ოპტიკური ბოჭკოს ძირითადი სტრუქტურა
ოპტიკური ბოჭკოების შიშველი ბოჭკო ჩვეულებრივ იყოფა სამ ფენად: ბირთვი, მოპირკეთება და საფარი.
ბოჭკოვანი ბირთვი და მოპირკეთება შედგება მინისგან, სხვადასხვა რეფრაქციული ინდექსით, ცენტრი არის მაღალი რეფრაქციული ინდექსის მინის ბირთვი (გერმანიუმის დოპირებული სილიციუმი), ხოლო შუა არის დაბალი გარდატეხის ინდექსის სილიციუმის მინის მოპირკეთება (სუფთა სილიციუმი). სინათლე შედის ბოჭკოში დაცემის კონკრეტული კუთხით და მთლიანი ემისია ხდება ბოჭკოსა და საფარს შორის (რადგან ფენის გარდატეხის ინდექსი ბირთვზე ოდნავ დაბალია), ამიტომ მას შეუძლია ბოჭკოში გავრცელება.
საფარის მთავარი ფუნქციაა ოპტიკური ბოჭკოს დაცვა გარე დაზიანებისგან, ოპტიკური ბოჭკოს მოქნილობის გაზრდაში. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ბირთვი და მოპირკეთება დამზადებულია მინისგან და არ შეიძლება იყოს მოხრილი და მყიფე. საფარის ფენის გამოყენება იცავს და ახანგრძლივებს ბოჭკოს სიცოცხლეს.
გარე გარსის ფენა ემატება არაშიშველ ბოჭკოს. გარდა მისი დაცვისა, სხვადასხვა ფერის გარე გარსი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა ოპტიკური ბოჭკოების გასარჩევად.
გადაცემის რეჟიმის მიხედვით ოპტიკური ბოჭკო იყოფა ერთ რეჟიმის ბოჭკოდ (Single Mode Fiber) და მრავალმოდურ ბოჭკოდ (Multi Mode Fiber). სინათლე შედის ბოჭკოში დაცემის კონკრეტული კუთხით და სრული ემისია ხდება ბოჭკოსა და მოპირკეთებას შორის. როდესაც დიამეტრი მცირეა, სინათლის მხოლოდ ერთი მიმართულების გავლა ნებადართულია, ანუ ერთრეჟიმიანი ბოჭკო; როდესაც ბოჭკოს დიამეტრი დიდია, სინათლის დაშვება შეიძლება. ინექცია და გავრცელება მრავალი დაცემის კუთხით, ამჯერად მას მულტიმოდური ბოჭკო ეწოდება.
ოპტიკური ბოჭკოვანი გადაცემის მახასიათებლები
ოპტიკურ ბოჭკოს აქვს გადაცემის ორი ძირითადი მახასიათებელი: დაკარგვა და დისპერსიულობა. ოპტიკური ბოჭკოების დაკარგვა ეხება შესუსტებას ოპტიკური ბოჭკოს სიგრძის ერთეულზე, dB/km-ში. ოპტიკური ბოჭკოების დაკარგვის დონე პირდაპირ გავლენას ახდენს ოპტიკურ ბოჭკოვან საკომუნიკაციო სისტემის გადაცემის მანძილზე ან სარელეო სადგურებს შორის მანძილს. ბოჭკოების დისპერსია გულისხმობს იმ ფაქტს, რომ ბოჭკოების მიერ გადაცემული სიგნალი ხორციელდება სხვადასხვა სიხშირის კომპონენტებით და სხვადასხვა რეჟიმის კომპონენტებით, ხოლო სხვადასხვა სიხშირის კომპონენტების და სხვადასხვა რეჟიმის კომპონენტების გადაცემის სიჩქარე განსხვავებულია, რაც იწვევს სიგნალის დამახინჯებას.
ბოჭკოვანი დისპერსია იყოფა მასალის დისპერსიად, ტალღის დისპერსიად და მოდალურ დისპერსიად. დისპერსიის პირველი ორი ტიპი გამოწვეულია იმით, რომ სიგნალი არ არის ერთი სიხშირე, ხოლო მეორე ტიპის დისპერსიას გამოწვეულია სიგნალი არ არის ერთი რეჟიმი. სიგნალი არ არის ერთი რეჟიმი, გამოიწვევს რეჟიმის დისპერსიას.
ერთრეჟიმიან ბოჭკოს აქვს მხოლოდ ერთი ფუნდამენტური რეჟიმი, ამიტომ არის მხოლოდ მატერიალური დისპერსია და ტალღის დისპერსია და არ არის მოდალური დისპერსია. მულტიმოდურ ბოჭკოს აქვს ინტერრეჟიმური დისპერსია. ოპტიკური ბოჭკოების დისპერსია არა მხოლოდ გავლენას ახდენს ოპტიკური ბოჭკოს გადაცემის სიმძლავრეზე, არამედ ზღუდავს ოპტიკურ ბოჭკოვან საკომუნიკაციო სისტემის სარელეო მანძილს.
ერთჯერადი რეჟიმის ბოჭკოვანი
ერთრეჟიმიანი ბოჭკო (Single Mode Fiber), სინათლე შემოდის ბოჭკოში კონკრეტული დაცემის კუთხით და სრული ემისია ხდება ბოჭკოსა და მოპირკეთებას შორის. დიამეტრის შემცირებისას ნებადართულია სინათლის მხოლოდ ერთი მიმართულების გავლა, ანუ ერთრეჟიმიანი ბოჭკო; რეჟიმის ბოჭკოს ცენტრალური შუშის ბირთვი ძალიან თხელია, ბირთვის დიამეტრი ზოგადად 8.5 ან 9.5 მკმ-ია და მუშაობს 1310 და 1550 ნმ ტალღის სიგრძეზე.
მულტიმოდური ბოჭკოვანი
მრავალრეჟიმიანი ბოჭკოვანი (Multi Mode Fiber) არის ბოჭკოვანი, რომელიც იძლევა მრავალჯერადი მართვადი რეჟიმში გადაცემის საშუალებას. მულტიმოდური ბოჭკოების ბირთვის დიამეტრი ჩვეულებრივ არის 50μm/62.5μm. იმის გამო, რომ მულტიმოდური ბოჭკოს ბირთვის დიამეტრი შედარებით დიდია, მას შეუძლია დაუშვას სინათლის სხვადასხვა რეჟიმის ერთ ბოჭკოზე გადაცემა. მულტიმოდის სტანდარტული ტალღის სიგრძეა 850 ნმ და 1300 ნმ შესაბამისად. ასევე არსებობს ახალი მულტიმოდური ბოჭკოვანი სტანდარტი სახელწოდებით WBMMF (Wideband Multimode Fiber), რომელიც იყენებს ტალღის სიგრძეებს 850 ნმ-დან 953 ნმ-მდე.
როგორც ერთრეჟიმიან ბოჭკოს, ასევე მრავალრეჟიმიან ბოჭკოს აქვს მოპირკეთების დიამეტრი 125 μm.
ერთრეჟიმიანი ბოჭკოვანი თუ მრავალრეჟიმიანი ბოჭკოვანი?
გადაცემის მანძილი
ერთრეჟიმიანი ბოჭკოს უფრო მცირე დიამეტრი ხდის ანარეკლს უფრო მჭიდროდ, რაც საშუალებას აძლევს სინათლის მხოლოდ ერთი რეჟიმის გადაადგილებას, ასე რომ ოპტიკურ სიგნალს შეუძლია უფრო შორს გამგზავრება. როდესაც შუქი გადის ბირთვში, სინათლის არეკვლის რაოდენობა მცირდება, ამცირებს შესუსტებას და იწვევს სიგნალის შემდგომ გავრცელებას. იმის გამო, რომ მას არ აქვს ინტერრეჟის დისპერსია ან მცირე დისპერსია ინტერრეჟიმში, ერთრეჟიმიან ბოჭკოს შეუძლია გადასცეს 40 კილომეტრი ან მეტი სიგნალზე გავლენის გარეშე. აქედან გამომდინარე, ერთრეჟიმიანი ბოჭკოვანი ზოგადად გამოიყენება შორ მანძილზე მონაცემთა გადაცემისთვის და ფართოდ გამოიყენება სატელეკომუნიკაციო კომპანიებში და საკაბელო ტელევიზიის პროვაიდერებში და უნივერსიტეტებში და ა.შ.
მრავალმოდურ ბოჭკოს აქვს უფრო დიდი დიამეტრის ბირთვი და შეუძლია სინათლის გადაცემა მრავალ რეჟიმში. მრავალრეჟიმიან გადაცემაში, ბირთვის უფრო დიდი ზომის გამო, რეჟიმთაშორისი დისპერსია უფრო დიდია, ანუ ოპტიკური სიგნალი უფრო სწრაფად „ვრცელდება“. სიგნალის ხარისხი შემცირდება შორ მანძილზე გადაცემის დროს, ამიტომ მრავალრეჟიმიანი ბოჭკოვანი ჩვეულებრივ გამოიყენება მოკლე დისტანციებზე, აუდიო/ვიდეო აპლიკაციებისთვის და ლოკალური ქსელებისთვის (LAN), ხოლო OM3/OM4/OM5 მრავალრეჟიმიან ბოჭკოს შეუძლია მაღალი მხარდაჭერა. - მონაცემთა გადაცემის სიჩქარე.
გამტარუნარიანობა, ტევადობა
გამტარუნარიანობა განისაზღვრება, როგორც ინფორმაციის გადაცემის უნარი. ძირითადი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს ოპტიკური ბოჭკოვანი გადაცემის ზოლის სიგანეზე, არის სხვადასხვა დისპერსიები, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანია მოდალური დისპერსია. ერთრეჟიმიანი ბოჭკოების დისპერსია მცირეა, ამიტომ მას შეუძლია სინათლის გადაცემა ფართო სიხშირის დიაპაზონში დიდ მანძილზე. ვინაიდან მრავალრეჟიმიანი ბოჭკო წარმოქმნის ჩარევას, ჩარევას და სხვა რთულ პრობლემებს, ის არ არის ისეთივე კარგი, როგორც ერთრეჟიმიანი ბოჭკოვანი გამტარუნარიანობითა და სიმძლავრით. უახლესი თაობის მრავალრეჟიმიანი ბოჭკოვანი გამტარუნარიანობა OM5 დაყენებულია 28000 MHz/კმ-ზე, ხოლო ერთრეჟიმიანი ბოჭკოვანი გამტარუნარიანობა გაცილებით დიდია.