Podstawowa struktura światłowodu
Gołe włókno światłowodu dzieli się zwykle na trzy warstwy: rdzeń, płaszcz i powłokę.
Rdzeń światłowodowy i płaszcz składają się ze szkła o różnych współczynnikach załamania światła, środek to rdzeń szklany o wysokim współczynniku załamania (krzemionka domieszkowana germanem), a środek to płaszcz ze szkła krzemionkowego o niskim współczynniku załamania (czysta krzemionka).Światło wpada do światłowodu pod określonym kątem padania, a całkowita emisja zachodzi między włóknem a płaszczem (ponieważ współczynnik załamania płaszcza jest nieco niższy niż rdzeń), więc może propagować się w światłowodzie.
Główną funkcją powłoki jest ochrona światłowodu przed uszkodzeniami zewnętrznymi, przy jednoczesnym zwiększeniu elastyczności światłowodu.Jak wspomniano wcześniej, rdzeń i okładzina są wykonane ze szkła i nie mogą być zginane ani kruche.Zastosowanie warstwy powlekającej chroni i przedłuża żywotność włókna.
Do włókna nie gołego dodawana jest warstwa zewnętrznej osłony.Oprócz jej ochrony, zewnętrzna osłona w różnych kolorach może również służyć do rozróżniania różnych światłowodów.
Światłowód dzieli się na światłowód jednomodowy (światłowód jednomodowy) i światłowód wielomodowy (światłowód wielomodowy) zgodnie z trybem transmisji.Światło wpada do włókna pod określonym kątem padania, a pełna emisja zachodzi pomiędzy włóknem a płaszczem.Gdy średnica jest mała, tylko jeden kierunek światła może przechodzić, to znaczy światłowód jednomodowy;gdy średnica włókna jest duża, światło może być dozwolone.Wstrzykiwać i propagować pod wieloma kątami padania, tym razem nazywa się to włóknem wielomodowym.
Charakterystyka transmisji światłowodu
Światłowód ma dwie główne cechy transmisyjne: tłumienie i dyspersję.Strata światłowodu odnosi się do tłumienia na jednostkę długości światłowodu w dB/km.Poziom strat światłowodu wpływa bezpośrednio na odległość transmisji systemu komunikacji światłowodowej lub odległość między stacjami przekaźnikowymi.Dyspersja światłowodu odnosi się do faktu, że sygnał przesyłany przez światłowód jest przenoszony przez różne składowe częstotliwościowe i różne składowe modowe, a prędkości transmisji różnych składowych częstotliwości i różnych składowych modowych są różne, co prowadzi do zniekształceń sygnału.
Dyspersja włókien dzieli się na dyspersję materiałową, dyspersję falowodową i dyspersję modalną.Pierwsze dwa rodzaje dyspersji są spowodowane tym, że sygnał nie jest pojedynczą częstotliwością, a drugi rodzaj dyspersji jest spowodowany tym, że sygnał nie jest pojedynczym trybem.Sygnał nie jest pojedynczym trybem, spowoduje rozproszenie trybu.
Światłowód jednomodowy ma tylko jeden tryb podstawowy, więc istnieje tylko dyspersja materiału i dyspersja falowodu, a nie dyspersja modalna.Włókno wielomodowe ma dyspersję międzymodową.Dyspersja światłowodu nie tylko wpływa na przepustowość światłowodu, ale także ogranicza odległość przekaźnika systemu komunikacji światłowodowej.
Światłowód jednomodowy
Światłowód jednomodowy (Single Mode Fiber), światło wpada do światłowodu pod określonym kątem, a pełna emisja zachodzi pomiędzy włóknem a płaszczem.Gdy średnica jest skrócona, tylko jeden kierunek światła może przechodzić, to znaczy światłowód jednomodowy;Centralny szklany rdzeń światłowodu modowego jest bardzo cienki, średnica rdzenia wynosi na ogół 8,5 lub 9,5 μm i działa przy długościach fal 1310 i 1550 nm.
Światłowód wielomodowy
Światłowód wielomodowy (Światłowód wielomodowy) to światłowód, który umożliwia transmisję w wielu trybach z przewodnikiem.Średnica rdzenia światłowodu wielomodowego wynosi zazwyczaj 50μm/62,5μm.Ponieważ średnica rdzenia światłowodu wielomodowego jest stosunkowo duża, może umożliwiać przesyłanie różnych trybów światła na jednym włóknie.Standardowe długości fal wielomodowych to odpowiednio 850nm i 1300nm.Istnieje również nowy standard światłowodów wielomodowych o nazwie WBMMF (Wideband Multimode Fiber), który wykorzystuje długości fal od 850 nm do 953 nm.
Zarówno światłowód jednomodowy, jak i światłowód wielomodowy mają średnicę płaszcza 125 μm.
Światłowód jednomodowy czy wielomodowy?
Odległość transmisji
Mniejsza średnica światłowodu jednomodowego sprawia, że odbicie jest mocniejsze, umożliwiając przemieszczanie się tylko jednego modu światła, dzięki czemu sygnał optyczny może podróżować dalej.Gdy światło przechodzi przez rdzeń, ilość odbić światła zmniejsza się, zmniejszając tłumienie i powodując dalszą propagację sygnału.Ponieważ nie ma dyspersji międzymodowej lub małej dyspersji międzymodowej, światłowód jednomodowy może przesyłać 40 kilometrów lub więcej bez wpływu na sygnał.Dlatego światłowód jednomodowy jest powszechnie używany do transmisji danych na duże odległości i jest szeroko stosowany w firmach telekomunikacyjnych, dostawcach telewizji kablowej, uniwersytetach itp.
Włókno wielomodowe ma rdzeń o większej średnicy i może przepuszczać światło w wielu modach.W transmisji wielomodowej, ze względu na większy rozmiar rdzenia, dyspersja międzymodowa jest większa, to znaczy sygnał optyczny „rozchodzi się” szybciej.Jakość sygnału zostanie obniżona podczas transmisji na duże odległości, więc światłowód wielomodowy jest zwykle używany do zastosowań na krótkich dystansach, audio/wideo i sieci lokalnych (LAN), a światłowód wielomodowy OM3/OM4/OM5 może obsługiwać wysokie -szybkość transmisji danych.
Przepustowość, pojemność
Przepustowość jest definiowana jako zdolność do przenoszenia informacji.Głównym czynnikiem wpływającym na szerokość pasma transmisyjnego światłowodu są różne dyspersje, z których najważniejsza jest dyspersja modalna.Dyspersja światłowodu jednomodowego jest niewielka, dzięki czemu może przepuszczać światło w szerokim paśmie częstotliwości na duże odległości.Ponieważ światłowód wielomodowy powoduje zakłócenia, zakłócenia i inne złożone problemy, nie jest tak dobry pod względem szerokości pasma i przepustowości jak światłowód jednomodowy.Najnowsza generacja przepustowości światłowodu wielomodowego OM5 jest ustawiona na 28000 MHz/km, podczas gdy przepustowość światłowodu jednomodowego jest znacznie większa.