Основная структура оптического волокна

Неизолированное волокно оптического волокна обычно делится на три слоя: сердцевина, оболочка и покрытие.

Сердцевина и оболочка волокна состоят из стекла с разными показателями преломления, центр представляет собой стеклянную сердцевину с высоким показателем преломления (диоксид кремния, легированный германием), а середина представляет собой оболочку из кварцевого стекла с низким коэффициентом преломления (чистый диоксид кремния).Свет входит в волокно под определенным углом падения, и полное излучение происходит между волокном и оболочкой (поскольку показатель преломления оболочки немного ниже, чем у сердцевины), поэтому он может распространяться в волокне.

Основной функцией покрытия является защита оптического волокна от внешних повреждений, при этом повышается гибкость оптического волокна.Как упоминалось ранее, сердцевина и оболочка сделаны из стекла и не могут быть согнуты и хрупки.Использование покровного слоя защищает и продлевает срок службы волокна.

К неоголенному волокну добавляется слой внешней оболочки.Помимо защиты, внешняя оболочка разных цветов также может использоваться для различения различных оптических волокон.

Оптическое волокно делится на одномодовое волокно (Single Mode Fiber) и многомодовое волокно (Multi Mode Fiber) в зависимости от режима передачи.Свет входит в волокно под определенным углом падения, и полное излучение происходит между волокном и оболочкой.При малом диаметре допускается прохождение света только в одном направлении, т. е. в одномодовом волокне;когда диаметр волокна большой, свет может быть разрешен.Ввод и распространение под разными углами падения, на этот раз это называется многомодовым волокном.

Характеристики передачи по оптоволокну

Оптическое волокно имеет две основные характеристики передачи: потери и дисперсию.Потери оптического волокна относятся к затуханию на единицу длины оптического волокна в дБ/км.Уровень потерь оптического волокна напрямую влияет на дальность передачи системы оптоволоконной связи или расстояние между ретрансляционными станциями.Дисперсия волокна относится к тому факту, что сигнал, передаваемый по волокну, передается компонентами разных частот и компонентами разных мод, а скорости передачи компонентов разных частот и компонентов разных мод различны, что приводит к искажению сигнала.

Дисперсия волокна делится на дисперсию материала, дисперсию волновода и модовую дисперсию.Первые два вида дисперсии вызваны тем, что сигнал не является одной частотой, а последний вид дисперсии вызван тем, что сигнал не является одной модой.Сигнал не одной моды вызовет дисперсию моды.

Одномодовое волокно имеет только одну основную моду, поэтому имеется только дисперсия материала и дисперсия волновода, а не модовая дисперсия.Многомодовое волокно имеет межмодовую дисперсию.Дисперсия оптического волокна не только влияет на пропускную способность оптического волокна, но также ограничивает расстояние ретрансляции системы оптоволоконной связи.

Одномодовое волокно

В одномодовом волокне (Single Mode Fiber) свет входит в волокно под определенным углом падения, и полное излучение происходит между волокном и оболочкой.При уменьшении диаметра допускается прохождение только одного направления света, т. е. одномодового волокна;Центральная стеклянная сердцевина модового волокна очень тонкая, диаметр сердцевины обычно составляет 8,5 или 9,5 мкм, и она работает на длинах волн 1310 и 1550 нм.

Многомодовое волокно

Многомодовое волокно (Многомодовое волокно) — это волокно, позволяющее осуществлять передачу в нескольких управляемых режимах.Диаметр сердцевины многомодового волокна обычно составляет 50 мкм/62,5 мкм.Поскольку диаметр сердцевины многомодового волокна относительно велик, по одному волокну могут передаваться различные моды света.Стандартные длины волн мультимода составляют 850 нм и 1300 нм соответственно.Существует также новый стандарт многомодового волокна под названием WBMMF (широкополосное многомодовое волокно), в котором используются длины волн от 850 до 953 нм.

Как одномодовое, так и многомодовое волокно имеют диаметр оболочки 125 мкм.

Одномодовое или многомодовое волокно?

Дальность передачи

Меньший диаметр одномодового волокна делает отражение более плотным, позволяя распространяться только одной моде света, так что оптический сигнал может распространяться дальше.Когда свет проходит через сердечник, количество отражений света уменьшается, уменьшая затухание и вызывая дальнейшее распространение сигнала.Поскольку одномодовое волокно не имеет межмодовой дисперсии или малой межмодовой дисперсии, оно может передавать 40 и более километров, не влияя на сигнал.Поэтому одномодовое волокно обычно используется для передачи данных на большие расстояния и широко используется в телекоммуникационных компаниях, провайдерах кабельного телевидения, университетах и ​​т. д.

Многомодовое волокно имеет сердцевину большего диаметра и может передавать свет в нескольких модах.При многомодовой передаче из-за большего размера сердцевины межмодовая дисперсия больше, то есть оптический сигнал «расплывается» быстрее.Качество сигнала будет снижаться при передаче на большие расстояния, поэтому многомодовое волокно обычно используется для коротких расстояний, аудио/видеоприложений и локальных сетей (LAN), а многомодовое волокно OM3/OM4/OM5 может поддерживать высокие -скорость передачи данных.

Полоса пропускания, емкость

Полоса пропускания определяется как способность переносить информацию.Основным фактором, влияющим на ширину полосы пропускания оптического волокна, являются различные дисперсии, из которых наибольшее значение имеет модовая дисперсия.Дисперсия одномодового волокна мала, поэтому оно может передавать свет в широкой полосе частот на большое расстояние.Поскольку многомодовое волокно будет создавать помехи, помехи и другие сложные проблемы, оно не так хорошо, как одномодовое волокно, по пропускной способности и пропускной способности.Полоса пропускания многомодового волокна последнего поколения OM5 установлена ​​на 28000 МГц/км, в то время как пропускная способность одномодового волокна намного больше.