A estrutura básica da fibra óptica

A fibra núa da fibra óptica adoita dividirse en tres capas: núcleo, revestimento e revestimento.

O núcleo de fibra e o revestimento están compostos de vidro con diferentes índices de refracción, o centro é un núcleo de vidro de alto índice de refracción (sílice dopada con xermanio) e o medio é un revestimento de vidro de sílice de baixo índice de refracción (sílice pura). A luz entra na fibra cun ángulo de incidencia específico, e a emisión total prodúcese entre a fibra e o revestimento (porque o índice de refracción do revestimento é lixeiramente inferior ao do núcleo), polo que pode propagarse na fibra.

A función principal do revestimento é protexer a fibra óptica de danos externos, ao tempo que aumenta a flexibilidade da fibra óptica. Como se mencionou anteriormente, o núcleo e o revestimento están feitos de vidro e non se poden dobrar e fráxiles. O uso da capa de revestimento protexe e prolonga a vida útil da fibra.

Engádese unha capa de vaíña exterior á fibra non espida. Ademais de protexelo, a funda exterior de diferentes cores tamén se pode utilizar para distinguir varias fibras ópticas.

A fibra óptica divídese en fibra monomodo (Single Mode Fiber) e fibra multimodo (Multi Mode Fiber) segundo o modo de transmisión. A luz entra na fibra cun ángulo de incidencia específico, e a emisión total prodúcese entre a fibra e o revestimento. Cando o diámetro é pequeno, só se deixa pasar unha dirección da luz, é dicir, unha fibra monomodo; cando o diámetro da fibra é grande, pódese permitir a luz. Inxecta e propágase en múltiples ángulos de incidencia, esta vez denomínase fibra multimodo.

Características de transmisión da fibra óptica

A fibra óptica ten dúas características principais de transmisión: perda e dispersión. A perda dunha fibra óptica refírese á atenuación por unidade de lonxitude da fibra óptica, en dB/km. O nivel de perda de fibra óptica afecta directamente a distancia de transmisión do sistema de comunicación de fibra óptica ou a distancia entre as estacións de retransmisión. A dispersión da fibra refírese ao feito de que o sinal transmitido pola fibra é transportado por diferentes compoñentes de frecuencia e diferentes compoñentes de modo, e as velocidades de transmisión de diferentes compoñentes de frecuencia e diferentes compoñentes de modo son diferentes, o que leva á distorsión do sinal.

A dispersión da fibra divídese en dispersión de material, dispersión de guía de ondas e dispersión modal. Os dous primeiros tipos de dispersión prodúcense porque o sinal non é unha única frecuencia, e o último tipo de dispersión prodúcese porque o sinal non é un modo único. O sinal non é un modo único provocará a dispersión do modo.

A fibra monomodo só ten un modo fundamental, polo que só hai dispersión de material e dispersión de guía de ondas, e non hai dispersión modal. A fibra multimodo ten dispersión intermodo. A dispersión da fibra óptica non só afecta a capacidade de transmisión da fibra óptica, senón que tamén limita a distancia de relé do sistema de comunicación de fibra óptica.

Fibra monomodo

Fibra monomodo (Single Mode Fiber), a luz entra na fibra nun ángulo de incidencia específico e a emisión total prodúcese entre a fibra e o revestimento. Cando se acurta o diámetro, só se deixa pasar unha dirección da luz, é dicir, unha fibra monomodo; O núcleo de vidro central da fibra de modo é moi delgado, o diámetro do núcleo é xeralmente de 8,5 ou 9,5 μm e funciona en lonxitudes de onda de 1310 e 1550 nm.

Fibra multimodo

Fibra multimodo (Fibra multimodo) é unha fibra que permite a transmisión en modo guiado múltiple. O diámetro do núcleo dunha fibra multimodo é xeralmente de 50 μm/62,5 μm. Debido a que o diámetro do núcleo dunha fibra multimodo é relativamente grande, pode permitir que se transmitan diferentes modos de luz nunha mesma fibra. As lonxitudes de onda estándar do multimodo son 850 nm e 1300 nm respectivamente. Tamén hai un novo estándar de fibra multimodo chamado WBMMF (Wideband Multimode Fiber), que utiliza lonxitudes de onda entre 850nm e 953nm.

Tanto a fibra monomodo como a fibra multimodo teñen un diámetro de revestimento de 125 μm.

Fibra monomodo ou fibra multimodo?

Distancia de transmisión

O menor diámetro da fibra monomodo fai que a reflexión sexa máis estreita, permitindo que só viaxa un modo de luz, polo que o sinal óptico pode viaxar máis lonxe. A medida que a luz atravesa o núcleo, a cantidade de reflexións da luz diminúe, reducindo a atenuación e provocando unha maior propagación do sinal. Como non ten dispersión entre modos ou pequena dispersión entre modos, a fibra monomodo pode transmitir 40 quilómetros ou máis sen afectar o sinal. Polo tanto, a fibra monomodo úsase xeralmente para a transmisión de datos a longa distancia e úsase amplamente en empresas de telecomunicacións e provedores de televisión por cable e universidades, etc.

A fibra multimodo ten un núcleo de maior diámetro e pode transmitir luz en varios modos. Na transmisión multimodo, debido ao maior tamaño do núcleo, a dispersión entre modos é maior, é dicir, o sinal óptico "espállase" máis rápido. A calidade do sinal reducirase durante a transmisión a longa distancia, polo que a fibra multimodo adoita usarse para aplicacións de audio/vídeo de curta distancia e redes de área local (LAN), e a fibra multimodo OM3/OM4/OM5 pode soportar altas - Velocidade de transmisión de datos.

Ancho de banda, capacidade

O ancho de banda defínese como a capacidade de transportar información. O principal factor que afecta o ancho da banda de transmisión da fibra óptica son varias dispersións, das cales a dispersión modal é a máis importante. A dispersión da fibra monomodo é pequena, polo que pode transmitir luz nunha banda de frecuencia ampla durante unha longa distancia. Dado que a fibra multimodo producirá interferencias, interferencias e outros problemas complexos, non é tan boa como a fibra monomodo en ancho de banda e capacidade. A última xeración de ancho de banda de fibra multimodo OM5 está configurada en 28000MHz/km, mentres que o ancho de banda de fibra monomodo é moito maior.