De basisstructuur van optische vezels

De kale vezel van optische vezels is meestal verdeeld in drie lagen: kern, bekleding en coating.

De vezelkern en bekleding zijn samengesteld uit glas met verschillende brekingsindexen, het midden is een glazen kern met een hoge brekingsindex (germanium-gedoteerd silica) en het midden is een bekleding van silicaglas met een lage brekingsindex (puur silica). Licht komt onder een specifieke invalshoek de vezel binnen en de totale emissie vindt plaats tussen de vezel en de bekleding (omdat de brekingsindex van de bekleding iets lager is dan de kern), zodat het zich in de vezel kan voortplanten.

De belangrijkste functie van de coating is het beschermen van de optische vezel tegen externe schade, terwijl de flexibiliteit van de optische vezel wordt vergroot. Zoals eerder vermeld zijn de kern en de bekleding van glas en kunnen ze niet buigen en breekbaar zijn. Het gebruik van de coatinglaag beschermt en verlengt de levensduur van de vezel.

Aan de niet-kale vezel wordt een laag buitenmantel toegevoegd. Naast bescherming kan de buitenmantel van verschillende kleuren ook worden gebruikt om verschillende optische vezels te onderscheiden.

Optische vezels zijn onderverdeeld in single-mode vezels (Single Mode Fiber) en multimode vezels (Multi Mode Fiber), afhankelijk van de transmissiemodus. Licht komt de vezel binnen onder een specifieke invalshoek en er vindt volledige emissie plaats tussen de vezel en de bekleding. Wanneer de diameter klein is, mag er slechts één lichtrichting doorheen gaan, dat wil zeggen een single-mode vezel; wanneer de vezeldiameter groot is, kan licht worden toegelaten. Injecteer en propageer onder meerdere invalshoeken, dit keer wordt het een multimode-vezel genoemd.

Transmissie-eigenschappen van optische vezels

Optische vezels hebben twee belangrijke transmissiekenmerken: verlies en spreiding. Het verlies van een optische vezel verwijst naar de verzwakking per lengte-eenheid van de optische vezel, in dB/km. Het niveau van optische vezelverlies heeft rechtstreeks invloed op de transmissieafstand van het optische vezelcommunicatiesysteem of de afstand tussen de relaisstations. Vezeldispersie verwijst naar het feit dat het door de vezel verzonden signaal wordt gedragen door verschillende frequentiecomponenten en verschillende moduscomponenten, en dat de transmissiesnelheden van verschillende frequentiecomponenten en verschillende moduscomponenten verschillend zijn, wat tot signaalvervorming leidt.

Vezeldispersie is onderverdeeld in materiaaldispersie, golfgeleiderdispersie en modale dispersie. De eerste twee soorten spreiding worden veroorzaakt doordat het signaal niet één enkele frequentie heeft, en de laatste soort spreiding wordt veroorzaakt doordat het signaal geen enkele modus heeft. Het signaal is niet een enkele modus die modusspreiding veroorzaakt.

Single-mode glasvezel heeft slechts één fundamentele modus, dus er is alleen materiaaldispersie en golfgeleiderdispersie, en geen modale dispersie. De multimode-vezel heeft intermode-dispersie. De spreiding van de optische vezel beïnvloedt niet alleen de transmissiecapaciteit van de optische vezel, maar beperkt ook de relaisafstand van het optische vezelcommunicatiesysteem.

Single-mode glasvezel

Single-mode glasvezel (Single Mode Fiber), licht komt de vezel binnen onder een specifieke invalshoek en er vindt volledige emissie plaats tussen de vezel en de bekleding. Wanneer de diameter wordt verkort, mag er slechts één richting van het licht doorheen gaan, dat wil zeggen een single-mode vezel; De centrale glaskern van de modusvezel is erg dun, de kerndiameter is over het algemeen 8,5 of 9,5 μm en werkt op golflengten van 1310 en 1550 nm.

Multimode glasvezel

Multi-mode glasvezel (Multimode glasvezel) is een vezel die transmissie in meerdere geleide modi mogelijk maakt. De kerndiameter van een multimode-vezel is doorgaans 50 μm/62,5 μm. Omdat de kerndiameter van een multimode-vezel relatief groot is, kunnen verschillende vormen van licht op één vezel worden overgedragen. De standaardgolflengten van multimode zijn respectievelijk 850 nm en 1300 nm. Er is ook een nieuwe multimode glasvezelstandaard genaamd WBMMF (Wideband Multimode Fiber), die golflengten tussen 850 nm en 953 nm gebruikt.

Zowel single-mode glasvezel als multi-mode glasvezel hebben een bekledingsdiameter van 125 μm.

Singlemode glasvezel of multimode glasvezel?

Transmissie afstand

De kleinere diameter van de single-mode vezel maakt de reflectie strakker, waardoor slechts één lichtmodus zich kan verplaatsen, zodat het optische signaal verder kan reizen. Naarmate het licht door de kern gaat, neemt de hoeveelheid lichtreflecties af, waardoor de verzwakking wordt verminderd en verdere signaalvoortplanting wordt veroorzaakt. Omdat er geen inter-mode spreiding of een kleine inter-mode spreiding is, kan single-mode glasvezel 40 kilometer of meer overbrengen zonder het signaal te beïnvloeden. Daarom wordt single-mode glasvezel over het algemeen gebruikt voor datatransmissie over lange afstanden en wordt het veel gebruikt door telecommunicatiebedrijven, kabeltelevisieaanbieders en universiteiten, enz.

Multimode glasvezel heeft een kern met een grotere diameter en kan licht in meerdere modi doorlaten. Bij multi-mode transmissie is de inter-mode spreiding vanwege de grotere kerngrootte groter, dat wil zeggen dat het optische signaal zich sneller "verspreidt". De signaalkwaliteit zal afnemen tijdens transmissie over lange afstanden, dus multi-mode glasvezel wordt meestal gebruikt voor korte afstanden, audio/video-toepassingen en lokale netwerken (LAN's), en OM3/OM4/OM5 multi-mode glasvezel kan hoge frequenties ondersteunen. -snelheid gegevensoverdracht.

Bandbreedte, capaciteit

Bandbreedte wordt gedefinieerd als het vermogen om informatie te transporteren. De belangrijkste factor die de breedte van de transmissieband van optische vezels beïnvloedt, zijn verschillende dispersies, waarvan de modale dispersie de belangrijkste is. De spreiding van single-mode glasvezel is klein, zodat het licht over een lange afstand in een brede frequentieband kan verzenden. Omdat multi-mode glasvezel interferentie, interferentie en andere complexe problemen zal veroorzaken, is het qua bandbreedte en capaciteit niet zo goed als single-mode glasvezel. De nieuwste generatie multi-mode glasvezelbandbreedte OM5 is ingesteld op 28.000 MHz/km, terwijl de single-mode glasvezelbandbreedte veel groter is.