Struktur dasar serat optik

Serat bulistir serat optik biasana dibagi kana tilu lapisan: inti, cladding jeung palapis.

Inti serat sareng cladding diwangun ku kaca sareng indéks réfraktif anu béda-béda, pusatna nyaéta inti kaca indéks réfraktif anu luhur (silika doped germanium), sareng tengahna nyaéta indéks réfraktif rendah kaca cladding silika (silika murni). Cahaya asup kana serat dina sudut incidence husus, sarta total émisi lumangsung antara serat jeung cladding nu (sabab indéks réfraktif tina cladding rada handap ti inti), ku kituna bisa propagate dina serat.

Fungsi utama palapis nyaéta ngajaga serat optik tina karusakan éksternal, bari ningkatkeun kalenturan serat optik. Sakumaha didadarkeun di saméméhna, inti jeung cladding dijieunna tina kaca jeung teu bisa ngagulung sarta rapuh. Pamakéan lapisan palapis ngajaga sareng manjangkeun umur serat.

A lapisan malapah luar ditambahkeun kana serat non-bulistir. Salian ngajaga éta, sarung luar tina kelir béda ogé bisa dipaké pikeun ngabedakeun rupa serat optik.

Serat optik dibagi kana serat mode tunggal (Single Mode Serat) jeung serat multimode (Multi Mode Serat) nurutkeun kana mode transmisi. Cahaya asup kana serat dina sudut kajadian anu khusus, sareng émisi pinuh lumangsung antara serat sareng cladding. Lamun diaméterna leutik, ngan hiji arah cahaya nu diwenangkeun ngaliwatan, nyaeta serat single-mode; lamun diaméter serat badag, lampu bisa diwenangkeun. Nyuntik sareng nyebarkeun dina sababaraha sudut kajadian, waktos ieu disebut serat multimode.

Karakteristik transmisi serat optik

Serat optik boga dua ciri transmisi utama: leungitna sarta dispersi. Leungitna serat optik nujul kana atenuasi per unit panjang serat optik, dina dB / km. Tingkat leungitna serat optik langsung mangaruhan jarak transmisi sistem komunikasi serat optik atawa jarak antara stasiun relay. Dispersi serat nujul kana kanyataan yén sinyal dikirimkeun ku serat dibawa ku komponén frékuénsi béda jeung komponén mode béda, sarta speeds pangiriman komponén frékuénsi béda jeung komponén mode béda béda, nu ngabalukarkeun distorsi sinyal.

Dispersi serat dibagi kana dispersi bahan, dispersi waveguide sareng dispersi modal. Dua jinis dispersi anu munggaran disababkeun ku sinyal henteu janten frékuénsi tunggal, sareng jinis dispersi anu terakhir disababkeun ku sinyal sanés modeu tunggal. Sinyal nu lain mode tunggal bakal ngabalukarkeun dispersi mode.

Serat single-mode ngan boga hiji mode fundamental, jadi aya ukur dispersi bahan jeung dispersi waveguide, sarta euweuh dispersi modal. Serat multimode gaduh dispersi antar-mode. Dispersi serat optik henteu ngan mangaruhan kapasitas pangiriman serat optik, tapi ogé ngawatesan jarak relay tina sistem komunikasi serat optik.

serat mode tunggal

Serat mode tunggal (Serat Mode Tunggal), cahaya asup kana serat dina sudut kajadian anu khusus, sareng émisi pinuh lumangsung antara serat sareng cladding. Nalika diaméterna disingget, ngan ukur hiji arah cahaya anu diidinan nembus, nyaéta serat mode tunggal; Inti kaca sentral serat mode pisan ipis, diaméter inti umumna 8,5 atawa 9,5 μm, sarta gawéna dina panjang gelombang 1310 sarta 1550 nm.

serat multimode

serat multi-mode (Multi Mode Serat) nyaéta serat anu ngamungkinkeun sababaraha transmisi mode dipandu. Diaméter inti serat multimode umumna 50μm / 62.5μm. Kusabab diaméter inti serat multimode rélatif badag, éta bisa ngidinan modus béda cahaya bisa dikirimkeun dina hiji serat. Panjang gelombang standar multimode nyaéta 850nm sareng 1300nm masing-masing. Aya ogé standar serat multimode anyar anu disebut WBMMF (Wideband Multimode Fiber), anu ngagunakeun panjang gelombang antara 850nm sareng 953nm.

Boh serat single-mode sareng serat multi-mode gaduh diaméter cladding 125 μm.

Serat single-mode atanapi serat multi-mode?

Jarak transmisi

Diaméter serat single-mode nu leuwih leutik ngajadikeun pantulan tighter, sahingga ngan hiji mode cahaya ngarambat, ku kituna sinyal optik bisa ngarambat leuwih tebih. Nalika cahaya ngaliwat inti, jumlah pantulan cahaya ngirangan, ngirangan atenuasi sareng nyababkeun rambatan sinyal salajengna. Kusabab teu boga dispersi antar-mode atawa dispersi antar-mode leutik, serat single-mode bisa ngirimkeun 40 kilométer atawa leuwih tanpa mangaruhan sinyal. Ku alatan éta, serat single-mode umumna dipaké pikeun pangiriman data jarak jauh sarta loba dipaké di pausahaan telekomunikasi jeung panyadia TV kabel jeung universitas, jsb.

Serat multimode gaduh inti diaméter anu langkung ageung sareng tiasa ngirimkeun cahaya dina sababaraha modeu. Dina transmisi multi-mode, alatan ukuran inti nu leuwih gede, dispersi antar-mode leuwih badag, nyaeta, sinyal optik "nyebar" gancang. Kualitas sinyal bakal ngurangan salila transmisi jarak jauh, jadi serat multi-mode biasana dipaké pikeun jarak pondok, aplikasi audio / video jeung jaringan aréa lokal (LANs), sarta serat multi-mode OM3 / OM4 / OM5 bisa ngarojong tinggi. -pangiriman data speed.

Bandwidth, kapasitas

Bandwidth dihartikeun salaku kamampuhan pikeun mawa informasi. Faktor utama anu mangaruhan lebar pita transmisi serat optik nyaéta rupa-rupa dispersions, diantarana dispersi modal anu paling penting. Dispersi serat single-mode leutik, ku kituna bisa ngirimkeun cahaya dina pita frékuénsi lega pikeun jarak jauh. Kusabab serat multi-mode bakal ngahasilkeun gangguan, gangguan jeung masalah kompléks séjénna, éta teu jadi alus sakumaha serat single-mode dina rubakpita jeung kapasitas. Generasi panganyarna tina multi-mode serat rubakpita OM5 disetel ka 28000MHz / km, sedengkeun single-mode serat rubakpita leuwih badag.