La struttura di base della fibra ottica

La fibra nuda della fibra ottica è solitamente divisa in tre strati: nucleo, rivestimento e rivestimento.

Il nucleo e il rivestimento della fibra sono composti da vetro con diversi indici di rifrazione, il centro è un nucleo di vetro ad alto indice di rifrazione (silice drogata con germanio) e il centro è un rivestimento di vetro di silice a basso indice di rifrazione (silice pura). La luce entra nella fibra con uno specifico angolo di incidenza e l'emissione totale avviene tra la fibra e il rivestimento (perché l'indice di rifrazione del rivestimento è leggermente inferiore a quello del nucleo), quindi può propagarsi nella fibra.

La funzione principale del rivestimento è proteggere la fibra ottica da danni esterni, aumentando al tempo stesso la flessibilità della fibra ottica. Come accennato in precedenza, il nucleo e il rivestimento sono realizzati in vetro e non possono essere piegati e fragili. L'utilizzo dello strato di rivestimento protegge e prolunga la vita della fibra.

Alla fibra non nuda viene aggiunto uno strato di guaina esterna. La guaina esterna, di diverso colore, oltre a proteggerla, può essere utilizzata anche per distinguere le varie fibre ottiche.

La fibra ottica è divisa in fibra monomodale (Single Mode Fiber) e fibra multimodale (Multi Mode Fiber) a seconda della modalità di trasmissione. La luce entra nella fibra con uno specifico angolo di incidenza e l'emissione completa avviene tra la fibra e il rivestimento. Quando il diametro è piccolo può passare una sola direzione della luce, cioè una fibra monomodale; quando il diametro della fibra è grande, può essere consentita la luce. Iniettare e propagarsi a più angoli di incidenza, questa volta si chiama fibra multimodale.

Caratteristiche di trasmissione della fibra ottica

La fibra ottica ha due principali caratteristiche di trasmissione: perdita e dispersione. La perdita di una fibra ottica si riferisce all'attenuazione per unità di lunghezza della fibra ottica, in dB/km. Il livello di perdita della fibra ottica influisce direttamente sulla distanza di trasmissione del sistema di comunicazione in fibra ottica o sulla distanza tra le stazioni di rilancio. La dispersione della fibra si riferisce al fatto che il segnale trasmesso dalla fibra è trasportato da diversi componenti di frequenza e da diversi componenti di modalità, e le velocità di trasmissione di diversi componenti di frequenza e diversi componenti di modalità sono diverse, il che porta alla distorsione del segnale.

La dispersione delle fibre è divisa in dispersione del materiale, dispersione della guida d'onda e dispersione modale. I primi due tipi di dispersione sono causati dal fatto che il segnale non è a frequenza singola, mentre il secondo tipo di dispersione è causato dal fatto che il segnale non è a modalità singola. Il segnale non è una modalità singola e ciò causerà la dispersione della modalità.

La fibra monomodale ha solo una modalità fondamentale, quindi c'è solo dispersione del materiale e dispersione della guida d'onda e nessuna dispersione modale. La fibra multimodale ha dispersione intermodale. La dispersione della fibra ottica non solo influisce sulla capacità di trasmissione della fibra ottica, ma limita anche la distanza del relè del sistema di comunicazione in fibra ottica.

Fibra monomodale

Fibra monomodale (fibra monomodale), la luce entra nella fibra con un angolo di incidenza specifico e l'emissione completa avviene tra la fibra e il rivestimento. Quando il diametro viene accorciato, viene lasciata passare una sola direzione della luce, cioè una fibra monomodale; Il nucleo di vetro centrale della fibra modale è molto sottile, il diametro del nucleo è generalmente di 8,5 o 9,5 μm e funziona alle lunghezze d'onda di 1310 e 1550 nm.

Fibra multimodale

Fibra multimodale (Fibra multimodale) è una fibra che consente la trasmissione in modalità guidata multipla. Il diametro del nucleo di una fibra multimodale è generalmente 50μm/62,5μm. Poiché il diametro del nucleo di una fibra multimodale è relativamente grande, può consentire la trasmissione di diverse modalità di luce su una fibra. Le lunghezze d'onda standard del multimodale sono rispettivamente 850 nm e 1300 nm. Esiste anche un nuovo standard per fibra multimodale chiamato WBMMF (Wideband Multimode Fiber), che utilizza lunghezze d'onda comprese tra 850 nm e 953 nm.

Sia la fibra monomodale che la fibra multimodale hanno un diametro del rivestimento di 125 μm.

Fibra monomodale o fibra multimodale?

Distanza di trasmissione

Il diametro più piccolo della fibra monomodale rende la riflessione più stretta, consentendo il passaggio di una sola modalità di luce, in modo che il segnale ottico possa viaggiare più lontano. Quando la luce passa attraverso il nucleo, la quantità di riflessi luminosi diminuisce, riducendo l'attenuazione e provocando un'ulteriore propagazione del segnale. Poiché non presenta dispersione intermodale o piccola dispersione intermodale, la fibra monomodale può trasmettere per 40 chilometri o più senza influenzare il segnale. Pertanto, la fibra monomodale viene generalmente utilizzata per la trasmissione di dati a lunga distanza ed è ampiamente utilizzata nelle società di telecomunicazioni, nei fornitori di TV via cavo e nelle università, ecc.

La fibra multimodale ha un nucleo di diametro maggiore e può trasmettere la luce in più modalità. Nella trasmissione multimodale, a causa della dimensione del nucleo maggiore, la dispersione intermodale è maggiore, ovvero il segnale ottico si "diffonde" più velocemente. La qualità del segnale verrà ridotta durante la trasmissione a lunga distanza, quindi la fibra multimodale viene solitamente utilizzata per applicazioni audio/video a breve distanza e reti locali (LAN) e la fibra multimodale OM3/OM4/OM5 può supportare alte -velocità di trasmissione dei dati.

Larghezza di banda, capacità

La larghezza di banda è definita come la capacità di trasportare informazioni. Il fattore principale che influenza la larghezza della banda di trasmissione della fibra ottica sono le varie dispersioni, di cui la dispersione modale è la più importante. La dispersione della fibra monomodale è ridotta, quindi può trasmettere la luce in un'ampia banda di frequenza per una lunga distanza. Poiché la fibra multimodale produrrà interferenze, interferenze e altri problemi complessi, non è buona quanto la fibra monomodale in termini di larghezza di banda e capacità. L'ultima generazione di larghezza di banda in fibra multimodale OM5 è impostata su 28.000 MHz/km, mentre la larghezza di banda in fibra monomodale è molto più ampia.