Základná štruktúra optického vlákna
Holé vlákno optického vlákna je zvyčajne rozdelené do troch vrstiev: jadro, plášť a povlak.
Vláknité jadro a plášť sú zložené zo skla s rôznymi indexmi lomu, stredom je sklenené jadro s vysokým indexom lomu (germániom dopovaný oxid kremičitý) a stredom je plášť z kremičitého skla s nízkym indexom lomu (čistý oxid kremičitý). Svetlo vstupuje do vlákna pod špecifickým uhlom dopadu a k celkovej emisii dochádza medzi vláknom a plášťom (pretože index lomu plášťa je o niečo nižší ako jadro), takže sa môže vo vlákne šíriť.
Hlavnou funkciou povlaku je chrániť optické vlákno pred vonkajším poškodením a zároveň zvyšovať flexibilitu optického vlákna. Ako už bolo spomenuté, jadro a plášť sú vyrobené zo skla a nemôžu byť ohýbané a krehké. Použitie poťahovej vrstvy chráni a predlžuje životnosť vlákna.
K neobnaženému vláknu je pridaná vrstva vonkajšieho plášťa. Vonkajší plášť rôznych farieb môže byť okrem ochrany použitý aj na rozlíšenie rôznych optických vlákien.
Optické vlákno je rozdelené na jednovidové vlákno (Single Mode Fiber) a multimódové vlákno (Multi Mode Fiber) podľa režimu prenosu. Svetlo vstupuje do vlákna pod špecifickým uhlom dopadu a medzi vláknom a plášťom dochádza k úplnému vyžarovaniu. Keď je priemer malý, môže prechádzať len jeden smer svetla, to znamená jednovidové vlákno; keď je priemer vlákna veľký, môže byť povolené svetlo. Injektujte a šírite sa pod viacerými uhlmi dopadu, tentoraz sa to nazýva multimódové vlákno.
Prenosové vlastnosti optických vlákien
Optické vlákno má dve hlavné prenosové charakteristiky: stratu a rozptyl. Strata optického vlákna sa vzťahuje na útlm na jednotku dĺžky optického vlákna v dB/km. Úroveň straty optického vlákna priamo ovplyvňuje prenosovú vzdialenosť optického komunikačného systému alebo vzdialenosť medzi reléovými stanicami. Disperzia vlákna sa týka skutočnosti, že signál prenášaný vláknom je prenášaný rôznymi frekvenčnými zložkami a rôznymi zložkami režimu a prenosové rýchlosti rôznych frekvenčných zložiek a zložiek rôznych režimov sú rôzne, čo vedie k skresleniu signálu.
Vláknová disperzia sa delí na materiálovú disperziu, vlnovodnú disperziu a modálnu disperziu. Prvé dva druhy disperzie sú spôsobené signálom, ktorý nemá jednu frekvenciu, a druhý druh disperzie je spôsobený tým, že signál nie je jedným režimom. Signál nie je jediný režim spôsobí rozptyl režimov.
Jednovidové vlákno má iba jeden základný režim, takže existuje iba disperzia materiálu a disperzia vlnovodu a žiadna modálna disperzia. Multimódové vlákno má medzirežimovú disperziu. Disperzia optického vlákna ovplyvňuje nielen prenosovú kapacitu optického vlákna, ale obmedzuje aj vzdialenosť prenosu komunikačného systému s optickým vláknom.
Jednorežimové vlákno
Jednovidové vlákno (Single Mode Fiber) svetlo vstupuje do vlákna pod špecifickým uhlom dopadu a medzi vláknom a plášťom dochádza k plnej emisii. Keď sa priemer skráti, môže prechádzať iba jeden smer svetla, to znamená jednovidové vlákno; Centrálne sklenené jadro vlákna je veľmi tenké, priemer jadra je zvyčajne 8,5 alebo 9,5 μm a pracuje pri vlnových dĺžkach 1310 a 1550 nm.
Multimódové vlákno
Multimódové vlákno (Vlákno s viacerými režimami) je vlákno, ktoré umožňuje prenos vo viacerých režimoch s riadením. Priemer jadra multimódového vlákna je všeobecne 50 μm/62,5 μm. Pretože priemer jadra multimódového vlákna je relatívne veľký, môže umožniť prenos rôznych režimov svetla na jednom vlákne. Štandardné vlnové dĺžky multimódu sú 850 nm a 1300 nm. Existuje aj nový štandard multimódových vlákien s názvom WBMMF (Wideband Multimode Fiber), ktorý využíva vlnové dĺžky medzi 850 nm a 953 nm.
Jednovidové aj viacvidové vlákno má priemer plášťa 125 μm.
Jednovidové vlákno alebo viacvidové vlákno?
Prenosová vzdialenosť
Menší priemer jednovidového vlákna spôsobuje, že odraz je pevnejší, čo umožňuje prechod iba jedného režimu svetla, takže optický signál môže cestovať ďalej. Pri prechode svetla cez jadro sa množstvo odrazov svetla znižuje, čím sa znižuje útlm a dochádza k ďalšiemu šíreniu signálu. Pretože nemá žiadny medzirežimový rozptyl alebo malý medzirežimový rozptyl, jednovidové vlákno môže prenášať 40 kilometrov alebo viac bez ovplyvnenia signálu. Preto sa jednovidové vlákno vo všeobecnosti používa na prenos dát na veľké vzdialenosti a je široko používané v telekomunikačných spoločnostiach a poskytovateľoch káblovej televízie a na univerzitách atď.
Multimode vlákno má väčší priemer jadra a môže prenášať svetlo vo viacerých režimoch. Pri viacrežimovom prenose je vďaka väčšej veľkosti jadra medzirežimový rozptyl väčší, to znamená, že optický signál sa „šíri“ rýchlejšie. Kvalita signálu sa zníži počas prenosu na dlhé vzdialenosti, takže multimódové vlákno sa zvyčajne používa pre krátke vzdialenosti, audio/video aplikácie a lokálne siete (LAN) a OM3/OM4/OM5 multimódové vlákno môže podporovať vysoké -rýchlosť prenosu dát.
Šírka pásma, kapacita
Šírka pásma je definovaná ako schopnosť prenášať informácie. Hlavným faktorom, ktorý ovplyvňuje šírku prenosového pásma optických vlákien, sú rôzne disperzie, z ktorých je najdôležitejšia modálna disperzia. Rozptyl jednovidového vlákna je malý, takže môže prenášať svetlo v širokom frekvenčnom pásme na veľkú vzdialenosť. Pretože multimódové vlákno bude produkovať rušenie, rušenie a iné zložité problémy, nie je také dobré ako jednovidové vlákno v šírke pásma a kapacite. Najnovšia generácia šírky pásma multimódového vlákna OM5 je nastavená na 28 000 MHz/km, zatiaľ čo šírka pásma jednovidového vlákna je oveľa väčšia.