Cấu trúc cơ bản của sợi quang

Sợi quang trần thường được chia thành ba lớp: lõi, lớp bọc và lớp phủ.

Lõi sợi và lớp phủ bao gồm thủy tinh có chiết suất khác nhau, trung tâm là lõi thủy tinh chiết suất cao (silica pha tạp germani), ở giữa là lớp phủ thủy tinh silica chiết suất thấp (silica nguyên chất).Ánh sáng đi vào sợi quang ở một góc tới cụ thể, và tổng phát xạ xảy ra giữa sợi quang và lớp phủ (vì chiết suất của lớp phủ thấp hơn một chút so với lõi), vì vậy nó có thể lan truyền trong sợi.

Chức năng chính của lớp phủ là bảo vệ sợi quang khỏi các tác hại bên ngoài, đồng thời tăng tính linh hoạt của sợi quang.Như đã đề cập trước đó, lõi và vỏ được làm bằng thủy tinh, không thể uốn cong và dễ vỡ.Việc sử dụng lớp phủ giúp bảo vệ và kéo dài tuổi thọ của sợi.

Một lớp vỏ bọc bên ngoài được thêm vào sợi không trần.Ngoài việc bảo vệ nó, vỏ bọc bên ngoài có màu sắc khác nhau cũng có thể được sử dụng để phân biệt các sợi quang học khác nhau.

Sợi quang được chia thành sợi đơn mode (Single Mode Fiber) và sợi đa mode (Multi Mode Fiber) tùy theo chế độ truyền dẫn.Ánh sáng đi vào sợi quang ở một góc tới cụ thể và sự phát xạ đầy đủ xảy ra giữa sợi quang và lớp phủ.Khi đường kính nhỏ, chỉ có một hướng ánh sáng được phép truyền qua, đó là sợi quang đơn mode;khi đường kính sợi quang lớn có thể cho phép ánh sáng.Chích và lan truyền ở nhiều góc tới, lúc này nó được gọi là sợi đa mode.

Đặc điểm truyền dẫn cáp quang

Sợi quang có hai đặc tính truyền dẫn chính là suy hao và tán sắc.Suy hao của một sợi quang là sự suy giảm trên một đơn vị chiều dài của sợi quang, tính bằng dB / km.Mức độ suy hao cáp quang ảnh hưởng trực tiếp đến khoảng cách truyền dẫn của hệ thống thông tin cáp quang hoặc khoảng cách giữa các trạm chuyển tiếp.Tán sắc sợi quang đề cập đến thực tế là tín hiệu được truyền bởi sợi quang được mang bởi các thành phần tần số khác nhau và các thành phần chế độ khác nhau, và tốc độ truyền của các thành phần tần số khác nhau và các thành phần chế độ khác nhau là khác nhau, dẫn đến sự biến dạng tín hiệu.

Phân tán sợi được chia thành phân tán vật chất, phân tán ống dẫn sóng và phân tán phương thức.Hai loại phân tán đầu tiên là do tín hiệu không phải là một tần số duy nhất và loại phân tán sau là do tín hiệu không phải là một chế độ duy nhất.Tín hiệu không phải là một chế độ duy nhất sẽ gây ra phân tán chế độ.

Sợi đơn mode chỉ có một mode cơ bản, do đó chỉ có phân tán vật chất và phân tán ống dẫn sóng, và không có phân tán phương thức.Sợi đa mode có sự phân tán giữa các chế độ.Sự phân tán của sợi quang không chỉ ảnh hưởng đến khả năng truyền dẫn của sợi quang mà còn hạn chế khoảng cách tiếp sóng của hệ thống thông tin bằng sợi quang.

Sợi đơn mode

Sợi quang đơn mode (Single Mode Fiber), ánh sáng đi vào sợi quang ở một góc tới cụ thể, và sự phát xạ đầy đủ xảy ra giữa sợi quang và lớp phủ.Khi đường kính bị rút ngắn, chỉ có một hướng ánh sáng được phép truyền qua, đó là sợi quang đơn mode;Lõi thủy tinh trung tâm của sợi mode rất mỏng, đường kính lõi thường là 8,5 hoặc 9,5 μm, và nó hoạt động ở bước sóng 1310 và 1550 nm.

Sợi quang đa mode

Sợi đa chế độ (Sợi đa chế độ) là một sợi quang cho phép truyền nhiều chế độ có hướng dẫn.Đường kính lõi của sợi quang đa mode thường là 50μm / 62,5μm.Bởi vì đường kính lõi của sợi quang đa mode là tương đối lớn, nó có thể cho phép các chế độ ánh sáng khác nhau được truyền trên một sợi quang.Bước sóng tiêu chuẩn của đa chế độ lần lượt là 850nm và 1300nm.Ngoài ra còn có một tiêu chuẩn sợi quang đa chế độ mới được gọi là WBMMF (Wideband Multimode Fiber), sử dụng bước sóng từ 850nm đến 953nm.

Cả sợi quang đơn mode và sợi đa mode đều có đường kính bọc là 125 μm.

Sợi đơn mode hay sợi đa mode?

Khoảng cách truyền

Đường kính nhỏ hơn của sợi quang đơn mode làm cho phản xạ chặt chẽ hơn, chỉ cho phép một phương thức ánh sáng truyền đi, do đó tín hiệu quang học có thể truyền đi xa hơn.Khi ánh sáng đi qua lõi, lượng phản xạ ánh sáng giảm đi, làm giảm sự suy giảm và gây ra tín hiệu lan truyền xa hơn.Bởi vì nó không có phân tán giữa các chế độ hoặc phân tán giữa các chế độ nhỏ, sợi quang đơn mode có thể truyền 40 km hoặc hơn mà không ảnh hưởng đến tín hiệu.Do đó, sợi quang đơn mode thường được sử dụng để truyền dữ liệu đường dài và được sử dụng rộng rãi trong các công ty viễn thông, nhà cung cấp truyền hình cáp và các trường đại học, v.v.

Sợi đa mode có lõi đường kính lớn hơn và có thể truyền ánh sáng ở nhiều chế độ.Trong truyền dẫn đa chế độ, do kích thước lõi lớn hơn, độ phân tán giữa các chế độ lớn hơn, tức là tín hiệu quang “lan truyền” nhanh hơn.Chất lượng tín hiệu sẽ bị giảm trong quá trình truyền khoảng cách xa, vì vậy sợi quang đa chế độ thường được sử dụng cho các ứng dụng khoảng cách ngắn, âm thanh / video và mạng cục bộ (LAN), và sợi quang đa chế độ OM3 / OM4 / OM5 có thể hỗ trợ cao. -tốc độ truyền dữ liệu.

Băng thông, dung lượng

Băng thông được định nghĩa là khả năng mang thông tin.Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ rộng của băng tần truyền dẫn cáp quang là các độ phân tán khác nhau, trong đó độ tán sắc theo phương thức là quan trọng nhất.Sự phân tán của sợi quang đơn mode nhỏ nên nó có thể truyền ánh sáng ở dải tần rộng trong một khoảng cách xa.Vì sợi quang đa mode sẽ tạo ra nhiễu, nhiễu và các vấn đề phức tạp khác nên nó không tốt bằng sợi quang đơn mode về băng thông và dung lượng.Thế hệ mới nhất của băng thông cáp quang đa chế độ OM5 được đặt thành 28000MHz / km, trong khi băng thông cáp quang đơn chế độ lớn hơn nhiều.