Optiskās šķiedras pamatstruktūra

Optiskās šķiedras tukšā šķiedra parasti tiek sadalīta trīs slāņos: kodols, apšuvums un pārklājums.

Šķiedru serdi un apšuvumu veido stikls ar dažādiem laušanas koeficientiem, centrā ir augsta laušanas koeficienta stikla serde (ar germāniju leģēts silīcija dioksīds), bet vidū ir zema refrakcijas indeksa silīcija dioksīda stikla apšuvums (tīrs silīcija dioksīds). Gaisma iekļūst šķiedrā ar noteiktu krišanas leņķi, un kopējā emisija notiek starp šķiedru un apšuvumu (jo apšuvuma laušanas koeficients ir nedaudz zemāks par serdi), tāpēc tā var izplatīties šķiedrā.

Pārklājuma galvenā funkcija ir aizsargāt optisko šķiedru no ārējiem bojājumiem, vienlaikus palielinot optiskās šķiedras elastību. Kā minēts iepriekš, serde un apšuvums ir izgatavoti no stikla un nevar būt saliekti un trausli. Pārklājuma slāņa izmantošana aizsargā un pagarina šķiedras kalpošanas laiku.

Nekailajai šķiedrai tiek pievienots ārējā apvalka slānis. Papildus aizsardzībai dažādu krāsu ārējo apvalku var izmantot arī dažādu optisko šķiedru atšķiršanai.

Optiskā šķiedra ir sadalīta vienmodas šķiedrā (vienmodu šķiedrā) un daudzmodu šķiedrā (vairāku režīmu šķiedra) atbilstoši pārraides režīmam. Gaisma iekļūst šķiedrā noteiktā leņķī, un pilna emisija notiek starp šķiedru un apšuvumu. Ja diametrs ir mazs, cauri var iziet tikai viens gaismas virziens, tas ir, vienmoda šķiedra; ja šķiedras diametrs ir liels, var pieļaut gaismu. Injicējiet un izplatiet vairākos leņķos, šoreiz to sauc par daudzmodu šķiedru.

Optiskās šķiedras pārraides raksturlielumi

Optiskajai šķiedrai ir divi galvenie pārraides raksturlielumi: zudumi un izkliede. Optiskās šķiedras zudums attiecas uz vājinājumu uz optiskās šķiedras garuma vienību dB/km. Optiskās šķiedras zuduma līmenis tieši ietekmē optiskās šķiedras sakaru sistēmas pārraides attālumu vai attālumu starp releja stacijām. Šķiedru izkliede attiecas uz faktu, ka šķiedras pārraidīto signālu pārnēsā dažādi frekvenču komponenti un dažādu režīmu komponenti, un dažādu frekvenču komponentu un dažādu režīmu komponentu pārraides ātrums ir atšķirīgs, kas izraisa signāla kropļojumus.

Šķiedru dispersiju iedala materiāla dispersijā, viļņvada dispersijā un modālā dispersijā. Pirmos divus izkliedes veidus izraisa tas, ka signāls nav viena frekvence, un pēdējā veida izkliedi izraisa signāls, kas nav viens režīms. Signāls nav vienā režīmā izraisīs režīma izkliedi.

Viena režīma šķiedrai ir tikai viens pamatrežīms, tāpēc ir tikai materiāla izkliede un viļņvada dispersija, un nav modālas dispersijas. Daudzmodu šķiedrai ir starpmodu dispersija. Optiskās šķiedras izkliede ne tikai ietekmē optiskās šķiedras pārraides jaudu, bet arī ierobežo optiskās šķiedras sakaru sistēmas releja attālumu.

Viena režīma šķiedra

Viena režīma šķiedra (Single Mode Fiber), gaisma iekļūst šķiedrā noteiktā leņķī, un pilna emisija notiek starp šķiedru un apšuvumu. Kad diametrs ir saīsināts, cauri var iziet tikai viens gaismas virziens, tas ir, vienmoda šķiedra; Modeļa šķiedras centrālā stikla kodols ir ļoti plāns, serdes diametrs parasti ir 8,5 vai 9,5 μm, un tas darbojas 1310 un 1550 nm viļņu garumā.

Daudzmodu šķiedra

Daudzmodu šķiedra (Daudzrežīmu šķiedra) ir šķiedra, kas nodrošina pārraidi vairākos vadītos režīmos. Daudzmodu šķiedras serdes diametrs parasti ir 50 μm/62,5 μm. Tā kā daudzmodu šķiedras serdes diametrs ir salīdzinoši liels, tas var ļaut pa vienu šķiedru pārraidīt dažādus gaismas režīmus. Daudzmodu standarta viļņu garumi ir attiecīgi 850 nm un 1300 nm. Ir arī jauns daudzmodu šķiedru standarts ar nosaukumu WBMMF (Wideband Multimode Fiber), kas izmanto viļņu garumus no 850 nm līdz 953 nm.

Gan vienmoda šķiedras, gan daudzmodu šķiedras apšuvuma diametrs ir 125 μm.

Viena režīma šķiedra vai daudzmodu šķiedra?

Pārraides attālums

Mazāks vienmoda šķiedras diametrs padara atstarošanu stingrāku, ļaujot pārvietoties tikai vienam gaismas režīmam, lai optiskais signāls varētu virzīties tālāk. Gaismai ejot cauri serdei, gaismas atstarojumu daudzums samazinās, samazinot vājināšanos un izraisot turpmāku signāla izplatīšanos. Tā kā tai nav starprežīmu dispersijas vai nelielas starprežīmu izkliedes, vienmoda šķiedra var pārraidīt 40 kilometrus vai vairāk, neietekmējot signālu. Tāpēc vienmoda šķiedru parasti izmanto tālsatiksmes datu pārraidei, un to plaši izmanto telekomunikāciju uzņēmumos un kabeļtelevīzijas pakalpojumu sniedzējos un universitātēs utt.

Daudzmodu šķiedrai ir lielāka diametra kodols, un tā var pārraidīt gaismu vairākos režīmos. Vairāku režīmu pārraidē lielāka serdeņa izmēra dēļ starprežīmu izkliede ir lielāka, tas ir, optiskais signāls “izplatās” ātrāk. Signāla kvalitāte tiks samazināta pārraides laikā no liela attāluma, tāpēc vairāku režīmu šķiedru parasti izmanto nelieliem attālumiem, audio/video lietojumprogrammām un lokālajiem tīkliem (LAN), un OM3/OM4/OM5 vairāku režīmu šķiedras var atbalstīt augstas - datu pārraides ātrums.

Joslas platums, jauda

Joslas platums ir definēts kā informācijas pārnešanas spēja. Galvenais faktors, kas ietekmē optiskās šķiedras pārraides joslas platumu, ir dažādas dispersijas, no kurām vissvarīgākā ir modālā dispersija. Vienmodas šķiedras izkliede ir maza, tāpēc tā var pārraidīt gaismu plašā frekvenču joslā lielā attālumā. Tā kā daudzmodu šķiedra radīs traucējumus, traucējumus un citas sarežģītas problēmas, tās joslas platums un ietilpība nav tik laba kā vienmoda šķiedra. Jaunākās paaudzes daudzmodu šķiedru joslas platums OM5 ir iestatīts uz 28000MHz/km, savukārt viena režīma šķiedras joslas platums ir daudz lielāks.