Основна структура оптичного волокна

Голе волокно оптичного волокна зазвичай поділяється на три шари: серцевина, оболонка та покриття.

Серцевина волокна та оболонка складаються зі скла з різними показниками заломлення, центром є скляна серцевина з високим показником заломлення (легований германієм кремнезем), а серединою є оболонка з кварцевого скла з низьким показником заломлення (чистий кремнезем). Світло входить у волокно під певним кутом падіння, і загальне випромінювання відбувається між волокном і оболонкою (оскільки показник заломлення оболонки трохи нижчий, ніж серцевини), тому воно може поширюватися у волокні.

Основною функцією покриття є захист оптичного волокна від зовнішніх пошкоджень, одночасно збільшуючи гнучкість оптичного волокна. Як згадувалося раніше, серцевина та оболонка зроблені зі скла, тому вони не можуть бути зігнутими та крихкими. Використання шару покриття захищає та продовжує термін служби волокна.

До неоголеного волокна додається шар зовнішньої оболонки. Окрім захисту, зовнішня оболонка різних кольорів також може використовуватися для розрізнення різних оптичних волокон.

Оптичне волокно поділяється на одномодове волокно (Single Mode Fiber) і багатомодове волокно (Multi Mode Fiber) відповідно до режиму передачі. Світло входить у волокно під певним кутом падіння, і повне випромінювання відбувається між волокном і оболонкою. Коли діаметр невеликий, світло може проходити лише в одному напрямку, тобто одномодове волокно; коли діаметр волокна великий, світло можна дозволити. Введення та поширення під кількома кутами падіння, цього разу це називається багатомодовим волокном.

Характеристики передачі оптичного волокна

Оптичне волокно має дві основні характеристики передачі: втрати та дисперсію. Втрата оптичного волокна означає загасання на одиницю довжини оптичного волокна в дБ/км. Рівень втрат оптичного волокна безпосередньо впливає на відстань передачі оптоволоконної системи зв'язку або відстань між релейними станціями. Дисперсія волокна означає той факт, що сигнал, який передається волокном, переноситься різними частотними компонентами та різними компонентами режиму, а швидкість передачі різних частотних компонентів та компонентів різних режимів є різною, що призводить до спотворення сигналу.

Волокна дисперсія поділяється на матеріальну дисперсію, хвилеводну дисперсію та модальну дисперсію. Перші два типи дисперсії викликані тим, що сигнал не є одночастотним, а останній тип дисперсії спричинений тим, що сигнал не є однією модою. Сигнал не в одній моді викличе дисперсію моди.

Одномодове волокно має лише одну основну моду, тому існує лише матеріальна дисперсія та хвилеводна дисперсія, а не модальна дисперсія. Багатомодове волокно має міжмодову дисперсію. Дисперсія оптичного волокна не тільки впливає на пропускну здатність оптичного волокна, але й обмежує відстань ретрансляції волоконно-оптичної системи зв’язку.

Одномодове волокно

Одномодове волокно (Single Mode Fiber), світло входить у волокно під певним кутом падіння, і повне випромінювання відбувається між волокном і оболонкою. Коли діаметр скорочується, тільки один напрямок світла дозволяється проходити, тобто одномодове волокно; Центральний скляний сердечник модового волокна дуже тонкий, діаметр сердечника зазвичай становить 8,5 або 9,5 мкм, і він працює на довжинах хвиль 1310 і 1550 нм.

Багатомодове волокно

Багатомодове волокно (Багатомодове волокно) – це волокно, яке забезпечує передачу в декількох режимах. Діаметр серцевини багатомодового волокна зазвичай становить 50 мкм/62,5 мкм. Оскільки діаметр серцевини багатомодового волокна є відносно великим, це дозволяє передавати різні моди світла по одному волокну. Стандартні довжини хвиль багатомодового випромінювання становлять 850 нм і 1300 нм відповідно. Існує також новий стандарт багатомодового волокна під назвою WBMMF (широкосмугове багатомодове волокно), яке використовує довжини хвиль від 850 нм до 953 нм.

І одномодове, і багатомодове волокно мають діаметр оболонки 125 мкм.

Одномодове волокно чи багатомодове волокно?

Відстань передачі

Менший діаметр одномодового волокна робить відображення щільнішим, дозволяючи поширюватися лише одній моді світла, щоб оптичний сигнал міг поширюватися далі. Коли світло проходить через серцевину, кількість світлових відбитків зменшується, зменшуючи загасання та викликаючи подальше поширення сигналу. Оскільки воно не має міжмодової дисперсії або малої міжмодової дисперсії, одномодове волокно може передавати 40 кілометрів або більше без впливу на сигнал. Таким чином, одномодове волокно зазвичай використовується для передачі даних на великі відстані та широко використовується в телекомунікаційних компаніях і провайдерах кабельного телебачення, університетах тощо.

Багатомодове волокно має серцевину більшого діаметру і може пропускати світло в декількох режимах. При багатомодовій передачі через більший розмір ядра міжмодова дисперсія більша, тобто оптичний сигнал «поширюється» швидше. Якість сигналу буде знижена під час передачі на великі відстані, тому багатомодове волокно зазвичай використовується для аудіо/відео додатків і локальних мереж (LAN), а багатомодове волокно OM3/OM4/OM5 може підтримувати високу - швидкість передачі даних.

Пропускна здатність, ємність

Пропускна здатність визначається як здатність переносити інформацію. Основним фактором, який впливає на ширину смуги пропускання оптичного волокна, є різні дисперсії, з яких модальна дисперсія є найважливішою. Дисперсія одномодового волокна мала, тому воно може пропускати світло в широкій смузі частот на велику відстань. Оскільки багатомодове волокно буде створювати перешкоди, перешкоди та інші складні проблеми, воно не таке хороше, як одномодове волокно щодо пропускної здатності та пропускної здатності. Пропускна здатність багатомодового волокна останнього покоління OM5 встановлена ​​на рівні 28000 МГц/км, тоді як пропускна здатність одномодового волокна набагато вища.