Den grundläggande strukturen för optisk fiber
Den nakna fibern av optisk fiber är vanligtvis uppdelad i tre lager: kärna, beklädnad och beläggning.
Fiberkärnan och beklädnaden består av glas med olika brytningsindex, mitten är en glaskärna med högt brytningsindex (germaniumdopad kiseldioxid), och mitten är en kiselglasbeklädnad med lågt brytningsindex (ren kiseldioxid). Ljus kommer in i fibern med en specifik infallsvinkel och den totala emissionen sker mellan fibern och beklädnaden (eftersom beklädnadens brytningsindex är något lägre än kärnan), så det kan fortplanta sig i fibern.
Beläggningens huvudsakliga funktion är att skydda den optiska fibern från yttre skador, samtidigt som den ökar flexibiliteten hos den optiska fibern. Som tidigare nämnts är kärnan och beklädnaden av glas och kan inte böjas och ömtålig. Användningen av beläggningsskiktet skyddar och förlänger fiberns livslängd.
Ett lager av yttre hölje läggs till den icke blottade fibern. Förutom att skydda den kan den yttre manteln i olika färger också användas för att särskilja olika optiska fibrer.
Optisk fiber är uppdelad i singelmodsfiber (Single Mode Fiber) och multimodefiber (Multi Mode Fiber) enligt överföringsläget. Ljus kommer in i fibern med en specifik infallsvinkel och full emission sker mellan fibern och beklädnaden. När diametern är liten tillåts endast en riktning av ljus att passera igenom, det vill säga en enkelmodsfiber; när fiberdiametern är stor kan ljus tillåtas. Injicera och fortplanta sig i flera infallsvinklar, den här gången kallas det en multimodfiber.
Optisk fiberöverföringsegenskaper
Optisk fiber har två huvudsakliga transmissionsegenskaper: förlust och spridning. Förlusten av en optisk fiber avser dämpningen per längdenhet för den optiska fibern, i dB/km. Nivån på optisk fiberförlust påverkar direkt överföringsavståndet för det optiska fiberkommunikationssystemet eller avståndet mellan relästationerna. Fiberspridning hänvisar till det faktum att signalen som sänds av fibern bärs av olika frekvenskomponenter och olika modkomponenter, och överföringshastigheterna för olika frekvenskomponenter och olika modkomponenter är olika, vilket leder till signalförvrängning.
Fiberdispersion är uppdelad i materialdispersion, vågledardispersion och modal dispersion. De två första typerna av spridning orsakas av att signalen inte är en enda frekvens, och den senare typen av spridning orsakas av att signalen inte är en enkelmod. Signalen är inte ett enda läge kommer att orsaka lägesspridning.
Singelmodsfiber har bara ett grundläggande läge, så det finns bara materialspridning och vågledardispersion och ingen modal dispersion. Multimodfibern har intermodspridning. Spridningen av den optiska fibern påverkar inte bara den optiska fiberns överföringskapacitet, utan begränsar också reläavståndet för det optiska fiberkommunikationssystemet.
Single mode fiber
Single-mode fiber (Single Mode Fiber), ljus kommer in i fibern i en specifik infallsvinkel och full emission sker mellan fibern och beklädnaden. När diametern förkortas tillåts endast en riktning av ljus att passera igenom, det vill säga en enkelmodsfiber; Den centrala glaskärnan i modfibern är mycket tunn, kärndiametern är i allmänhet 8,5 eller 9,5 μm, och den fungerar vid 1310 och 1550 nm våglängder.
Multimode fiber
Multimode fiber (Multi Mode Fiber) är en fiber som tillåter multipel guidad överföring. Kärndiametern för en multimodfiber är i allmänhet 50 μm/62,5 μm. Eftersom kärndiametern hos en multimodfiber är relativt stor, kan den tillåta att olika ljuslägen överförs på en fiber. Standardvåglängderna för multimod är 850nm respektive 1300nm. Det finns också en ny multimodsfiberstandard som heter WBMMF (Wideband Multimode Fiber), som använder våglängder mellan 850nm och 953nm.
Både single-mode fiber och multi-mode fiber har en beklädnadsdiameter på 125 μm.
Single-mode fiber eller multi-mode fiber?
Överföringsavstånd
Den mindre diametern på singelmodsfibern gör reflektionen tätare, vilket tillåter endast ett ljusläge att färdas, så att den optiska signalen kan färdas längre. När ljuset passerar genom kärnan minskar mängden ljusreflektioner, vilket minskar dämpningen och orsakar ytterligare signalutbredning. Eftersom den inte har någon spridning mellan olika lägen eller liten spridning mellan olika lägen, kan singelmodsfiber sända 40 kilometer eller mer utan att påverka signalen. Därför används singelmodsfiber i allmänhet för långdistansdataöverföring och används i stor utsträckning inom telekommunikationsföretag och kabel-tv-leverantörer och universitet, etc.
Multimode fiber har en kärna med större diameter och kan sända ljus i flera lägen. I multi-mode-överföring, på grund av den större kärnstorleken, är inter-mode-spridningen större, det vill säga den optiska signalen "sprider sig" snabbare. Signalkvaliteten kommer att försämras under långdistansöverföring, så flerlägesfiber används vanligtvis för korta avstånd, ljud/videoapplikationer och lokala nätverk (LAN), och OM3/OM4/OM5 multimodsfiber kan stödja hög -hastighet dataöverföring.
Bandbredd, kapacitet
Bandbredd definieras som förmågan att överföra information. Den huvudsakliga faktorn som påverkar bredden på det optiska fiberöverföringsbandet är olika dispersioner, av vilka modal dispersion är den viktigaste. Spridningen av singelmodsfiber är liten, så den kan sända ljus i ett brett frekvensband på långa avstånd. Eftersom multimodsfiber kommer att producera störningar, störningar och andra komplexa problem är den inte lika bra som singelmodsfiber i bandbredd och kapacitet. Den senaste generationen av multi-mode fiberbandbredd OM5 är inställd på 28000MHz/km, medan single-mode fiberbandbredden är mycket större.