الهيكل الأساسي للألياف الضوئية

عادة ما يتم تقسيم الألياف العارية من الألياف الضوئية إلى ثلاث طبقات: اللب والكسوة والطلاء.

يتكون قلب الألياف والكسوة من زجاج بمؤشرات انكسار مختلفة ، والمركز عبارة عن نواة زجاجية ذات معامل انكسار عالي (السيليكا الجرمانيوم المشبعة) ، والوسط عبارة عن كسوة زجاجية سيليكا ذات معامل انكسار منخفض (سيليكا نقية).يدخل الضوء إلى الألياف بزاوية وقوع محددة ، ويحدث الانبعاث الكلي بين الألياف والكسوة (لأن معامل الانكسار للكسوة أقل قليلاً من اللب) ، لذلك يمكن أن ينتشر في الألياف.

تتمثل الوظيفة الرئيسية للطلاء في حماية الألياف الضوئية من التلف الخارجي ، مع زيادة مرونة الألياف الضوئية.كما ذكرنا سابقًا ، فإن اللب والكسوة مصنوعان من الزجاج ولا يمكن ثنيهما وهشاشتهما.يحمي استخدام طبقة الطلاء ويطيل من عمر الألياف.

يتم إضافة طبقة من الغلاف الخارجي إلى الألياف غير العارية.بالإضافة إلى حمايته ، يمكن أيضًا استخدام الغلاف الخارجي بألوان مختلفة لتمييز الألياف الضوئية المختلفة.

تنقسم الألياف الضوئية إلى ألياف أحادية الوضع (ألياف أحادية الوضع) وألياف متعددة الأوضاع (ألياف متعددة الأوضاع) وفقًا لوضع الإرسال.يدخل الضوء إلى الألياف بزاوية وقوع محددة ، ويحدث الانبعاث الكامل بين الألياف والكسوة.عندما يكون القطر صغيراً ، يسمح بمرور اتجاه واحد فقط من الضوء ، أي الألياف أحادية الوضع ؛عندما يكون قطر الألياف كبيرًا ، يمكن السماح بالضوء.احقن وانتشر في زوايا متعددة للحوادث ، وهذه المرة تسمى الألياف متعددة الأوضاع.

خصائص نقل الألياف الضوئية

تتميز الألياف الضوئية بخاصيتين رئيسيتين للإرسال: الخسارة والتشتت.يشير فقدان الألياف الضوئية إلى التوهين لكل وحدة طول للألياف الضوئية بوحدة dB / km.يؤثر مستوى فقد الألياف الضوئية بشكل مباشر على مسافة الإرسال لنظام اتصالات الألياف الضوئية أو المسافة بين محطات الترحيل.يشير تشتت الألياف إلى حقيقة أن الإشارة المرسلة بواسطة الألياف يتم نقلها بواسطة مكونات تردد مختلفة ومكونات وضع مختلفة ، كما أن سرعات الإرسال لمكونات التردد المختلفة ومكونات الوضع المختلفة مختلفة ، مما يؤدي إلى تشويه الإشارة.

ينقسم تشتت الألياف إلى تشتت المواد وتشتت الدليل الموجي والتشتت النمطي.أول نوعين من التشتت ناتج عن أن الإشارة ليست ترددًا واحدًا ، والنوع الأخير من التشتت ناتج عن أن الإشارة ليست وضعًا واحدًا.الإشارة ليست وضعًا واحدًا سيؤدي إلى تشتت الوضع.

تحتوي الألياف أحادية النمط على نمط أساسي واحد فقط ، لذلك لا يوجد سوى تشتت المادة وتشتت الدليل الموجي ، ولا يوجد تشتت شكلي.تحتوي الألياف متعددة الأوضاع على تشتت بيني.لا يؤثر تشتت الألياف الضوئية على قدرة نقل الألياف الضوئية فحسب ، بل يحد أيضًا من مسافة الترحيل لنظام اتصالات الألياف الضوئية.

الألياف أحادية الوضع

الألياف أحادية الوضع (الألياف أحادية الوضع) ، يدخل الضوء إلى الألياف بزاوية سقوط محددة ، ويحدث الانبعاث الكامل بين الألياف والكسوة.عندما يتم تقصير القطر ، يُسمح فقط باتجاه واحد من الضوء بالمرور ، أي ألياف أحادية الوضع ؛يعتبر اللب الزجاجي المركزي لألياف النمط رقيقًا جدًا ، ويبلغ قطر النواة بشكل عام 8.5 أو 9.5 ميكرومتر ، ويعمل بأطوال موجية 1310 و 1550 نانومتر.

الألياف متعددة الأوضاع

ألياف متعددة الأوضاع (الألياف متعددة الأوضاع) عبارة عن ألياف تسمح بنقل متعدد الأنماط.يبلغ القطر الأساسي للألياف متعددة الأوضاع بشكل عام 50 ميكرومتر / 62.5 ميكرومتر.نظرًا لأن القطر الأساسي للألياف متعددة الوسائط كبير نسبيًا ، فإنه يمكن أن يسمح بنقل أنماط مختلفة من الضوء على ليف واحد.الأطوال الموجية القياسية للوضع المتعدد هي 850 نانومتر و 1300 نانومتر على التوالي.يوجد أيضًا معيار جديد للألياف متعددة الأوضاع يسمى WBMMF (الألياف متعددة الوسائط عريضة النطاق) ، والذي يستخدم أطوال موجية تتراوح بين 850 نانومتر و 953 نانومتر.

يبلغ قطر كل من الألياف أحادية الوضع والألياف متعددة الأنماط 125 ميكرومتر.

الألياف أحادية الوضع أو الألياف متعددة الأوضاع؟

مسافة الإرسال

يجعل القطر الأصغر للألياف أحادية الوضع الانعكاس أكثر إحكامًا ، مما يسمح بنقل ضوء واحد فقط ، بحيث يمكن للإشارة الضوئية أن تنتقل لمسافة أبعد.مع مرور الضوء عبر القلب ، تقل كمية انعكاسات الضوء ، مما يقلل التوهين ويسبب مزيدًا من انتشار الإشارة.نظرًا لعدم وجود تشتت بين الأوضاع أو تشتت صغير بين الأوضاع ، يمكن للألياف أحادية الوضع أن تنقل 40 كيلومترًا أو أكثر دون التأثير على الإشارة.لذلك ، تُستخدم الألياف أحادية الوضع بشكل عام لنقل البيانات لمسافات طويلة وتستخدم على نطاق واسع في شركات الاتصالات ومزودي تلفزيون الكابل والجامعات ، إلخ.

تتميز الألياف متعددة الأوضاع بنواة ذات قطر أكبر ويمكنها نقل الضوء في أوضاع متعددة.في الإرسال متعدد الأوضاع ، نظرًا لحجم النواة الأكبر ، يكون التشتت بين الأوضاع أكبر ، أي أن الإشارة الضوئية "تنتشر" بشكل أسرع.سيتم تقليل جودة الإشارة أثناء النقل لمسافات طويلة ، لذلك تُستخدم الألياف متعددة الأوضاع عادةً للمسافات القصيرة وتطبيقات الصوت / الفيديو وشبكات المنطقة المحلية (LAN) ، ويمكن أن تدعم الألياف متعددة الأوضاع OM3 / OM4 / OM5 عالية - سرعة نقل البيانات.

عرض النطاق الترددي ، والقدرة

يتم تعريف النطاق الترددي على أنه القدرة على حمل المعلومات.العامل الرئيسي الذي يؤثر على عرض نطاق نقل الألياف الضوئية هو التشتتات المختلفة ، والتشتت النمطي هو الأكثر أهمية.تشتت الألياف أحادية الوضع صغيرة ، لذا يمكنها نقل الضوء في نطاق تردد واسع لمسافة طويلة.نظرًا لأن الألياف متعددة الأوضاع ستنتج تداخلًا وتداخلًا ومشكلات معقدة أخرى ، فهي ليست جيدة مثل الألياف أحادية الوضع في عرض النطاق الترددي والسعة.تم تعيين أحدث جيل من عرض النطاق الترددي للألياف متعددة الأوضاع OM5 على 28000 ميجاهرتز / كم ، في حين أن عرض النطاق الترددي للألياف أحادية الوضع أكبر بكثير.