokonaisemissio tapahtuu kuidun ja kuoren välissä (koska verhouksen taitekerroin on hieman pienempi kuin ytimen), joten se voi levitä kuidussa.

Päällysteen päätehtävä on suojata valokuitua ulkoisilta vaurioilta ja samalla lisätä optisen kuidun joustavuutta. Kuten aiemmin mainittiin, ydin ja verhous on valmistettu lasista, eivätkä ne voi taipua ja särkyä. Pinnoitekerroksen käyttö suojaa ja pidentää kuidun käyttöikää.

Ei-paljaaseen kuituun lisätään kerros ulkovaippaa. Sen suojaamisen lisäksi eriväristä ulkovaippaa voidaan käyttää myös erilaisten optisten kuitujen erottamiseen.

Optinen kuitu jaetaan yksimuotokuituun (Single Mode Fiber) ja monimuotokuituun (Multi Mode Fiber) lähetystilan mukaan. Valo tulee kuituun tietyssä tulokulmassa, ja täysi emissio tapahtuu kuidun ja verhouksen välillä. Kun halkaisija on pieni, vain yhden suunnan valo pääsee kulkemaan läpi, eli yksimuotokuitu; kun kuidun halkaisija on suuri, valo voidaan sallia. Injektoi ja etene useissa kohtauskulmissa, tällä kertaa sitä kutsutaan monimuotokuiduksi.

Optisen kuidun siirto-ominaisuudet

Optisella kuidulla on kaksi pääasiallista lähetysominaisuutta: häviö ja dispersio. Valokuidun häviö viittaa vaimennukseen optisen kuidun pituusyksikköä kohti, yksikkönä dB/km. Valokuituhäviön taso vaikuttaa suoraan valokuituviestintäjärjestelmän lähetysetäisyyteen tai välitysasemien väliseen etäisyyteen. Kuitudispersiolla tarkoitetaan sitä, että kuidun lähettämää signaalia kuljettavat eri taajuuskomponentit ja eri moodikomponentit ja eri taajuuskomponenttien ja eri moodikomponenttien siirtonopeudet ovat erilaisia, mikä johtaa signaalin vääristymiseen.

Kuitudispersio jaetaan materiaalidispersioon, aaltoputkidispersioon ja modaalidispersioon. Kaksi ensimmäistä dispersiotyyppiä johtuvat siitä, että signaali ei ole yksitaajuinen, ja jälkimmäinen hajonta johtuu siitä, että signaali ei ole yksimoodinen. Signaali ei ole yksimuotoinen aiheuttaa tilan hajaantumista.

Yksimuotokuidulla on vain yksi perusmuoto, joten siinä on vain materiaalidispersio ja aaltoputkidispersio, ei modaalidispersiota. Monimuotokuidussa on moodien välinen dispersio. Optisen kuidun dispersio ei vaikuta ainoastaan ​​valokuidun siirtokapasiteettiin, vaan myös rajoittaa valokuituviestintäjärjestelmän välitysetäisyyttä.

Yksimuotoinen kuitu

Yksimuotokuitu (Single Mode Fiber), valo tulee kuituun tietyssä tulokulmassa, ja täysi emissio tapahtuu kuidun ja verhouksen välillä. Kun halkaisijaa lyhennetään, vain yksi valon suunta pääsee kulkemaan läpi, eli yksimuotokuitu; Moodikuidun keskuslasiydin on erittäin ohut, ytimen halkaisija on yleensä 8,5 tai 9,5 μm ja se toimii 1310 ja 1550 nm aallonpituuksilla.

Monimuotokuitu

Monimuotokuitu (Monimuotoinen kuitu) on kuitu, joka mahdollistaa usean ohjatun tilan lähetyksen. Monimuotokuidun ytimen halkaisija on yleensä 50 μm/62,5 μm. Koska monimuotokuidun ytimen halkaisija on suhteellisen suuri, se voi mahdollistaa erilaisten valomuotojen välittämisen yhdellä kuidulla. Multimoodien standardiaallonpituudet ovat 850 nm ja 1300 nm. On myös uusi monimuotokuitustandardi nimeltä WBMMF (Wideband Multimode Fiber), joka käyttää aallonpituuksia välillä 850 nm ja 953 nm.

Sekä yksimuotokuidun että monimuotokuidun kuoren halkaisija on 125 μm.

Yksimuotokuitu vai monimuotokuitu?

Lähetysetäisyys

Yksimuotokuidun pienempi halkaisija tekee heijastuksesta tiukemman sallien vain yhden valomuodon kulkemisen, jolloin optinen signaali voi kulkea kauemmas. Kun valo kulkee ytimen läpi, valon heijastusten määrä vähenee, mikä vähentää vaimennusta ja lisää signaalin etenemistä. Koska siinä ei ole moodien välistä dispersiota tai pientä moodien välistä hajontaa, yksimuotokuitu voi lähettää 40 kilometriä tai enemmän vaikuttamatta signaaliin. Siksi yksimuotokuitua käytetään yleensä pitkän matkan tiedonsiirtoon, ja sitä käytetään laajalti televiestintäyrityksissä ja kaapelitelevision tarjoajissa ja yliopistoissa jne.

Monimuotokuidun ytimen läpimitta on suurempi ja se voi siirtää valoa useissa tiloissa. Monimuotolähetyksessä suuremman ydinkoon vuoksi moodien välinen dispersio on suurempi, eli optinen signaali "leviää" nopeammin. Signaalin laatu heikkenee pitkän matkan lähetyksen aikana, joten monimuotokuitua käytetään yleensä lyhyen matkan, audio/videosovelluksissa ja lähiverkoissa (LAN) ja OM3/OM4/OM5 monimuotokuitu tukee korkeaa. - tiedonsiirtonopeus.

Kaistanleveys, kapasiteetti

Kaistanleveys määritellään kyvyksi siirtää tietoa. Pääasiallinen valokuidun siirtokaistan leveyteen vaikuttava tekijä ovat erilaiset dispersiot, joista modaalinen dispersio on tärkein. Yksimuotokuidun dispersio on pieni, joten se voi siirtää valoa laajalla taajuuskaistalla pitkän matkan. Koska monimuotokuitu tuottaa häiriöitä, häiriöitä ja muita monimutkaisia ​​ongelmia, se ei ole yhtä hyvä kuin yksimuotokuitu kaistanleveydeltä ja kapasiteetilta. Uusimman sukupolven monimuotokuitukaistanleveys OM5 on asetettu 28 000 MHz:iin/km, kun taas yksimuotokuitujen kaistanleveys on paljon suurempi.