Structura de bază a fibrei optice

Fibra goală a fibrei optice este de obicei împărțită în trei straturi: miez, placare și acoperire.

Miezul fibrei și placarea sunt compuse din sticlă cu indici diferiți de refracție, centrul este un miez de sticlă cu indice de refracție ridicat (silice dopată cu germaniu), iar mijlocul este o placare din sticlă cu indice de refracție scăzut (silice pur). Lumina pătrunde în fibră la un anumit unghi de incidență, iar emisia totală are loc între fibră și placare (deoarece indicele de refracție al placajului este puțin mai mic decât miezul), deci se poate propaga în fibră.

Funcția principală a acoperirii este de a proteja fibra optică de daune externe, sporind în același timp flexibilitatea fibrei optice. După cum am menționat mai devreme, miezul și placarea sunt realizate din sticlă și nu pot fi îndoite și fragile. Utilizarea stratului de acoperire protejează și prelungește durata de viață a fibrei.

Se adaugă un strat de teacă exterioară la fibra negoldă. Pe lângă protejarea acestuia, teaca exterioară de diferite culori poate fi folosită și pentru a distinge diferite fibre optice.

Fibra optică este împărțită în fibră monomod (Single Mode Fiber) și fibră multimod (Multi Mode Fiber) în funcție de modul de transmisie. Lumina pătrunde în fibră la un anumit unghi de incidență, iar emisia completă are loc între fibră și placare. Când diametrul este mic, se permite să treacă doar o singură direcție a luminii, adică o fibră monomod; când diametrul fibrei este mare, lumina poate fi permisă. Injectați și propagați la mai multe unghiuri incidente, de data aceasta se numește fibră multimodală.

Caracteristicile transmisiei prin fibră optică

Fibra optică are două caracteristici principale de transmisie: pierderea și dispersia. Pierderea unei fibre optice se referă la atenuarea pe unitatea de lungime a fibrei optice, în dB/km. Nivelul pierderii fibrei optice afectează în mod direct distanța de transmisie a sistemului de comunicații cu fibră optică sau distanța dintre stațiile releu. Dispersia fibrei se referă la faptul că semnalul transmis de fibră este transportat de diferite componente de frecvență și de diferite componente ale modului, iar vitezele de transmisie ale diferitelor componente de frecvență și ale diferitelor componente ale modului sunt diferite, ceea ce duce la distorsiunea semnalului.

Dispersia fibrelor este împărțită în dispersie de material, dispersie de ghid de undă și dispersie modală. Primele două tipuri de dispersie sunt cauzate de faptul că semnalul nu este o singură frecvență, iar ultimul tip de dispersie este cauzat de faptul că semnalul nu este un singur mod. Semnalul nu este un singur mod va provoca dispersia modului.

Fibra cu un singur mod are un singur mod fundamental, deci există doar dispersie de material și dispersie de ghid de undă și nicio dispersie modală. Fibra multimodală are dispersie intermodală. Dispersia fibrei optice nu numai că afectează capacitatea de transmisie a fibrei optice, dar limitează și distanța de releu a sistemului de comunicație cu fibră optică.

Fibră cu un singur mod

Fibră monomod (Single Mode Fiber), lumina pătrunde în fibră la un unghi de incident specific, iar emisia completă are loc între fibră și placare. Când diametrul este scurtat, se permite să treacă doar o singură direcție a luminii, adică o fibră monomod; Miezul central de sticlă al fibrei de mod este foarte subțire, diametrul miezului este în general de 8,5 sau 9,5 μm și funcționează la lungimi de undă de 1310 și 1550 nm.

Fibră multimodală

Fibră multimod (Fibră multimodală) este o fibră care permite transmisia cu mai multe moduri ghidate. Diametrul miezului unei fibre multimode este în general de 50μm/62,5μm. Deoarece diametrul miezului unei fibre multimodale este relativ mare, poate permite diferite moduri de lumină să fie transmise pe o singură fibră. Lungimile de undă standard ale multimodului sunt 850nm și, respectiv, 1300nm. Există, de asemenea, un nou standard de fibre multimode numit WBMMF (Wideband Multimode Fiber), care utilizează lungimi de undă între 850nm și 953nm.

Atât fibra monomode, cât și fibra multimodală au un diametru de placare de 125 μm.

Fibră monomod sau fibră multimod?

Distanța de transmisie

Diametrul mai mic al fibrei monomode face ca reflexia să fie mai strânsă, permițând doar un singur mod de lumină să circule, astfel încât semnalul optic să poată călători mai departe. Pe măsură ce lumina trece prin miez, cantitatea de reflexii luminii scade, reducând atenuarea și provocând propagarea ulterioară a semnalului. Deoarece nu are dispersie intermodală sau dispersie intermodală mică, fibra monomod poate transmite 40 de kilometri sau mai mult fără a afecta semnalul. Prin urmare, fibra monomod este utilizată în general pentru transmisia de date pe distanțe lungi și este utilizată pe scară largă în companiile de telecomunicații și furnizorii de televiziune prin cablu și universități etc.

Fibra multimodală are un miez cu diametru mai mare și poate transmite lumina în mai multe moduri. În transmisia multimodală, datorită dimensiunii mai mari a miezului, dispersia intermodală este mai mare, adică semnalul optic „se răspândește” mai repede. Calitatea semnalului va fi redusă în timpul transmisiei pe distanțe lungi, astfel încât fibra multimod este utilizată de obicei pentru aplicații audio/video și rețele locale (LAN) pe distanțe scurte, iar fibra multimod OM3/OM4/OM5 poate suporta - viteza de transmisie a datelor.

Lățime de bandă, capacitate

Lățimea de bandă este definită ca fiind capacitatea de a transporta informații. Principalul factor care afectează lățimea benzii de transmisie a fibrei optice este diferitele dispersii, dintre care dispersia modală este cea mai importantă. Dispersia fibrei monomode este mică, astfel încât poate transmite lumina într-o bandă largă de frecvență pe o distanță lungă. Deoarece fibra multi-mod va produce interferențe, interferențe și alte probleme complexe, nu este la fel de bună ca fibra monomod în lățime de bandă și capacitate. Cea mai recentă generație de lățime de bandă pentru fibră multi-mod OM5 este setată la 28000MHz/km, în timp ce lățimea de bandă pentru fibră monomod este mult mai mare.