A estrutura básica da fibra óptica

A fibra nua da fibra óptica é geralmente dividida em três camadas: núcleo, revestimento e revestimento.

O núcleo de fibra e o revestimento são compostos de vidro com diferentes índices de refração, o centro é um núcleo de vidro de alto índice de refração (sílica dopada com germânio) e o meio é um revestimento de vidro de sílica de baixo índice de refração (sílica pura). A luz entra na fibra em um ângulo de incidência específico, e a emissão total ocorre entre a fibra e o revestimento (porque o índice de refração do revestimento é ligeiramente inferior ao do núcleo), para que possa se propagar na fibra.

A principal função do revestimento é proteger a fibra óptica de danos externos, ao mesmo tempo que aumenta a flexibilidade da fibra óptica. Conforme mencionado anteriormente, o núcleo e o revestimento são feitos de vidro e não podem ser dobrados e frágeis. A utilização da camada de revestimento protege e prolonga a vida útil da fibra.

Uma camada de bainha externa é adicionada à fibra não nua. Além de protegê-lo, a bainha externa de diversas cores também pode ser utilizada para distinguir diversas fibras ópticas.

A fibra óptica é dividida em fibra monomodo (fibra monomodo) e fibra multimodo (fibra multimodo) de acordo com o modo de transmissão. A luz entra na fibra em um ângulo de incidência específico e a emissão total ocorre entre a fibra e o revestimento. Quando o diâmetro é pequeno, apenas uma direção de luz pode passar, ou seja, uma fibra monomodo; quando o diâmetro da fibra é grande, a luz pode ser permitida. Injeta e propaga em múltiplos ângulos de incidência, desta vez é chamada de fibra multimodo.

Características de transmissão de fibra óptica

A fibra óptica possui duas características principais de transmissão: perda e dispersão. A perda de uma fibra óptica refere-se à atenuação por unidade de comprimento da fibra óptica, em dB/km. O nível de perda de fibra óptica afeta diretamente a distância de transmissão do sistema de comunicação de fibra óptica ou a distância entre as estações retransmissoras. A dispersão da fibra refere-se ao fato de que o sinal transmitido pela fibra é transportado por diferentes componentes de frequência e diferentes componentes de modo, e as velocidades de transmissão de diferentes componentes de frequência e diferentes componentes de modo são diferentes, o que leva à distorção do sinal.

A dispersão da fibra é dividida em dispersão de material, dispersão de guia de ondas e dispersão modal. Os primeiros dois tipos de dispersão são causados ​​​​pelo sinal não ser de uma frequência única, e o último tipo de dispersão é causado pelo sinal não ser de um modo único. O sinal não é um modo único causará dispersão de modo.

A fibra monomodo possui apenas um modo fundamental, portanto, há apenas dispersão de material e dispersão de guia de onda, e nenhuma dispersão modal. A fibra multimodo possui dispersão intermodo. A dispersão da fibra óptica não afeta apenas a capacidade de transmissão da fibra óptica, mas também limita a distância do relé do sistema de comunicação de fibra óptica.

Fibra monomodo

Fibra monomodo (fibra monomodo), a luz entra na fibra em um ângulo de incidência específico e a emissão total ocorre entre a fibra e o revestimento. Quando o diâmetro é encurtado, apenas uma direção da luz pode passar, ou seja, uma fibra monomodo; O núcleo de vidro central da fibra modal é muito fino, o diâmetro do núcleo é geralmente 8,5 ou 9,5 μm e funciona em comprimentos de onda de 1310 e 1550 nm.

Fibra multimodo

Fibra multimodo (Fibra multimodo) é uma fibra que permite transmissão em modo guiado múltiplo. O diâmetro do núcleo de uma fibra multimodo é geralmente 50μm/62,5μm. Como o diâmetro do núcleo de uma fibra multimodo é relativamente grande, ele pode permitir que diferentes modos de luz sejam transmitidos em uma fibra. Os comprimentos de onda padrão do multimodo são 850 nm e 1300 nm, respectivamente. Há também um novo padrão de fibra multimodo chamado WBMMF (Wideband Multimode Fiber), que usa comprimentos de onda entre 850nm e 953nm.

Tanto a fibra monomodo quanto a fibra multimodo têm um diâmetro de revestimento de 125 μm.

Fibra monomodo ou fibra multimodo?

Distância de transmissão

O diâmetro menor da fibra monomodo torna a reflexão mais estreita, permitindo que apenas um modo de luz viaje, de modo que o sinal óptico possa viajar mais longe. À medida que a luz passa através do núcleo, a quantidade de reflexões de luz diminui, reduzindo a atenuação e causando maior propagação do sinal. Por não ter dispersão intermodo ou pequena dispersão intermodo, a fibra monomodo pode transmitir 40 quilômetros ou mais sem afetar o sinal. Portanto, a fibra monomodo é geralmente usada para transmissão de dados de longa distância e é amplamente utilizada em empresas de telecomunicações e provedores de TV a cabo e universidades, etc.

A fibra multimodo tem um núcleo de maior diâmetro e pode transmitir luz em vários modos. Na transmissão multimodo, devido ao maior tamanho do núcleo, a dispersão intermodo é maior, ou seja, o sinal óptico “se espalha” mais rapidamente. A qualidade do sinal será reduzida durante a transmissão de longa distância, portanto a fibra multimodo é geralmente usada para aplicações de áudio/vídeo de curta distância e redes locais (LANs), e a fibra multimodo OM3/OM4/OM5 pode suportar alta -velocidade de transmissão de dados.

Largura de banda, capacidade

Largura de banda é definida como a capacidade de transportar informações. O principal fator que afeta a largura da banda de transmissão da fibra óptica são as diversas dispersões, das quais a dispersão modal é a mais importante. A dispersão da fibra monomodo é pequena, por isso pode transmitir luz em uma ampla faixa de frequência por longas distâncias. Como a fibra multimodo produzirá interferências, interferências e outros problemas complexos, ela não é tão boa quanto a fibra monomodo em largura de banda e capacidade. A última geração de largura de banda de fibra multimodo OM5 está configurada para 28.000 MHz/km, enquanto a largura de banda de fibra monomodo é muito maior.