Оптикалық талшықтың негізгі құрылымы

Оптикалық талшықтың жалаңаш талшығы әдетте үш қабатқа бөлінеді: өзек, қаптама және жабын.

Талшық өзегі мен қаптамасы әртүрлі сыну көрсеткіштері бар шыныдан тұрады, ортасы жоғары сыну көрсеткіші бар шыны өзегі (германий қоспасы бар кремний диоксиді), ал ортасы төмен сыну көрсеткіші кремнеземді шыныдан жасалған қаптама (таза кремний). Жарық талшыққа белгілі бір түсу бұрышымен түседі, ал жалпы сәуле шығару талшық пен қаптама арасында болады (өйткені қаптаманың сыну көрсеткіші өзекке қарағанда біршама төмен), сондықтан ол талшықта тарай алады.

Қаптаманың негізгі функциясы оптикалық талшықтың икемділігін арттыра отырып, оптикалық талшықты сыртқы зақымданудан қорғау болып табылады. Бұрын айтылғандай, өзегі мен қаптамасы шыныдан жасалған және майысқан және нәзік болмайды. Жабын қабатын пайдалану талшықтың қызмет ету мерзімін ұзартады және қорғайды.

Жалаңаш емес талшыққа сыртқы қабық қабаты қосылады. Оны қорғаудан басқа, әртүрлі түсті сыртқы қабық әртүрлі оптикалық талшықтарды ажырату үшін де пайдаланылуы мүмкін.

Тасымалдау режиміне сәйкес оптикалық талшық бір режимді талшық (Single Mode Fiber) және көп модты талшық (Multi Mode Fiber) болып бөлінеді. Жарық талшыққа белгілі бір түсу бұрышымен енеді, ал толық сәулелену талшық пен қаптама арасында жүреді. Диаметрі аз болған кезде жарықтың тек бір бағыты, яғни бір режимді талшық арқылы өтуге рұқсат етіледі; талшықтың диаметрі үлкен болса, жарыққа рұқсат етілуі мүмкін. Инъекция және бірнеше түсу бұрыштарында таралады, бұл жолы ол мультимодалы талшық деп аталады.

Оптикалық талшықты беру сипаттамалары

Оптикалық талшықты берудің екі негізгі сипаттамасы бар: жоғалту және дисперсия. Оптикалық талшықтың жоғалуы оптикалық талшықтың ұзындығы бірлігіндегі әлсіреуді білдіреді, дБ/км. Оптикалық талшықты жоғалту деңгейі оптикалық талшықты байланыс жүйесінің тарату қашықтығына немесе релелік станциялар арасындағы қашықтыққа тікелей әсер етеді. Талшықты дисперсия талшықпен берілетін сигналды әртүрлі жиілік құрамдас бөліктерімен және әртүрлі режим құрамдастарымен тасымалдайтынын және әртүрлі жиілік құраушыларының және әртүрлі режим құрамдастарының берілу жылдамдығының әртүрлі болуын білдіреді, бұл сигналдың бұрмалануына әкеледі.

Талшықты дисперсия материалды дисперсияға, толқындық дисперсияға және модальды дисперсияға бөлінеді. Дисперсияның алғашқы екі түрі сигналдың бір жиілік болмауына байланысты, ал дисперсияның соңғы түрі сигналдың бір режим болмауына байланысты. Сигнал бір режим емес, режим дисперсиясын тудырады.

Бір режимді талшықта бір ғана іргелі режим бар, сондықтан тек материал дисперсиясы және толқындық дисперсия болады, модальды дисперсия болмайды. Көпмодалы талшықта режимаралық дисперсия бар. Оптикалық талшықтың дисперсиясы оптикалық талшықтың өткізу қабілетіне әсер етіп қана қоймайды, сонымен қатар оптикалық талшықты байланыс жүйесінің релелік қашықтығын шектейді.

Бір режимді талшық

Бір режимді талшық (Single Mode Fiber), жарық талшыққа белгілі бір түсу бұрышымен енеді және толық сәулелену талшық пен қаптама арасында орын алады. Диаметрді қысқартқанда, жарықтың тек бір бағытын, яғни бір режимді талшықты өткізуге рұқсат етіледі; Режимдік талшықтың орталық шыны өзегі өте жұқа, өзек диаметрі әдетте 8,5 немесе 9,5 мкм және ол 1310 және 1550 нм толқын ұзындығында жұмыс істейді.

Көпмодалы талшық

Көп режимді талшық (Көп режимді талшық) бірнеше бағыттаушы режимді жіберуге мүмкіндік беретін талшық болып табылады. Көп модты талшықтың өзек диаметрі әдетте 50мкм/62,5мкм құрайды. Көпмодалы талшықтың өзек диаметрі салыстырмалы түрде үлкен болғандықтан, ол бір талшықта әртүрлі жарық режимдерін өткізуге мүмкіндік береді. Көп режимнің стандартты толқын ұзындығы сәйкесінше 850 нм және 1300 нм. Сондай-ақ 850 нм мен 953 нм арасындағы толқын ұзындығын пайдаланатын WBMMF (Wideband Multimode Fiber) деп аталатын жаңа мультимодалы талшық стандарты бар.

Бір модты талшықтың да, көп режимді талшықтың да қаптау диаметрі 125 мкм.

Бір режимді талшық немесе көп режимді талшық?

Тасымалдау қашықтығы

Бір режимді талшықтың кіші диаметрі шағылыстырады, бұл жарықтың тек бір режимінің өтуіне мүмкіндік береді, осылайша оптикалық сигнал алысырақ жүре алады. Жарық өзектен өткен сайын жарықтың шағылысу мөлшері азайып, әлсіреуді азайтады және сигналдың одан әрі таралуын тудырады. Оның режим аралық дисперсиясы немесе шағын режим аралық дисперсиясы болмағандықтан, бір режимді талшық сигналға әсер етпестен 40 километр немесе одан да көп қашықтықты жібере алады. Сондықтан, бір режимді талшық әдетте алыс қашықтыққа деректерді беру үшін қолданылады және телекоммуникациялық компанияларда және кабельдік теледидар провайдерлері мен университеттерде және т.б. кеңінен қолданылады.

Көпмодалы талшық үлкенірек диаметрлі ядроға ие және жарықты бірнеше режимде өткізе алады. Көп режимді берілісте ядро ​​өлшемі үлкен болғандықтан, режим аралық дисперсия үлкенірек болады, яғни оптикалық сигнал тезірек «таралады». Сигнал сапасы ұзақ қашықтыққа жіберу кезінде төмендейді, сондықтан көп режимді талшық әдетте қысқа қашықтыққа, аудио/бейне қолданбаларына және жергілікті желілерге (LAN) пайдаланылады және OM3/OM4/OM5 көп режимді талшық жоғары деңгейге қолдау көрсете алады. - мәліметтерді тасымалдау жылдамдығы.

Өткізу қабілеті, өткізу қабілеті

Өткізу қабілеттілігі ақпаратты тасымалдау мүмкіндігі ретінде анықталады. Оптикалық талшықты тарату жолағының еніне әсер ететін негізгі фактор әртүрлі дисперсиялар болып табылады, олардың ішінде модальды дисперсия ең маңызды болып табылады. Бір модты талшықтың дисперсиясы аз, сондықтан ол жарықты кең жиілік диапазонында ұзақ қашықтыққа өткізе алады. Көп режимді талшық кедергі, кедергі және басқа да күрделі мәселелерді тудыратындықтан, өткізу қабілеті мен сыйымдылығы бір режимді талшық сияқты жақсы емес. Көп режимді талшықты өткізу қабілеттілігінің соңғы буыны OM5 28000 МГц/км-ге орнатылған, ал бір режимді талшықты өткізу қабілеті әлдеқайда үлкен.