Den grunnleggende strukturen til optisk fiber

Den nakne fiberen til optisk fiber er vanligvis delt inn i tre lag: kjerne, kledning og belegg.

Fiberkjernen og kledningen er sammensatt av glass med forskjellige brytningsindekser, senteret er en glasskjerne med høy brytningsindeks (germanium-dopet silika), og midten er en silikaglasskledning med lav brytningsindeks (ren silika). Lys kommer inn i fiberen i en bestemt innfallsvinkel, og den totale emisjonen skjer mellom fiberen og kledningen (fordi kledningens brytningsindeks er litt lavere enn kjernen), slik at den kan forplante seg i fiberen.

Hovedfunksjonen til belegget er å beskytte den optiske fiberen mot ytre skade, samtidig som den øker fleksibiliteten til den optiske fiberen. Som nevnt tidligere er kjernen og kledningen laget av glass og kan ikke bøyes og skjøres. Bruken av belegglaget beskytter og forlenger fiberens levetid.

Et lag med ytre kappe legges til den ikke-bare fiberen. I tillegg til å beskytte den, kan den ytre kappen av forskjellige farger også brukes til å skille forskjellige optiske fibre.

Optisk fiber er delt inn i enkeltmodusfiber (Single Mode Fiber) og multimodusfiber (Multi Mode Fiber) i henhold til overføringsmodus. Lys kommer inn i fiberen i en bestemt innfallsvinkel, og full emisjon skjer mellom fiberen og kledningen. Når diameteren er liten, tillates bare én retning av lys å passere gjennom, det vil si en enkeltmodusfiber; når fiberdiameteren er stor, kan lys tillates. Injiser og forplanter seg ved flere innfallsvinkler, denne gangen kalles det en multimodusfiber.

Optisk fiberoverføringsegenskaper

Optisk fiber har to hovedoverføringsegenskaper: tap og spredning. Tapet av en optisk fiber refererer til dempningen per lengdeenhet av den optiske fiberen, i dB/km. Nivået av optisk fibertap påvirker direkte overføringsavstanden til det optiske fiberkommunikasjonssystemet eller avstanden mellom reléstasjonene. Fiberspredning refererer til det faktum at signalet som overføres av fiberen bæres av forskjellige frekvenskomponenter og forskjellige moduskomponenter, og overføringshastighetene til forskjellige frekvenskomponenter og forskjellige moduskomponenter er forskjellige, noe som fører til signalforvrengning.

Fiberdispersjon er delt inn i materialdispersjon, bølgelederdispersjon og modal dispersjon. De to første typene spredning er forårsaket av at signalet ikke er en enkelt frekvens, og den siste typen spredning er forårsaket av at signalet ikke er en enkelt modus. Signalet er ikke en enkelt modus vil forårsake modusspredning.

Enkeltmodusfiber har bare en grunnleggende modus, så det er bare materialspredning og bølgelederdispersjon, og ingen modal spredning. Multimodusfiberen har inter-modus dispersjon. Spredningen av den optiske fiberen påvirker ikke bare overføringskapasiteten til den optiske fiberen, men begrenser også reléavstanden til det optiske fiberkommunikasjonssystemet.

Enkeltmodusfiber

Enkeltmodusfiber (Single Mode Fiber), lys kommer inn i fiberen i en bestemt innfallsvinkel, og full emisjon skjer mellom fiberen og kledningen. Når diameteren er forkortet, tillates bare én retning av lys å passere gjennom, det vil si en enkeltmodusfiber; Den sentrale glasskjernen til modusfiberen er veldig tynn, kjernediameteren er vanligvis 8,5 eller 9,5 μm, og den fungerer ved bølgelengder på 1310 og 1550 nm.

Multimodus fiber

Multi-modus fiber (Multimodus fiber) er en fiber som tillater overføring av flere veilede moduser. Kjernediameteren til en multimodusfiber er vanligvis 50 μm/62,5 μm. Fordi kjernediameteren til en multimodusfiber er relativt stor, kan den tillate at forskjellige lysmoduser overføres på en fiber. Standardbølgelengdene for multimodus er henholdsvis 850nm og 1300nm. Det er også en ny multimodus fiberstandard kalt WBMMF (Wideband Multimode Fiber), som bruker bølgelengder mellom 850nm og 953nm.

Både single-mode fiber og multi-mode fiber har en kledningsdiameter på 125 μm.

Single-mode fiber eller multi-mode fiber?

Sendingsavstand

Den mindre diameteren til enkeltmodusfiberen gjør refleksjonen tettere, slik at bare én lysmodus kan bevege seg, slik at det optiske signalet kan reise lenger. Når lyset passerer gjennom kjernen, reduseres mengden lysrefleksjoner, noe som reduserer demping og forårsaker ytterligere signalutbredelse. Fordi den ikke har noen spredning mellom modus eller liten spredning mellom modus, kan enkeltmodusfiber overføre 40 kilometer eller mer uten å påvirke signalet. Derfor brukes enkeltmodusfiber generelt til langdistansedataoverføring og er mye brukt i telekommunikasjonsselskaper og kabel-TV-leverandører og universiteter, etc.

Multimode fiber har en kjerne med større diameter og kan overføre lys i flere moduser. I multi-modus overføring, på grunn av den større kjernestørrelsen, er spredningen mellom modus større, det vil si at det optiske signalet "spres" raskere. Signalkvaliteten vil bli redusert under langdistanseoverføring, så flermodusfiber brukes vanligvis til kortdistanse, lyd/videoapplikasjoner og lokale nettverk (LAN), og OM3/OM4/OM5 multimodusfiber kan støtte høy -hastighets dataoverføring.

Båndbredde, kapasitet

Båndbredde er definert som evnen til å bære informasjon. Hovedfaktoren som påvirker bredden på det optiske fiberoverføringsbåndet er ulike dispersjoner, hvorav modal dispersjon er den viktigste. Spredningen av enkeltmodusfiber er liten, så den kan overføre lys i et bredt frekvensbånd over lang avstand. Siden multi-mode fiber vil produsere interferens, interferens og andre komplekse problemer, er den ikke like god som single-mode fiber i båndbredde og kapasitet. Den siste generasjonen av multi-mode fiberbåndbredde OM5 er satt til 28000MHz/km, mens single-mode fiberbåndbredden er mye større.