Разлика между многомодово и едномодово влакно. Едномодов и многомодов оптичен кабел

/ Едномодов (SM) и многомодов (MM) оптичен кабел

Едномодов (SM) и многомодов (MM) оптичен кабел

Оптичните влакна могат да бъдат два вида:

  • Единичен режим (SM, единичен режим)
  • Многорежимен (MM, многорежимен)

Едномодовият оптичен кабел предава един режим и има диаметър на напречното сечение ≈ 9,5 nm. От своя страна, едномодовият оптичен кабел може да бъде с безпристрастна, изместена и ненулева изместена дисперсия.

Оптичният многомодов кабел MM предава множество режими и има диаметър 50 или 62,5 nm.

На пръв поглед се налага заключението, че многомодовият оптичен кабел е по-добър и по-ефективен от SM оптичния кабел. Освен това експертите често се изказват в полза на MM на основание, че тъй като многомодовият оптичен кабел осигурява многократен приоритет на производителността в сравнение с SM, тогава той е по-добър във всички отношения.

Междувременно бихме се въздържали от подобни недвусмислени оценки. Количествен показателдалеч не е единствената база за сравнение и в много ситуации едномодовият оптичен кабел е за предпочитане.

Основната разлика между SM и MM кабелите са техните размери. Оптичният кабел SM има влакна с по-малка дебелина (8-10 микрона). Това определя способността му да предава вълна само с една дължина по централния мод. Дебелината на основното влакно в кабела ММ е много по-голяма, 50-60 микрона. Съответно, такъв кабел може едновременно да предава няколко вълни с различна дължина чрез няколко режима. въпреки това голямо количествомодовете стесняват честотната лента на оптичния кабел.

Други разлики между едномодовите и многомодовите кабели са свързани с материалите, от които са направени, и използваните източници на светлина. Едномодовият оптичен кабел има сърцевина и обвивка, направени само от стъкло, и лазер като източник на светлина. Кабелът MM може да има стъклена или пластмасова обвивка и прът, а източникът на светлина за него е LED.

Едномодов оптичен кабел 9/125 микрона

Едномодов оптичен кабел 8 влакна тип 9 125, има еднотръбна модулна конструкция. Световодите са разположени в централна тръба, която е пълна с хидрофобен гел. Пълнителят надеждно защитава влакната от различни видове механични въздействия, освен това елиминира влиянието на температурните промени във външната среда. За защита от гризачи и други подобни влияния се използва допълнителна оплетка от фибростъкло.

По същество разработването и производството на оптичен кабел 9 125 се свежда до търсенето оптимално решениепроблеми с намаляване на оптичната дисперсия (до нула) при всички честоти, с които кабелът ще работи. Голям брой mod влияе негативно на качеството на сигнала и едномодов кабелвсъщност има не един режим, а няколко. Техният брой е много по-малък, отколкото в многомодовия, но е по-голям от един. Намаляването на ефекта на оптичната дисперсия води до намаляване на броя на режимите и съответно до подобряване на качеството на сигнала.

Повечето стандарти за оптични влакна, използвани в кабелите 9125, осигуряват нулева дисперсия в тесен честотен диапазон. По този начин, едномодов в буквалнокабелът идва само с определени дължини на вълната. Съществуващите мултиплексни технологии обаче използват набор от оптични честоти за приемане и предаване на няколко широколентови оптични комуникационни канала наведнъж.

Едномодов оптичен кабел 9 125 се използва както вътре в сгради, така и на външни трасета. Може да се зарови в земята или да се използва като въздушен кабел.

Многомодов оптичен кабел 50/125 микрона

Оптичен кабел 50/125(OM2) многомодов, използван в оптични мрежи с 10-гигабайтови скорости, изградени върху многомодово влакно. В съответствие с промените в спецификацията ISO/IEC 11801, в такива мрежи се препоръчва използването на нов тип кабел за свързващ кабел от клас OMZ със стандартен размер 50-125.

Оптичен кабел 50 125 OMZ, съответстващ на 10 Gigabit Ethernet мрежови приложения, е предназначен за предаване на данни при дължини на вълните от 850 nm или 1300 nm, които се различават по максимално допустимите стойности на затихване. Използва се за осигуряване на комуникация в честотния диапазон 1013-1015 Hz.

Многомодов оптичен кабел 50 125 е предназначен за пач кабели и окабеляване до работното място и се използва само на закрито.

Кабелът поддържа предаване на данни на къси разстояния и е подходящ за директно терминиране. Структурата на стандартното многомодово оптично влакно G 50/125 (G 62.5/125) µm отговаря на стандартите: EN 188200; VDE 0888 част 105; IEC “IEC 60793-2”; ITU-T Препоръка G.651.

MM 50/125 има важно предимство, което е ниските загуби и абсолютната устойчивост на различни видове смущения. Това ви позволява да изграждате системи със стотици хиляди телефонни комуникационни канали.

Видове използвани влакна

При производството на кабели SM и MM се използват едномодови и многомодови влакна от следните видове:

  • едномодов, ITU-T препоръка G.652.B (отбелязан като "E" тип);
  • едномодов, ITU-T препоръка G.652.С, D (отбелязан като тип “A”);
  • едномодов, ITU-T препоръка G.655 (отбелязан като "H" тип);
  • едномодов, ITU-T препоръка G.656 (отбелязан като тип “C”);
  • многомодов, с диаметър на сърцевината 50 микрона, ITU-T препоръка G.651 (отбелязан като тип „M”);
  • многомодов, с диаметър на сърцевината 62,5 микрона (отбелязан като тип „B“)

Оптичните параметри на влакната в буферното покритие трябва да отговарят на спецификациите на фирмите доставчици.

Параметри на оптичното влакно:

Тип OB
Символи на позиция 3.4 от таблица 1 ТУ
Многомодов Едномодов
М IN д А н СЪС
Препоръка на ITU-T G.651 - G.652B G.652C(D) G.655 G.656
Геометрични характеристики
Диаметър на отразяващата обвивка, микрони 125 ± 1 125 ± 1 125 ± 1 125 ± 1 125 ± 1 125 ± 1
Диаметър над защитното покритие, µm 250±15 250±15 250±15 250±15 250±15 250±15
Незакръгленост на отразяващата обвивка, %, не повече 1 1 1 1 1 1
Неконцентричност на сърцевината, µm, не повече 1,5 1,5 - - - -
Диаметър на сърцевината, µm 50 ± 2,5 62,5 ± 2,5
Диаметър на полето на мода, микрони, при дължина на вълната:
1310 nm
1550 nm

-
-

-
-

9,2 ± 0,4
10,4 ± 0,8

9,2 ± 0,4
10,4 ± 0,8

-
9,2 ± 0,4

-
7,7 ± 0,4
Неконцентричност на модовото поле, µm, не повече - - 0,8 0,5 0,8 0,6
Трансферни характеристики
Работна дължина на вълната, nm 850 и 1300 850 и 1300 1310 и 1550 г 1275 ÷ 1625 1550 1460 ÷ 1625
Коефициент на затихване OB, dB/km, не повече, при дължина на вълната:
850 nm
1300 nm
1310 nm
1383 nm
1460 nm
1550 nm
1625 nm

2,4
0,7
-
-
-
-
-

3,0
0,7
-
-
-
-
-

-
-
0,36
-
-
0,22
-

-
-
0,36
0,31
-
0,22
-

-
-
-
-
-
0,22
0,25

-
-
-
-
0,35
0,23
0,26

Числова апертура 0,200 ± 0,015 0,275 ± 0,015 - - - -
Широчина на честотната лента, MHz × km, не по-малко, при дължина на вълната:
850 nm
1300 nm

400 ÷ 1000
600 ÷ 1500

160 ÷ 300
500 ÷ 1000

-
-

-
-

-
-

-
-
Коефициент на хроматична дисперсия ps/(nm×km), не повече, в диапазона на дължината на вълната:
1285÷1330 nm
1460÷1625 nm (G.656)
1530÷1565 nm (G.655)
1565÷1625 nm (G.655)
1525÷1575 nm

-
-
-
-
-

-
-
-
-
-

3,5
-
-
-
18

3,5
-
-
-
18

-
-
2,6 - 6,0
4,0 - 8,9
-

-
2,0 - 8,0
4,0 - 7,0
-
-

Дължина на вълната с нулева дисперсия, nm - - 1300 ÷ 1322 1300 ÷ 1322 - -
Наклон на дисперсионната характеристика в областта на дължината на вълната с нулева дисперсия, в диапазона на дължината на вълната, ps/nm²×km, не повече 0,101 0,097 0,092 0,092 0,05 -
Гранична дължина на вълната (в кабел), nm, не повече - - 1270 1270 1470 1450
Коефициент на дисперсия на поляризационния режим при дължина на вълната 1550 nm, ps/km, не повече - - 0,2 0,2 0,2 0,1
Увеличаване на затихването поради макроогъване (100 оборота × Ø 6О mm), dB: λ = 1550 nm/1625 nm 0,5 0,5 0,5 0,5

Къде мога да купя?

Можете да закупите многомодови и едномодови оптични кабели (цената и условията за доставка се уточняват отделно, в зависимост от спецификата на продукта и желанията на клиента) директно на нашия уебсайт. За да направите това, моля, попълнете съответния формуляр в онлайн поръчката. Винаги имаме на склад многомодов 4-влакнен оптичен кабел, едномодов самоносещ оптичен кабел, едномодов 4-влакнен и 8-влакнен оптичен кабел и други видове ОК (вижте каталога).

По договореност между клиента и производителя е възможно да се доставят кабели с параметри, различни от посочените в таблицата.

1.4.1.4 Типове многомодови влакна

Стандартите на Международния съюз по телекомуникации (ITU-T) G 651 и Института на електроинженерите (IEEE) 802.3 определят характеристиките на многомодовия оптични кабели. Изисквания към честотна лентав многомодови системи, включително Gigabit Ethernet (GigE) и 10 GigE, се отнасят до дефинициите на четири различни международни организацииза категория по стандартизация (ISO).

СтандартиХарактеристикиДължина на вълнатаОбхват на приложение
G 651.1
ISO/IEC 11801:2002 (OM1) до 2008 г
850 и 1300 nmПренос на данни през обществени мрежи
G 651.1
ISO/IEC 11801:2002 (OM2) до 2008 г
Градиентно многомодово влакно850 и 1300 nmПренос на видео и данни в обществени мрежи
G 651.1
ISO/IEC 11801:2002 (OM3) до 2008 г
Оптимизиран за лазер;
градиентно многомодово влакно;
максимум 50/125 µm
Оптимизиран
под 850 nm
за GigE и 10GigE предавания в локални мрежи(до 300 м)
G 651.1
ISO/IEC 11801:2002 (OM4) до 2008 г
Оптимизиран за VCSELОптимизиран
под 850 nm
За 40 и 100 Gbps трансфери в центрове за данни

1.4.1.5 50 µm. срещу 62,5 µm многомодови влакна

През 70-те години оптичните комуникации се основават на 50 µm многомодови влакна, получени от светодиоди и използвани както за къси, така и за дълги разстояния. През 80-те години на миналия век започват да се използват лазери и едномодови влакна за дълго времеостана предпочитаната опция за комуникация на дълги разстояния. В същото време многомодовите влакна бяха по-ефективни и рентабилни за локални мрежи, като комуникации в кампуса на разстояния от 300 до 2000 m.

Няколко години по-късно нуждите от локални мрежи се увеличиха и станаха необходими по-високи скорости на трансфер на данни, включително 10 Mbps. Те настояха за въвеждането на многомодово влакно с 62,5 микронна сърцевина, което може да предава поток от 10 Mbit/s на разстояние от повече от 2000 m, поради способността му по-лесно да въвежда светлина от светодиоди (LED). В същото време по-високата цифрова апертура отслабва повече сигнала при съединенията в съединителите и при завоите на кабела. Многомодовото влакно със сърцевина от 62,5 µm се превърна в основния избор за къси връзки, информационни центрове, и университетски кампуси, работещи на 10 Mbps.

Днес Gigabit Ethernet (1 Gbps) е стандартът, а 10 Gbps е по-често срещан в локалните мрежи. 62,5 µm multimode достигна своите граници на производителност, поддържайки 10 Gbps при максимум 26 м. Тези ограничения ускориха внедряването на нови рентабилни лазери, наречени VCSEL, и 50 µm влакна със сърцевина, оптимизирани за 850 nm дължина на вълната.

Търсенето на увеличени скорости на данни и капацитет предполага увеличено използване на лазерно оптимизирани 50 µm влакна, способни на над 2000 MHz o km и предаване на данни на дълги разстояния. При проектирането на място мрежите трябва да бъдат проектирани така, че да вземат предвид нуждите на утрешния ден.

1.4.1.6 Ширина на честотната лента и дължина на предаване

При проектирането на оптични кабели е важно да се разберат техните възможности по отношение на честотната лента и разстоянието. За да се осигури нормална работа на системата, обемите на трансфер на данни трябва да се определят, като се вземат предвид бъдещите нужди

Първата стъпка е да се оцени дължината на предаване според таблицата на ISO/IEC 11801 за препоръчителните разстояния за Ethernet мрежи. Тази таблица предполага непрекъснати дължини на кабели без никакви устройства, съединения, съединители или други загуби при предаването на сигнала.

Втора стъпка, кабелната инфраструктура трябва да вземе предвид максималното затихване на канала, за да осигури надеждно предаване на сигнали на разстояние. Тази стойност на затихване трябва да включва цялата загуба на канала

Затихване на влакното, което съответства на 3,5 dB/km за многомодови влакна при 850 nm и 1,5 dB/km за многомодови влакна при 1300 nm (съгласно стандартите ANSI/TIA-568-B.3 и ISO/IEC 11801).

Снаждане на влакна (обикновено 0,1 dB загуба), конектори (обикновено до 0,5 dB) и други загуби.

Максималното затихване на канала е определено в стандарта ANSI/TIA-568-B.1, както следва.

Оптичните влакна, които имат сърцевина и обвивка от кварцово стъкло, са най-разпространеният тип оптично влакно. Кварцовите оптични влакна са способни да предават информационен сигнал под формата на светлинна вълна на големи разстояния, поради което са широко използвани в телекомуникациите от няколко десетилетия.

Както е известно, всички кварцови влакна се делят на едномодови (SM - single-mode) и многомодови (MM - multimode), в зависимост от броя на разпространяваните режими на оптичното излъчване. Едномодовите влакна се използват за високоскоростно предаване на данни на дълги разстояния, докато многомодовите влакна са много подходящи за по-къси линии. В тази статия Ще говоримза многомодовото влакно, неговите характеристики, разновидности и приложения. Специализиран за едномодово влакно. Основните въпроси на оптичната комуникация (концепцията за оптично влакно, неговите основни характеристики, концепцията за режим...) са разгледани в статията "".

Струва си да се отбележи, че не само кварцовите влакна са многомодови, но и влакната, направени от други материали, например, и. Тази статия ще говори само за силициеви многомодови влакна.

Структура на кварцово многомодово влакно

Няколко пространствени режима на оптично излъчване могат едновременно да се разпространяват в оптичен вълновод. Броят на режимите на разпространение зависи по-специално от геометрични размериоптични влакна Влакно, в което се разпространява повече от един режим на оптично лъчение, се нарича многомодов . В телекомуникациите се използват главно кварцови многомодови влакна с диаметър на сърцевината и обвивката 50/125 и 62,5/125 µm (предлага се и остарялото влакно 100/140 µm).

Многомодовото силициево влакно има сърцевина и облицовка от кварцово стъкло. По време на производствения процес, чрез допиране на изходния материал с определени примеси, се постига желан профилиндекс на пречупване. Ако стандартното едномодово влакно има стъпаловиден профил на индекса на пречупване (показателят на пречупване е еднакъв във всички точки на напречното сечение на сърцевината), тогава в случай на многомодово влакно най-често се формира градиентен профил (пречупващият индексът постепенно намалява от централната ос на сърцевината към обвивката). Това се прави с цел да се намали влиянието на интермодалната дисперсия. С градиентен моден профил по-висок ред, които навлизат във влакното под по-голям ъгъл и се разпространяват по по-дълги траектории, имат по-висока скорост от тези, които се разпространяват близо до сърцевината (фиг. 1). Предлагат се и многомодови влакна с различен профил на индекса на пречупване.

Ориз. 1. Градиентно многомодово влакно

Кварцовото влакно има спектрална характеристика на затихване с три прозореца на прозрачност (най-ниско затихване) - около дължини на вълните 850, 1300 и 1550 nm. За работа с многомодово влакно се използват предимно дължини на вълните от 850 и 1300 (1310) nm. Типичните стойности на затихване при тези дължини на вълните са съответно 3,5 и 1,5 dB/km.

За защита на влакното, основно покритие от полимерен материал(най-често акрил), който се боядисва в един от дванадесетте стандартни цвята. Диаметърът на оптичното влакно с покритие обикновено е около 250 µm. Оптичният кабел се състои от едно или повече влакна с основно покритие, както и различни усилващи и защитни елементи. В най-простия случай е многомодов оптичен кабел оптично влакно, обграден с кевларени нишки и поставен във външна защитна обвивка оранжев цвят(фиг. 2).

Ориз. 2. Симплексен многомодов кабел

Сравнение с едномодово влакно

Поради влиянието на междумодовата дисперсия (фиг. 3), многомодовото влакно има ограничения в скоростта и обхвата на разпространение на информация в сравнение с едномодовото влакно. Влиянието на дисперсията на хроматичния и поляризационния режим е много по-малко. Дължината на многомодовите комуникационни линии също е ограничена от по-голямо затихване в сравнение с едномодовото влакно.

Ориз. 3. Разширяване на импулса в многомодовото влакно в резултат на междумодова дисперсия

В същото време, благодарение на големия диаметър, изискванията за дивергенцията на излъчването на източника на сигнала, както и за центрирането на активни (предаватели, приемници...) и пасивни (конектори, адаптери...) компоненти са намалена. Следователно оборудването за многомодово влакно е по-евтино, отколкото за едномодово влакно (въпреки че самото многомодово влакно е малко по-скъпо).

История и класификация

Както бе споменато по-рано, най-широко използваните многомодови влакна са 50/125 и 62,5/125 микрона. Първите търговски многомодови влакна, които започнаха да се произвеждат през 70-те години на миналия век, имаха диаметър на сърцевината от 50 μm и профил на стъпков индекс. Като източници на оптично лъчение са използвани светодиоди (светодиоди). Увеличаването на предавания трафик доведе до появата на влакна със сърцевина от 62,5 µm. По-големият диаметър направи възможно по-ефективното използване на LED радиацията, която има висока дивергенция. Това обаче увеличи броя на разпространяваните режими, за което е известно, че има отрицателен ефект върху характеристиките на предаване. Ето защо, когато лазерите с тесен лъч започнаха да се използват вместо светодиоди, 50/125 микронните влакна отново започнаха да набират популярност. По-нататъшното нарастване на скоростта и обхвата на предаване на информация беше улеснено от появата на влакна с градиентен профил на индекса на пречупване.

Влакната, използвани със светодиоди, имаха различни дефекти и неравности в близост до оста на сърцевината, тоест в зоната, където е концентрирана по-голямата част от лазерното лъчение (фиг. 4). Поради това имаше нужда от подобряване на технологията на производство, което доведе до появата на влакна, които бяха наречени „лазерно оптимизирани влакна“.

Ориз. 4. Разлики в разпространението на радиациятаLED и лазер в оптични влакна

Така възниква класификацията на многомодовите силициеви влакна, която след това е описана подробно в различни стандарти. Стандартът ISO/IEC 11801 идентифицира 4 категории многомодови влакна, чиито имена са се наложили твърдо в ежедневната употреба. Те са определени с латински букви OM (Optical Multimode) и номер, указващ класа на влакното:

  • OM1 - стандартно многомодово влакно 62.5/125 µm;
  • OM2 - стандартно 50/125 µm многомодово влакно;
  • OM3 - 50/125 µm многомодово влакно, оптимизирано за работа с лазер;
  • OM4 е 50/125 µm многомодово влакно, оптимизирано за работа с лазер с подобрена производителност.

За всеки клас стандартът определя стойностите на затихване и честотна лента (параметър, който определя скоростта на предаване на сигнала). Данните са представени в таблица 1. Означенията OFL (препълнено стартиране) и EMB (ефективна модална честотна лента) показват различни методиопределяне на честотната лента при използване на светодиоди и съответно лазери.

Таблица 1. Параметри на многомодови оптични влакна от различни класове.

Днес производителите на влакна също произвеждат влакна OM1 и OM2, които са оптимизирани за работа с лазер. Например влакната ClearCurve OM2 и InfiniCor 300 (OM1) на Corning са подходящи за използване с лазерни източници.

Други индустриални стандарти (IEC 60793-2-10, TIA-492AA, ITU G651.1) предоставят подобни класификации за многомодовите силициеви влакна.

В допълнение към тези основни класове има голямо разнообразиедруги видове многомодови влакна, различаващи се по определени параметри. Сред тях си струва да се подчертаят многомодовите влакна с ниски загуби при огъване за монтаж в затворени пространства и влакна с намален радиус защитно покритие(200 µm) за по-компактно поставяне в многовлакнести кабели.

Приложение на кварцово многомодово влакно

Едномодовото влакно несъмнено превъзхожда многомодовото влакно по своите оптични характеристики. Въпреки това, тъй като комуникационните системи, базирани на едномодово влакно, са по-скъпи, в много случаи, особено при къси линии, е препоръчително да се използва многомодово влакно.

Обхватът на приложение на многомодовото влакно до голяма степен се определя от вида на използвания излъчвател и работната дължина на вълната. За предаване през многомодово влакно най-често се използват три вида излъчватели:

  • светодиоди(850/1300 nm). Поради голямата дивергенция на радиацията и ширината на спектъра, светодиодите могат да се използват за предаване на къси разстояния и при ниски скорости. В същото време линиите, базирани на светодиоди, се характеризират с ниска цена поради ниската цена на самите светодиоди и възможността за използване на по-евтини влакна OM1 и OM2.
  • Лазери на Фабри-Перо(1310 nm, по-рядко 1550 nm). Тъй като FP (Fabry-Perot) лазерите имат доста голяма спектрална ширина (2 nm), те се използват главно с многомодови влакна.
  • VCSEL лазери(850 nm). Специалният дизайн на лазерите с повърхностно излъчване с вертикална кухина (VCSEL - vertical-cavity surface-emitting laser) спомага за намаляване на разходите за техния производствен процес. Радиацията VCSEL се характеризира с ниска дивергенция и симетричен модел на излъчване, но неговата мощност е по-ниска от мощността на излъчване на FP лазер. Следователно VCSEL са много подходящи за къси, високоскоростни линии, както и за системи за паралелно предаване на данни.

Таблица 2 представя обхватите на предаване за многомодови влакна от четирите основни класа в различни общи мрежи (данните са взети от уебсайта на The Fiber Optic Association). Тези приблизителни стойности помагат да се оцени осъществимостта на използването на мултимода кварцово влакнона практика.

Таблица 2. Обхват на предаване на сигнала през многомодови влакна от различни класове (в метри).

Нет Скорост на предаване Стандартен OM1 OM2 OM3 OM4
850 nm 1300 nm 850 nm 1300 nm 850 nm 1300 nm 850 nm 1300 nm
Бърз Ethernet 100 Mbit/s 100BASE-SX 300 - 300 - 300 - 300 -
100BASE-FX 2000 - 2000 - 2000 - 2000 -
Gigabit Ethernet 1 Gbit/s 1000BASE-SX 275 - 550 - 800 - 880 -
1000BASE-LX - 550 - 550 - 550 - 550
10 Gigabit Ethernet 10 Gbps 10GBASE-S 33 - 82 - 300 - 450 -
10GBASE-LX4 - 300 - 300 - 300 - 300
10GBASE-LRM - 220 - 220 - 220 - 220
40 Gigabit Ethernet 40 Gbps 40GBASE-SR4 - - - - 100 - 125 -
100 Gigabit Ethernet 100 Gbps 100GBASE-SR10 - - - - 100 - 125 -
1G Fibre Channel 1,0625 Gbit/s 100-MX-SN-I 300 - 500 - 860 - 860 -
2G Fibre Channel 2,125 Gbps 200-MX-SN-I 150 - 300 - 500 - 500 -
4G Fibre Channel 4,25 Gbps 400-MX-SN-I 70 - 150 - 380 - 400 -
10G Fibre Channel 10,512 Gbps 1200-MX-SN-I 33 - 82 - 300 - 300 -
16G Fibre Channel 14,025 Gbps 1600-MX-SN - - 35 - 100 - 125 -
FDDI 100 Mbit/s ANSI X3.166 - 2000 - 2000 - 2000 - 2000

________________________________________________________________

Някои свойства на оптичното влакно като световод директно зависят от диаметъра на сърцевината. Според този параметър оптичните влакна се разделят на две категории:

многомодов(ФПП) И едномодов(SMF) .

Многомодовите влакна се разделят на стъпкови и градиентни влакна.

Едномодовите влакна се разделят на стъпаловидни едномодови влакна или стандартни влакна (SF), влакна с дисперсионно изместване (DSF) и влакна с ненулева дисперсионно изместване (NZDSF).

Многомодово влакно.

Тази категория оптични влакна има относително голям диаметър на сърцевината в сравнение с дължината на вълната на светлината, излъчвана от предавателя. Диапазонът на неговите стойности е 50--1000 µm при използвани дължини на вълните от около 1 µm. Въпреки това, най-широко използваните влакна са тези с диаметър 50 и 62,5 микрона. Предавателите за такова оптично влакно излъчват светлинен импулс под определен плътен ъгъл, тоест лъчите (модите) влизат в сърцевината под различни ъгли. В резултат на това лъчите се движат от източника до приемника с различни дължини на пътя и следователно достигат до него в различно време. Това води до факта, че ширината на импулса на изхода е по-голяма от тази на входа. Това явление се нарича дисперсия на режима. В стъпаловидно оптично влакно, което е по-лесно за производство, индексът на пречупване се променя стъпаловидно на интерфейса сърцевина-обвивка. Пътят на лъчите в такова влакно е показан на фигура 2.3.

Фигура 2.3 – Пътят на светлинните лъчи във влакно

При градиент OF индексът на пречупване постепенно намалява от центъра на границата. Светлинните лъчи, чиито пътеки минават в периферни области с по-нисък индекс на пречупване, се разпространяват по-бързо от тези, минаващи близо до центъра, което в крайна сметка компенсира разликата в дължините на пътя. В такова оптично влакно ефектът на междумодова дисперсия е много по-нисък, отколкото в стъпаловидно (Фигура 2.3).

Разширяването на сигнала задава ограничение за броя импулси, предавани за секунда, които все още могат да бъдат точно разпознати в приемащия край на канала. Това от своя страна ограничава честотната лента на многомодовото влакно.

Фигура 2.4 – Различни дизайни на влакна

Очевидно количеството дисперсия в приемащия край също зависи от дължината на кабела. Следователно пропускателната способност за оптичните магистрали се определя на единица дължина. За влакна със степенен индекс обикновено е 20-30 MHz на километър (MHz/km), докато за градуирани влакна е в диапазона 100-1000 MHz/km.

Многомодовото влакно може да има стъклена сърцевина и пластмасова обвивка. Това оптично влакно има стъпаловиден профил на индекса на пречупване и честотна лента от 20-30 MHz/km. Едномодово влакно

Основната разлика на такова влакно, което до голяма степен определя свойствата му като световод, е диаметърът на сърцевината. Тя е само от 7 до 10 микрона, което вече е сравнимо с дължината на вълната на светлинния сигнал. Малкият диаметър позволява образуването само на един лъч (режим), което е отразено в името (Фигура 2.4).

Предимства на многомодовите OF в сравнение с едномодовите:

    Поради големия диаметър на многомодовото OF ядро, изискванията за източници на радиация са намалени, тъй като за въвеждане на радиация могат да се използват по-евтини и в същото време по-мощни полупроводникови лазери и дори светодиоди. За захранване на светодиоди, много прости вериги, което опростява устройството и намалява цената на VOSP.

    Приемният оптичен модул може да използва фотодиоди с голям диаметърфоточувствителна зона. Такива фотодиоди имат ниска цена.

    При снаждане на многомодови OFF, необходимата точност на подравняване на краищата е с порядък по-ниска, отколкото в случай на снаждане на едномодови OFF.

    По същите причини оптичните съединители за многомодови оптични влакна имат порядък по-малко строги изисквания от оптичните съединители за едномодови оптични влакна.

Видове оптични влакна

Има два вида оптични влакна: многомодов (ММ) И едномодов (С.М.), различаващи се по диаметрите на световодното ядро. Многомодово влакно, от своя страна, се предлага в два вида: със стъпаловидни и градиентни профили на показателя на пречупване по напречното му сечение.

Оптично влакно с многомодов индекс на стъпка

В стъпаловидно оптично влакно могат да бъдат възбудени и разпространени до хиляда мода с различни разпределения по напречното сечение и дължина на оптичното влакно. Режимите имат различни оптични пътища и следователно различни времена на разпространение по влакното, което води до разширяване на светлинния импулс, докато преминава през влакното. Това явление се нарича дисперсия на режимаи пряко влияе върху скоростта на предаване на информация по оптично влакно. Обхватът на приложение на стъпаловидни оптични влакна е къси (до 1 km) комуникационни линии със скорост на предаване на информация до 100 MB / s, работната дължина на вълната на излъчване обикновено е 0,85 микрона.

Многомодово оптично влакно с градуиран индекс

Той се различава от стъпаловиден по това, че индексът на пречупване в него се променя плавно от средата към ръба. В резултат на това режимите се движат плавно и интермодалната дисперсия е по-малка.

ГрадиентОптичното влакно, в съответствие със стандартите, има диаметър на сърцевината 50 микрона и 62,5 микрона, диаметър на обвивката 125 микрона. Използва се във вътрешносъоръжение с дължина до 5 km, със скорост на предаване до 100 MB/s при дължини на вълните от 0,85 микрона и 1,35 микрона.

Едномодово оптично влакно

Стандартен едномодовоптичното влакно има диаметър на сърцевината от 9 микрона и диаметър на обвивката от 125 микрона

В това оптично влакно съществува и се разпространява само един мод (по-точно два изродени мода с ортогонални поляризации), така че няма междумодова дисперсия, което позволява сигналите да се предават на разстояние до 50 km със скорости до до 2,5 Gbit/s и по-висока без регенерация. Работни дължини на вълната λ1 = 1,31 µm и λ2 = 1,55 µm.

Оптични прозрачни прозорци.

Когато говорим за прозорци за прозрачност на оптични влакна, обикновено се рисува следната картина.

Прозрачни прозорци с влакна

В момента оптичното влакно с тази характеристика вече се счита за остаряло. Доста отдавна беше разработено производството на оптични влакна от типа AllWave ZWP (нулев воден пик), при които хидроксилните йони в състава на кварцовото стъкло са елиминирани. Такова стъкло вече няма прозорец, а всъщност отвор в диапазона от 1300 до 1600 nm.

Всички прозрачни прозорци са в инфрачервения диапазон, т.е. светлината, предавана през оптичната връзка, не се вижда от окото. Струва си да се отбележи, че радиацията, видима за окото, може да бъде въведена в стандартно оптично влакно. За да направите това, използвайте или малки блокове, налични в някои рефлектометри, или дори леко модифицирана китайска лазерна показалка. С помощта на такива устройства можете да откриете счупвания на въжета. Там, където оптичното влакно е счупено, ще се вижда ярко сияние. Такава светлина бързо отслабва във влакното, така че може да се използва само на кратки разстояния (не повече от 1 км).

Гъвкавост на оптичното влакно

Снимката, надявам се, ще успокои тези, които са свикнали да виждат стъклото като чупливо и чупливо.

Оптично влакно. Гъвкавост на влакната

Тук е показано стандартно едномодово влакно. Тоест 125 микрона кварцово стъкло, използвано навсякъде. Благодарение на лаковото покритие, оптичното влакно може да издържи на огъване с радиус 5 mm (ясно видимо на фигурата). Светлината, а оттам и сигналът не минава през такъв завой, уви.

Информация за декодиране на маркировките на оптични кабели, разположени на това място, се намира на страниците:

Оптично влакно