Osnovna struktura optičkog vlakna
Golo vlakno optičkog vlakna obično se dijeli na tri sloja: jezgru, oblogu i premaz.
Jezgra vlakna i omotač sastavljeni su od stakla s različitim indeksima loma, središte je staklena jezgra s visokim indeksom loma (silika dopirana germanijem), a sredina je obloga od silicijevog dioksida niskog indeksa loma (čisti silicij). Svjetlost ulazi u vlakno pod određenim upadnim kutom, a ukupna emisija nastaje između vlakna i ovojnice (jer je indeks loma ovojnice nešto niži od jezgre), pa se može širiti u vlaknu.
Glavna funkcija premaza je zaštititi optičko vlakno od vanjskih oštećenja, uz povećanje fleksibilnosti optičkog vlakna. Kao što je ranije spomenuto, jezgra i obloga izrađeni su od stakla i ne mogu se savijati i lomiti. Korištenje sloja premaza štiti i produljuje vijek trajanja vlakna.
Sloj vanjskog omotača dodaje se negolom vlaknu. Osim što ga štiti, vanjski omotač različitih boja može poslužiti i za razlikovanje raznih optičkih vlakana.
Optička vlakna se dijele na jednomodna vlakna (Single Mode Fiber) i višemodna vlakna (Multi Mode Fiber) prema načinu prijenosa. Svjetlost ulazi u vlakno pod određenim upadnim kutom, a puna emisija se događa između vlakna i obloge. Kada je promjer mali, dopušten je prolaz svjetlosti samo u jednom smjeru, to jest jednomodnom vlaknu; kada je promjer vlakna velik, svjetlo se može dopustiti. Ubrizgavanje i širenje pod više upadnih kutova, 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 duljine optičkog vlakna, u dB/km. Razina gubitka optičkih vlakana izravno utječe na udaljenost prijenosa komunikacijskog sustava optičkih vlakana ili udaljenost između relejnih stanica. Disperzija vlakna odnosi se na činjenicu da signal koji se prenosi vlaknom prenose različite frekvencijske komponente i različite komponente načina, a brzine prijenosa različitih frekvencijskih komponenti i različitih komponenti načina su različite, što dovodi do izobličenja signala.
Disperzija vlakana dijeli se na disperziju materijala, disperziju valovoda i modalnu disperziju. Prve dvije vrste disperzije uzrokovane su time što signal nije jedna frekvencija, a druga vrsta disperzije uzrokovana je time što signal nije jednostruki mod. Signal nije jedan način koji će uzrokovati disperziju načina.
Jednomodno vlakno ima samo jedan osnovni mod, tako da postoji samo materijalna disperzija i valovodna disperzija, a nema modalne disperzije. Višemodno vlakno ima međumodnu disperziju. Disperzija optičkog vlakna ne samo da utječe na kapacitet prijenosa optičkog vlakna, već također ograničava udaljenost releja komunikacijskog sustava optičkog vlakna.
Jednomodno vlakno
Jednomodno vlakno (Single Mode Fiber), svjetlost ulazi u vlakno pod određenim upadnim kutom, a puna emisija se događa između vlakna i obloge. Kada se promjer skrati, dopušten je prolaz svjetlosti samo u jednom smjeru, to jest jednomodnom vlaknu; Središnja staklena jezgra modnog vlakna je vrlo tanka, promjer jezgre je općenito 8,5 ili 9,5 μm, a radi na valnim duljinama od 1310 i 1550 nm.
Višemodno vlakno
Višemodno vlakno (Višemodno vlakno) je vlakno koje omogućuje višestruki vođeni način prijenosa. Promjer jezgre višemodnog vlakna općenito je 50 μm/62,5 μm. Budući da je promjer jezgre višemodnog vlakna relativno velik, može omogućiti prijenos različitih modova svjetlosti na jednom vlaknu. Standardne valne duljine višemodnih su 850nm odnosno 1300nm. Tu je i novi standard višemodnih vlakana pod nazivom WBMMF (Wideband Multimode Fiber), koji koristi valne duljine između 850 nm i 953 nm.
Jednomodno i višemodno vlakno imaju promjer obloge od 125 μm.
Jednomodno vlakno ili višemodno vlakno?
Udaljenost prijenosa
Manji promjer jednomodnog vlakna čini refleksiju čvršćom, dopuštajući samo jednom modu svjetlosti da putuje, tako da optički signal može putovati dalje. Kako svjetlost prolazi kroz jezgru, količina refleksije svjetlosti se smanjuje, smanjujući prigušenje i uzrokujući daljnje 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 jednomodna vlakna općenito koriste za prijenos podataka na velike udaljenosti i naširoko se koriste u telekomunikacijskim tvrtkama i pružateljima usluga kabelske televizije te na sveučilištima itd.
Višemodno vlakno ima jezgru većeg promjera i može prenositi svjetlost u više načina. Kod višemodnog prijenosa, zbog veće veličine jezgre, međumodna disperzija je veća, odnosno optički signal se brže “širi”. Kvaliteta signala bit će smanjena tijekom prijenosa na velike udaljenosti, pa se višemodna vlakna obično koriste za kratke udaljenosti, audio/video aplikacije i lokalne mreže (LAN), a OM3/OM4/OM5 višemodna vlakna mogu podržati visoke -brzina prijenosa podataka.
Propusnost, kapacitet
Propusnost se definira kao sposobnost prijenosa informacija. Glavni čimbenik koji utječe na širinu prijenosnog pojasa optičkog vlakna su različite disperzije, od kojih je najvažnija modalna disperzija. Disperzija jednomodnog vlakna je mala, tako da može prenositi svjetlost u širokom frekvencijskom pojasu na velike udaljenosti. Budući da će višemodno vlakno proizvoditi smetnje, smetnje i druge složene probleme, nije tako dobro kao jednomodno vlakno u propusnosti i kapacitetu. Najnovija generacija propusnosti višemodnog vlakna OM5 postavljena je na 28000MHz/km, dok je propusnost jednomodnog vlakna puno veća.