Osnovna zgradba optičnega vlakna
Golo vlakno optičnega vlakna je običajno razdeljeno na tri plasti: jedro, oblogo in prevleko.
Jedro vlakna in ovoj sta sestavljena iz stekla z različnimi lomnimi količniki, sredina je stekleno jedro z visokim lomnim količnikom (z germanijem dopiran silicijev dioksid), sredina pa je obloga iz kremenčevega stekla z nizkim lomnim količnikom (čisti silicijev dioksid). Svetloba vstopi v vlakno pod določenim vpadnim kotom, skupna emisija pa nastane med vlaknom in ovojom (ker je lomni količnik ovoja nekoliko nižji od jedra), tako da se lahko širi v vlaknu.
Glavna naloga prevleke je zaščititi optično vlakno pred zunanjimi poškodbami, hkrati pa povečati prožnost optičnega vlakna. Kot smo že omenili, sta jedro in obloga iz stekla in ju ni mogoče upogniti in lomiti. Uporaba prevleke ščiti in podaljšuje življenjsko dobo vlakna.
Negolim vlaknom je dodan sloj zunanjega ovoja. Zunanji ovoj različnih barv lahko poleg zaščite uporabljamo tudi za razlikovanje različnih optičnih vlaken.
Optična vlakna so glede na način prenosa razdeljena na enomodna vlakna (Single Mode Fiber) in večmodna vlakna (Multi Mode Fiber). Svetloba vstopi v vlakno pod določenim vpadnim kotom, polna emisija pa nastane med vlaknom in oblogo. Ko je premer majhen, lahko svetloba prehaja le v eno smer, to je enomodno vlakno; ko je premer vlakna velik, je lahko dovoljena svetloba. Vbrizgavanje in širjenje pod več vpadnimi koti, tokrat se imenuje večmodno vlakno.
Lastnosti prenosa optičnih vlaken
Optično vlakno ima dve glavni značilnosti prenosa: izgubo in disperzijo. Izguba optičnega vlakna se nanaša na slabljenje na enoto dolžine optičnega vlakna v dB/km. Stopnja izgube optičnih vlaken neposredno vpliva na razdaljo prenosa komunikacijskega sistema optičnih vlaken ali razdaljo med relejnimi postajami. Disperzija vlaken se nanaša na dejstvo, da signal, ki ga prenaša vlakno, prenašajo različne frekvenčne komponente in različne komponente načina, hitrosti prenosa različnih frekvenčnih komponent in komponent različnih načinov pa so različne, kar vodi do popačenja signala.
Disperzija vlaken je razdeljena na disperzijo materiala, disperzijo valovoda in modalno disperzijo. Prvi dve vrsti disperzije povzroči signal, ki ni enofrekvenčen, drugo vrsto disperzije pa povzroči signal, ki ni en način. Signal ni en način, ki bo povzročil disperzijo načina.
Enomodovna vlakna imajo samo en temeljni način, tako da obstaja samo disperzija materiala in valovoda, modalne disperzije pa ni. Večmodno vlakno ima medmodno disperzijo. Razpršenost optičnega vlakna ne vpliva le na prenosno zmogljivost optičnega vlakna, temveč tudi omejuje relejno razdaljo komunikacijskega sistema optičnega vlakna.
Enomodovna vlakna
Enomodovna vlakna (Single Mode Fiber), svetloba vstopi v vlakno pod določenim vpadnim kotom, polna emisija pa nastane med vlaknom in ovojom. Ko se premer skrajša, lahko svetloba prehaja le v eno smer, to je enomodno vlakno; Osrednje stekleno jedro modnega vlakna je zelo tanko, premer jedra je običajno 8,5 ali 9,5 μm in deluje pri valovnih dolžinah 1310 in 1550 nm.
Večmodno vlakno
Večmodno vlakno (Več načinov vlaken) je vlakno, ki omogoča več vodenih načinov prenosa. Premer jedra večmodnega vlakna je običajno 50 μm/62,5 μm. Ker je premer jedra večmodnega vlakna razmeroma velik, lahko omogoča prenos različnih načinov svetlobe po enem vlaknu. Standardne valovne dolžine večmodnega so 850 nm oziroma 1300 nm. Obstaja tudi nov standard za večmodna vlakna, imenovan WBMMF (Wideband Multimode Fiber), ki uporablja valovne dolžine med 850 nm in 953 nm.
Tako enomodna vlakna kot večmodna vlakna imajo premer ovoja 125 μm.
Enomodovna vlakna ali večmodna vlakna?
Oddajna razdalja
Zaradi manjšega premera enomodnega vlakna je odsev močnejši, kar omogoča, da potuje le en način svetlobe, tako da lahko optični signal potuje dlje. Ko svetloba prehaja skozi jedro, se količina odbojev svetlobe zmanjša, kar zmanjša slabljenje in povzroči nadaljnje širjenje signala. Ker nima medmodne disperzije ali majhne medmodne disperzije, lahko enomodna vlakna prenašajo 40 kilometrov ali več brez vpliva na signal. Zato se enomodna vlakna na splošno uporabljajo za prenos podatkov na dolge razdalje in se pogosto uporabljajo v telekomunikacijskih podjetjih in ponudnikih kabelske televizije ter na univerzah itd.
Večmodno vlakno ima jedro večjega premera in lahko prenaša svetlobo v več načinih. Pri večnačinskem prenosu je zaradi večje velikosti jedra medmodna disperzija večja, to pomeni, da se optični signal hitreje »širi«. Kakovost signala se med prenosom na dolge razdalje zmanjša, zato se večnačinovna vlakna običajno uporabljajo za kratke razdalje, avdio/video aplikacije in lokalna omrežja (LAN), večnačinovna vlakna OM3/OM4/OM5 pa lahko podpirajo visoke - hitrost prenosa podatkov.
Pasovna širina, zmogljivost
Pasovna širina je opredeljena kot sposobnost prenosa informacij. Glavni dejavnik, ki vpliva na širino prepustnega pasu optičnih vlaken, so različne disperzije, med katerimi je najpomembnejša modalna disperzija. Disperzija enomodnega vlakna je majhna, zato lahko prenaša svetlobo v širokem frekvenčnem pasu na velike razdalje. Ker bo večnačinovno vlakno povzročalo motnje, motnje in druge zapletene težave, glede pasovne širine in zmogljivosti ni tako dobro kot enomodno vlakno. Najnovejša generacija pasovne širine večmodnega vlakna OM5 je nastavljena na 28000MHz/km, medtem ko je pasovna širina enomodnega vlakna veliko večja.