Multimódusú szilícium-dioxid optikai szál (MM). Egymódusú (SM) és többmódusú (MM) optikai kábel

A kvarcüvegből készült maggal és burkolattal rendelkező optikai szálak a leggyakoribb optikai szálak. A kvarc optikai szálak fényhullám formájában képesek információjelet nagy távolságra továbbítani, ezért a távközlésben már több évtizede széles körben alkalmazzák őket.

Mint ismeretes, az összes kvarcszálat egymódusú (SM - egymódusú) és többmódusú (MM - többmódusú) részekre osztják, az optikai sugárzás terjedési módjainak számától függően. Az egymódusú szálak nagy sebességű adatátvitelre szolgálnak nagy távolságokon, míg a többmódusú szálak rövidebb vonalakra alkalmasak. Ez a cikk a többmódusú szálról, annak jellemzőiről, típusairól és alkalmazásairól fog beszélni. Egymódusú optikai szálak számára készült. Az optikai kommunikáció alapvető kérdéseit (az optikai szál fogalmát, főbb jellemzőit, a mód fogalmát...) a "" cikk tárgyalja.

Érdemes megjegyezni, hogy nemcsak a kvarcszálak multimódusúak, hanem a más anyagokból készült szálak is, például és. Ebben a cikkben csak a szilícium-dioxid multimódusú szálakról lesz szó.

A kvarc multimódusú szál szerkezete

Az optikai sugárzás több térbeli módja egyidejűleg terjedhet egy optikai hullámvezetőben. A terjedési módok száma különösen az optikai szál geometriai méreteitől függ. Olyan szálat, amelyben egynél több optikai sugárzási mód terjed, ún több módú . A távközlésben elsősorban 50/125 és 62,5/125 µm mag- és burkolatátmérőjű kvarc multimódusú szálakat használnak (elavult 100/140 µm szál is kapható).

A többmódusú szilícium-dioxid szálnak van egy magja és egy kvarcüvegből készült burkolata is. A gyártási folyamat során az alapanyag bizonyos szennyeződésekkel történő adalékolásával érhető el a kívánt törésmutató profil. Ha egy szabványos egymódusú szál lépcsős törésmutató-profillal rendelkezik (a törésmutató a magkeresztmetszet minden pontján azonos), akkor a többmódusú szál esetében leggyakrabban gradiens profil alakul ki (a törésmutató index fokozatosan csökken a mag központi tengelyétől a burkolatig). Ez az intermodális diszperzió hatásának csökkentése érdekében történik. A gradiens profillal a magasabb rendű módusok, amelyek nagyobb szögben lépnek be a szálba, és hosszabb pályákon haladnak, szintén nagyobb sebességgel rendelkeznek, mint a mag közelében terjedő (1. ábra). Eltérő törésmutató-profilú multimódusú szálak is kaphatók.

Rizs. 1. Gradiens multimódusú szál

A kvarcszál spektrális csillapítási karakterisztikája három átlátszósági ablakkal rendelkezik (legalacsonyabb csillapítás) - 850, 1300 és 1550 nm körüli hullámhosszon. A többmódusú szálakkal való munkához főként 850 és 1300 (1310) nm hullámhosszokat használnak. A tipikus csillapítási értékek ezeken a hullámhosszokon 3,5 és 1,5 dB/km.

A szál védelme érdekében polimer anyagból (leggyakrabban akrilból) készült elsődleges bevonat kerül az optikai héjra, amelyet tizenkét szabványos szín egyikére festenek. A bevont optikai szál átmérője jellemzően 250 µm körül van. Az optikai kábel egy vagy több elsődleges bevonattal ellátott szálból, valamint különféle erősítő és védőelemekből áll. A legegyszerűbb formájában a többmódusú optikai kábel egy kevlár szálakkal körülvett és narancssárga külső védőburkolatba helyezett optikai szál (2. ábra).

Rizs. 2. Szimplex többmódusú kábel

Összehasonlítás az egymódusú szállal

Az intermode diszperzió hatása miatt (3. ábra) a többmódusú szálnak az információterjedés sebessége és tartománya korlátozott az egymódusú szálakhoz képest. A kromatikus és polarizációs módusú diszperzió hatása sokkal kisebb. A többmódusú kommunikációs vonalak hosszát az egymódusú szálhoz képest nagyobb csillapítás is korlátozza.

Rizs. 3. Impulzusszélesedés többmódusú szálban az intermódusú diszperzió eredményeként

Ugyanakkor a nagy átmérőnek köszönhetően a jelforrás sugárzás divergenciájának, valamint az aktív (adók, vevők...) és a passzív (csatlakozók, adapterek...) alkatrészek egymáshoz illesztésének követelményei érvényesülnek. csökkent. Ezért a többmódusú optikai szálak berendezései olcsóbbak, mint az egymódusú optikai szálaké (bár maga a többmódusú optikai szál valamivel drágább).

Történelem és osztályozás

Mint korábban említettük, a legszélesebb körben használt többmódusú szálak az 50/125 és 62,5/125 mikron méretűek. Az első kereskedelmi forgalomban lévő többmódusú szálak, amelyeket az 1970-es években kezdtek gyártani, 50 μm-es magátmérővel és lépcsős indexprofillal rendelkeztek. Az optikai sugárzás forrásaként fénykibocsátó diódákat (LED) használtak. Az átvitt forgalom növekedése 62,5 µm-es maggal rendelkező szálak megjelenéséhez vezetett. A nagyobb átmérő lehetővé tette a nagy divergenciájú LED-sugárzás hatékonyabb felhasználását. Ez azonban megnövelte a továbbított módok számát, ami köztudottan negatív hatással van az átviteli jellemzőkre. Ezért amikor a LED-ek helyett keskeny nyalábú lézereket kezdtek használni, az 50/125 mikronos szál ismét népszerűvé vált. Az információátvitel sebességének és terjedelmének további növekedését a gradiens törésmutató-profilú szálak megjelenése segítette elő.

A LED-ekhez használt szálakon különféle hibák és egyenetlenségek voltak a mag tengelye közelében, vagyis azon a területen, ahol a lézersugárzás nagy része koncentrálódik (4. ábra). Ezért szükség volt a gyártási technológia fejlesztésére, ami a „lézerre optimalizált szálnak” elnevezett szálak megjelenéséhez vezetett.

Rizs. 4. A sugárzás terjedésének különbségeiLED és lézer optikai szálban

Így alakult ki a többmódusú szilícium-dioxid szálak osztályozása, amelyet aztán a különböző szabványok részletesen leírtak. Az ISO/IEC 11801 szabvány a többmódusú szálak 4 kategóriáját azonosítja, amelyek elnevezése a mindennapi használat során szilárdan bevált. Ezeket latin OM (Optical Multimode) betűkkel és a szálosztályt jelző számmal jelölik:

• OM1 - szabványos többmódusú szál 62,5/125 µm;
• OM2 - szabványos 50/125 µm-es multimódusú szál;
• OM3 - 50/125 µm-es multimódusú szál lézeres működésre optimalizálva;
• Az OM4 egy 50/125 µm-es multimódusú szál, amelyet lézeres működésre optimalizáltak, jobb teljesítménnyel.

A szabvány minden osztályhoz meghatározza a csillapítás és a sávszélesség értékeit (a jelátviteli sebességet meghatározó paraméter). Az adatokat az 1. táblázat mutatja be. Az OFL (túltöltött indítás) és az EMB (effektív modális sávszélesség) jelölések különböző módszereket jeleznek a sávszélesség meghatározására LED-ek és lézerek használatakor.

1. táblázat Különböző osztályú többmódusú optikai szálak paraméterei.

Manapság a szálgyártók OM1 és OM2 szálakat is gyártanak, amelyeket lézeres működésre optimalizáltak. Például a Corning ClearCurve OM2 és InfiniCor 300 (OM1) szálai alkalmasak lézerforrásokhoz.

Más ipari szabványok (IEC 60793-2-10, TIA-492AA, ITU G651.1) hasonló besorolást biztosítanak a többmódusú szilícium-dioxid szálakhoz.

Ezeken a fő osztályokon kívül sokféle más típusú többmódusú szálat gyártanak, amelyek bizonyos paraméterekben különböznek egymástól. Közülük érdemes kiemelni az alacsony hajlítási veszteségű multimódusú szálakat szűk helyekre történő beépítéshez és a csökkentett védőbevonat sugarú (200 mikron) szálakat a többszálas kábelekben való kompaktabb elhelyezés érdekében.

Kvarc multimódusú szál alkalmazása

Az egymódusú optikai szál kétségtelenül jobb, mint a többmódusú optikai szál. Mivel azonban az egymódusú optikai szálon alapuló kommunikációs rendszerek drágábbak, sok esetben, különösen rövid vonalakban, célszerű többmódusú optikai szálat használni.

A többmódusú szál alkalmazási körét nagymértékben meghatározza az alkalmazott emitter típusa és a működési hullámhossz. A többmódusú szálon keresztüli átvitelhez leggyakrabban három típusú emittert használnak:

• LED-ek(850/1300 nm). A sugárzás nagy eltérése és a spektrum szélessége miatt a LED-ek rövid távolságon és alacsony sebességen is használhatók. Ugyanakkor a LED-alapú vonalakat alacsony költség jellemzi maguknak a LED-eknek az alacsony ára és az olcsóbb OM1 és OM2 szálak használatának lehetősége miatt.
• Fabry-Perot lézerek(1310 nm, ritkábban 1550 nm). Mivel az FP (Fabry-Perot) lézerek meglehetősen nagy spektrális szélességgel rendelkeznek (2 nm), elsősorban többmódusú szálakkal használják őket.
• VCSEL lézerek(850 nm). A függőleges üregű felületkibocsátó lézerek (VCSEL - függőleges üreges felületkibocsátó lézerek) speciális kialakítása segít csökkenteni gyártási folyamatuk költségeit. A VCSEL sugárzást alacsony divergencia és szimmetrikus sugárzási mintázat jellemzi, de teljesítménye kisebb, mint egy FP lézer sugárzási teljesítménye. Ezért a VCSEL-ek kiválóan alkalmasak rövid, nagy sebességű vonalakra, valamint párhuzamos adatátviteli rendszerekre.

A 2. táblázat bemutatja a négy fő osztály többmódusú optikai szálának átviteli tartományát a különböző általános hálózatokban (az adatok a The Fiber Optic Association webhelyéről származnak). Ezek a hozzávetőleges értékek segítenek értékelni a többmódusú szilícium-dioxid szál megvalósíthatóságát a gyakorlatban.

2. táblázat: Jelátviteli tartomány különböző osztályú multimódusú szálakon (méterben).

________________________________________________________________

Az optikai kábelek hatalmas választéka ellenére a szálak szinte azonosak. Sőt, sokkal kevesebb a szálgyártó (a Corning, a Lucent és a Fujikura a legismertebb), mint a kábelgyártó.

A kialakítás típusa, vagy inkább a mag mérete alapján az optikai szálakat egymódusú (SM) és többmódusú (MM) részekre osztják. Szigorúan véve ezeket a fogalmakat az alkalmazott fajlagos hullámhosszra vonatkoztatva kell használni, de a 8.2. ábra átgondolása után világossá válik, hogy a technológiai fejlődés jelenlegi szakaszában ez nem vehető figyelembe.

Rizs. 8.3. Egymódusú és többmódusú optikai szálak

A többmódusú szál esetében a mag átmérője (jellemzően 50 vagy 62,5 µm) csaknem két nagyságrenddel nagyobb, mint a fény hullámhossza. Ez azt jelenti, hogy a fény több független úton (módusban) haladhat át a szálon. Nyilvánvaló, hogy a különböző módok eltérő hosszúságúak, és a vevőnél a jel időben észrevehetően „terjed”.

Emiatt a tankönyvi típusú lépcsőzetes szálak (1. lehetőség), amelyek a mag teljes keresztmetszetében állandó törésmutatóval (állandó sűrűséggel) rendelkeznek, a nagy módusú diszperzió miatt régóta nem használatosak.

Felváltotta a gradiens szál (2. lehetőség), amelynek a maganyag sűrűsége egyenetlen. Az ábrán jól látható, hogy a sugarak úthosszai nagymértékben lecsökkennek a simítás miatt. Bár a szál tengelyétől távolabb haladó sugarak nagyobb távolságokat tesznek meg, terjedési sebességük is nagyobb. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az anyag sűrűsége a középponttól a külső sugárig egy parabolatörvény szerint csökken. És a fényhullám gyorsabban terjed, minél kisebb a közeg sűrűsége.

Ennek eredményeként a hosszabb pályákat nagyobb sebesség kompenzálja. A paraméterek sikeres kiválasztásával a terjedési idő különbsége minimalizálható. Ennek megfelelően egy osztályozott szál mód-módus diszperziója sokkal kisebb lesz, mint egy állandó magsűrűségű szálé.

Azonban bármennyire is kiegyensúlyozottak a gradiens multimódusú szálak, ez a probléma csak kellően kis magátmérőjű szálak használatával küszöbölhető ki teljesen. Amelyben a megfelelő hullámhosszon egyetlen sugár fog terjedni.

A valóságban egy közös szál magátmérője 8 mikron, ami nagyon közel áll az általánosan használt 1,3 mikronos hullámhosszhoz. A frekvenciák közötti diszperzió megmarad egy nem ideális sugárforrásnál, de hatása a jelátvitelre több százszor kisebb, mint az inter-módusú vagy anyagi szóródás. Ennek megfelelően az egymódusú kábel áteresztőképessége sokkal nagyobb, mint a többmódusú kábeleké.

Ahogy az lenni szokott, a nagyobb teljesítményű száltípusnak megvannak a maga hátrányai. Először is természetesen ez magasabb költség az alkatrészek költsége és a beépítés minőségi követelményei miatt.

Tab. 8.1. Az egymódusú és többmódusú technológiák összehasonlítása.

Az egymódusú optikai kábel egy üzemmódot továbbít, és a keresztmetszeti átmérője ≈ 9,5 nm. Az egymódusú optikai kábel viszont lehet torzítatlan, eltolt és nem nulla eltolt diszperziós.

Az MM többmódusú száloptikai kábel több módot sugároz, átmérője 50 vagy 62,5 nm.

Első pillantásra a következtetés azt sugallja, hogy a többmódusú optikai kábel jobb és hatékonyabb, mint az SM optikai kábel. Sőt, a szakértők gyakran azon az alapon emelnek szót az MM mellett, hogy mivel a többmódusú optikai kábel többszörös teljesítményprioritást biztosít az SM-hez képest, ezért minden szempontból jobb.

Mindeközben tartózkodnánk az ilyen egyértelmű értékelésektől. A mennyiségi adatok nem az egyetlen összehasonlítási alap, és sok esetben az egymódusú optikai kábelt kell előnyben részesíteni.

Az SM és MM kábelek közötti fő különbség a méretekben rejlik. Az SM optikai kábel kisebb vastagságú szálat tartalmaz (8-10 mikron). Ez határozza meg, hogy képes-e csak egy hullámhosszú hullámot továbbítani a központi mód mentén. Az MM kábel fő szálának vastagsága sokkal nagyobb, 50-60 mikron. Ennek megfelelően egy ilyen kábel egyszerre több, különböző hosszúságú hullámot tud továbbítani több üzemmódon keresztül. Több mód azonban csökkenti az optikai kábel kapacitását.

Az egy- és többmódusú kábelek közötti egyéb különbségek az anyagok, amelyekből készültek, és a használt fényforrások. Az egymódusú optikai kábelnek magja és köpenye is csak üvegből készült, fényforrásként pedig lézer. Az MM kábelnek lehet üveg vagy műanyag héja és rúdja, a fényforrás pedig egy LED.

Egymódusú optikai kábel 9/125 mikron

Egymódusú optikai kábel, 8 szálas 9 125 típusú, egycsöves moduláris felépítésű. A fényvezetők a központi csőben találhatók, amely hidrofób anyaggal van feltöltve géllel. A töltőanyag megbízhatóan védi a szálakat a különféle mechanikai hatásoktól, emellett kiküszöböli a külső környezet hőmérséklet-változásainak hatását. A rágcsálók és más hasonló hatások elleni védelem érdekében további üvegszálas fonatot használnak.

Lényegében az optikai kábel 9 125 fejlesztése és gyártása azon múlik, hogy megtaláljuk az optimális megoldást az optikai diszperzió csökkentésére (nullára) minden olyan frekvencián, amellyel a kábel működni fog. Az üzemmódok nagy száma negatívan befolyásolja a jel minőségét, és az egymódusú kábelnek valójában nem egy módja van, hanem több. Számuk sokkal kevesebb, mint a multimódusban, de nagyobb, mint egy. Az optikai diszperzió hatásának csökkentése az üzemmódok számának csökkenéséhez, és ennek megfelelően a jelminőség javulásához vezet.

A 9125-ös kábelekben használt legtöbb optikai szálszabvány szűk frekvenciatartományban nulla diszperziót biztosít. Tehát szó szerinti értelemben egy kábel egymódusú, csak meghatározott hosszúságú hullámokkal. A meglévő multiplex technológiák azonban optikai frekvenciakészletet használnak több szélessávú optikai kommunikációs csatorna egyidejű fogadására és továbbítására.

A 9 125 egymódusú optikai kábelt épületeken belül és külső útvonalakon egyaránt használják. Földbe temethető, vagy légkábelként használható.

Többmódusú optikai kábel 50/125 mikron

Száloptikai kábel 50/125(OM2) multimódusú, optikai hálózatokban használatos 10 GB-os sebességgel, többmódusú szálra építve. Az ISO/IEC 11801 specifikáció változásaival összhangban az ilyen hálózatokban új típusú, 50-125 szabvány méretű OMZ osztályú patch cord kábel használata javasolt.

Az 50 125 OMZ optikai kábel, amely a 10 Gigabites Ethernet hálózati alkalmazásoknak felel meg, 850 nm vagy 1300 nm hullámhosszú adatátvitelre szolgál, amelyek a megengedett legnagyobb csillapítási értékekben különböznek egymástól. Kommunikáció biztosítására az 1013-1015 Hz frekvenciatartományban.

Az 50 125 multimódusú optikai kábel a munkahelyi patch kábelekhez és vezetékekhez való, és csak beltérben használható.

A kábel támogatja a rövid távú adatátvitelt, és alkalmas közvetlen lezárásra. A szabványos többmódusú G 50/125 (G 62,5/125) µm optikai szál szerkezete megfelel a következő szabványoknak: EN 188200; VDE 0888 105. rész; IEC „IEC 60793-2”; ITU-T G.651 ajánlás.

Az MM 50/125-nek van egy fontos előnye, ami az alacsony veszteségek és az abszolút immunitás a különböző típusú zavarokkal szemben. Ez lehetővé teszi több százezer telefonos kommunikációs csatornával rendelkező rendszerek kiépítését.

A felhasznált szálak típusai

Az SM és MM kábelek gyártása során a következő típusú egymódusú és többmódusú szálakat használják:

• egymódusú, ITU-T G.652.B ajánlás ("E" típusú jelöléssel);
• egymódusú, ITU-T ajánlás G.652.С, D ("A" típusként jelölve);
• egymódusú, ITU-T G.655 ajánlás ("H" típusként jelölve);
• egymódusú, ITU-T G.656 ajánlás ("C" típusként jelölve);
• multimódusú, 50 mikron magátmérővel, ITU-T G.651 ajánlás ("M" típusú jelöléssel);
• multimódusú, 62,5 mikron magátmérővel ("B" típusú jelöléssel)

A pufferbevonatban lévő szálak optikai paramétereinek meg kell felelniük a beszállító cégek előírásainak.

Az optikai szál paraméterei:

Az optikai szálak jellemzői és típusai

G.652 - Szabványos egymódusú optikai szál

Ez a legszélesebb körben használt egymódusú optikai szál a távközlésben.

Az egymódusú, nem diszperziós eltolt lépcsős szál az optikai távközlési rendszerek alapvető összetevőjeként szolgál, és a G.652 szabvány szerint osztályozzák. A leggyakoribb száltípus, 1310 nm hullámhosszú jelátvitelre optimalizálva. Az L-sáv hullámhosszának felső határa 1625 nm. A makrohajlítás követelményei - tüske sugár 30 mm.

A szabvány a szálakat négy A, B, C, D alkategóriára osztja.

G.652 rost. A megfelel az STM 16 szintű - 10 Gbit/s (Ethernet) információáramlás továbbításához szükséges követelményeknek 40 km-ig, a G.691 és G.957 ajánlásoknak megfelelően, valamint az STM 256 szintű, a G szerint. 691.

A G.652.B szál megfelel az információáramlás továbbításához szükséges követelményeknek az STM 64-ig a G.691 és G.692 ajánlások szerint, valamint az STM 256 a G.691 és G.959.1 szerint.

A G.652.C és G.652.D szálak kiterjesztett, 1360-1530 nm-es hullámhossz-tartományban teszik lehetővé az átvitelt, és csökkentik a csillapítást a „vízcsúcson” (a „vízcsúcs” elválasztja az átlátszósági ablakokat az egyetlen áteresztősávban -módusú szálak az 1300 és 1550 nm tartományban). Egyébként hasonló a G.652.A és G.652.B.

A G.652.A/B egyenértékű az OS1-gyel (ISO/IEC 11801 osztályozás), a G.652.C/D pedig az OS2-vel.

A G.652 optikai szál nagyobb átviteli sebességen, 40 km-nél nagyobb távolságon történő használata eltéréshez vezet a teljesítményszabványok és az egymódusú szálas szabványok között, és bonyolultabb végberendezéseket igényel.

G.655 – Nulla diszperziós eltolt szál (NZDSF)

Az NZDSF egymódusú, nem nulla diszperziós eltolt szálak több hullámhossz (WDM multiplex és nagy sűrűségű DWDM) átvitelére lettek optimalizálva egyetlen hullámhossz helyett. A Corning szálakat kettős akrilát CPC-bevonat védi, ami nagy megbízhatóságot és teljesítményt biztosít. A bevonat külső átmérője 245 mikron.

A Non-zero dispersion shifted fiber (NZDSF) optikai gerinchálózatokban és DWDM-technológiát alkalmazó nagy kiterjedésű kommunikációs hálózatokban való használatra készült. Ez a szál korlátozott kromatikus diszperziós együtthatót tart fenn a hullámhosszosztásos multiplexelésben (WDM) használt optikai tartományban. Az NZDSF szálakat az 1530 nm és 1565 nm közötti hullámhossz-tartományban való használatra optimalizálták.

A G.655.A kategóriájú optikai szálak olyan paraméterekkel rendelkeznek, amelyek biztosítják alkalmazásukat egycsatornás és többcsatornás optikai erősítőkkel ellátott rendszerekben (G.691, G.692, G.693 ajánlások), valamint optikai átviteli hálózatokban (G. ajánlás). 959,1). Az ehhez az alkategóriához tartozó szálak működési hullámhossza és diszperziója korlátozza a bemeneti jel teljesítményét és többcsatornás rendszerekben való használatát.

A G.655.B kategóriájú optikai szálak hasonlóak a G.655.A kategóriához. De a működési hullámhossztól és a diszperziós jellemzőktől függően a bemeneti jel teljesítménye nagyobb lehet, mint a G.655.A. A polarizációs mód diszperziós követelményei biztosítják az STM-64 szintű rendszerek működését akár 400 km távolságban is.

A G.655.C szálkategória hasonló a G.655.B-hez, azonban a polarizációs módú diszperzióra vonatkozó szigorúbb követelmények lehetővé teszik az STM-256 szintrendszerek használatát (G.959.1 ajánlás) ezeken az optikai szálakon, vagy növelik a STM-64 rendszerek átviteli tartománya.

G.657 - Egymódusú szál csökkentett hajlítási veszteséggel kis sugaraknál

A rendkívül rugalmas G.657 optikai szálas változatot széles körben használják optikai kábelekben, többszintes épületek, irodák stb. hálózataiban történő telepítéshez. Optikai jellemzőit tekintve a G.657.A szál teljesen megegyezik a szabványos G.652.D szállal, ugyanakkor a megengedett beépítési sugár fele - 15 mm. A G.657.B szálat korlátozott távolságokon használják, és különösen alacsony a hajlítási vesztesége.

Az egymódusú optikai szálakat alacsony hajlítási veszteség jellemzi, elsősorban többlakásos házak FTTH hálózataihoz szánják, előnyeik pedig különösen szűk helyeken mutatkoznak meg. A G.657 szabványú szálakkal szinte úgy dolgozhat, mintha rézkábellel dolgozna.

A G.657.A szálak esetében 8,6-9,5 µm, a G.657.B szálak esetében pedig 6,3-9,5 µm.

A makrohajlítási veszteségek normái jelentősen szigorodtak, mivel ez a paraméter meghatározó a G.657-nél:

A G.657 tíz menete.A 15 mm sugarú tüskére tekercselt szál nem növelheti a csillapítást 0,25 dB-nél nagyobb mértékben 1550 nm-en. Ugyanennek a szálnak a 10 mm átmérőjű tüskére tekercselt menete, feltéve, hogy más paraméterek nem változnak, nem növelheti a csillapítást 0,75 dB-nél nagyobb mértékben.

A G.657.B alkategória tíz fordulata egy 15 mm átmérőjű tüskén nem növelheti a csillapítást 0,03 dB-nél nagyobb mértékben 1550 nm hullámhosszon. Egy 10 mm átmérőjű tüskén egy fordulat több mint 0,1 dB, egy fordulat egy 7,5 mm átmérőjű tüskén több mint 0,5 dB.

A Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (ISO) és a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) közzétette az ISO/IEC 11801 - Informatika - Strukturált kábelezési rendszerek ügyfélhelyiségek számára szabványt.

A szabvány meghatározza az univerzális kábelhálózat megvalósításának felépítését és követelményeit, valamint az egyes kábelvonalak teljesítményére vonatkozó követelményeket.

A Gigabit Ethernet vonalakra vonatkozó szabvány osztályonként különbözteti meg az optikai csatornákat (hasonlóan a rézvonalak kategóriáihoz). Az OF300, OF500 és OF2000 támogatja az optikai osztályú alkalmazásokat 300, 500 és 2000 m távolságig.

A csatornaosztályokon kívül ennek a szabványnak a második kiadása az MM szál három osztályát - OM1, OM2 és OM3 - és egy SM szál osztályt - OS1 - határoz meg. Ezeket az osztályokat a csillapítás és a szélessávú együttható különbözteti meg.

Minden 275 m-nél rövidebb vonal az 1000Base-Sx protokoll használatával működhet. Akár 550 m hosszúság is elérhető az 1000Base-Lx protokoll és a torzított fénysugár bemenet (Mode Conditioning) használatával.

*) Üzemmód kondicionálás

Az OM4 multimódusú optikai szál minimális sávszélességtényezője 4700 MHz x km 850 nm-en (az OM3 szál 2000 MHz x km-éhez képest), és az OM3 optikai szál optimalizált teljesítményének eredménye, amely 10 Gb/s adatátviteli sebességet ér el 550 nm-en. Az új IEEE 802.3ab 40 és 100 Gigabites Ethernet hálózati szabvány megjegyezte, hogy az új típusú többmódusú OM4 optikai szál 40 és 100 gigabites Ethernet átvitelét teszi lehetővé akár 150 méteres távolságban is. Az OM4 osztályú szálakat a tervek szerint a jövőben 40 Gbps-os berendezésekkel és legszélesebb körben az adatközponti berendezésekkel fogják használni.

OM 1 és OM2 – Standard multimódusú szálak 62,5 és 50 mikronos maggal.

Az OM1 62,5/125 µm és OM2 50/125 µm típusú többmódusú szálakkal ellátott kábeleket, patchcordokat és pigtaileket régóta használják az SCS-ben, hogy biztosítsák az autópályákon szükséges nagy sebességű és viszonylag nagy távolságú adatátvitelt. Az MM szál legfontosabb funkcionális paraméterei a csillapítás és a sávszélesség. Mindkét paraméter a 850 nm és 1300 nm hullámhosszra van definiálva, amelyen a legtöbb aktív hálózati berendezés működik.

Ez egy speciálisan tervezett többmódusú optikai szál, amelyet Gigabit és 10 Gigabit Ethernet hálózatokhoz használnak, és csak 50 mikronos magmérettel érhető el.

OM4 – Új generációs optikai multimódusú szál 50 mikronos maggal, „lézerre optimalizálva”.

Az OM4 többmódusú optikai szál immár teljes mértékben megfelel az adatközpontokra és a következő generációs szerverfarmokra vonatkozó mai üvegszálas szabványoknak. Az OM4 optikai szál hosszabb vonalakra használható új generációs adathálózatokban a legnagyobb adatátviteli teljesítménnyel. Ez az optikai szál az OM3 szál jellemzőinek további optimalizálásának eredménye, amely olyan száljellemzőket ad, amelyek 10 Gb/s adatátviteli sebességet tesznek lehetővé 550 méteres távolságon. Az OM4 szálak megnövelt effektív minimális modális sávszélessége 4700 MHz km 850 nm-en (az OM3 szál 2000 MHz-es km-éhez képest).

Az optikai szálak fényvezetőként való egyes tulajdonságai közvetlenül függnek a mag átmérőjétől. E paraméter szerint az optikai szál két kategóriába sorolható:

több módú(MMF) És egymódusú(SMF) .

A többmódusú szálak lépcsős és gradiens szálakra vannak osztva.

Az egymódusú szálakat lépcsőzetes egymódusú szálakra vagy szabványos szálakra (SF), diszperzióeltolásos szálakra (DSF) és nem nulla diszperzióeltolású szálakra (NZDSF) osztják.

Multimódusú szál.

Az optikai szál ezen kategóriája viszonylag nagy magátmérővel rendelkezik az adó által kibocsátott fény hullámhosszához képest. Értékeinek tartománya 50-1000 µm kb. 1 µm használt hullámhosszon. A legszélesebb körben használt szálak azonban az 50 és 62,5 mikron átmérőjűek. Az ilyen optikai szál adói egy bizonyos térszögben fényimpulzust bocsátanak ki, vagyis a sugarak (módok) különböző szögekben lépnek be a magba. Ennek eredményeként a sugarak a forrástól a vevőig egyenlőtlen úthosszal jutnak el, és ezért különböző időpontokban érik el. Ez arra a tényre vezet, hogy az impulzus szélessége a kimeneten nagyobb, mint a bemeneten. Ezt a jelenséget az ún módus diszperzió. Egy lépcsőzetes optikai szálban, amelyet egyszerűbb a gyártás, a törésmutató fokozatosan változik a mag-burkolat interfészén. A sugarak útját egy ilyen szálban a 2.3. ábra mutatja.

2.3 ábra – A fénysugarak útja egy szálban

Az OF gradiensben a törésmutató fokozatosan csökken a határ közepétől. Azok a fénysugarak, amelyek útjai a perifériás területeken haladnak át alacsonyabb törésmutatóval, gyorsabban terjednek, mint a középpont közelében haladók, ami végső soron kompenzálja az úthosszak különbségét. Egy ilyen optikai szálban az intermódusú diszperzió hatása jóval kisebb, mint a lépcsőzetesben (2.3. ábra).

A jelszélesítés korlátozza a másodpercenként továbbított impulzusok számát, amelyek még mindig pontosan felismerhetők a csatorna vevő végén. Ez viszont korlátozza a többmódusú optikai szál sávszélességét.

2.4. ábra – Különféle szálkialakítások

Nyilvánvalóan a kábel hosszától is függ a fogadó oldalon lévő diszperzió mértéke. Ezért az optikai autópályák átviteli sebességét egységnyi hosszonként határozzák meg. A lépésindexes szálnál ez jellemzően 20-30 MHz/km (MHz/km), míg a fokozatos szálnál a 100-1000 MHz/km tartományba esik.

A többmódusú szál üvegmaggal és műanyag burkolattal rendelkezhet. Ez az optikai szál lépcsőzetes törésmutató-profillal és 20-30 MHz/km sávszélességgel rendelkezik. Egymódusú optikai szál

Az ilyen szálak fő különbsége, amely nagymértékben meghatározza fényvezető tulajdonságait, a mag átmérője. Csak 7-10 mikron, ami már összemérhető a fényjel hullámhosszával. A kis átmérő csak egy nyaláb (mód) kialakítását teszi lehetővé, ami a névben is tükröződik (2.4. ábra).

A többmódusú OF-ek előnyei az egymódusúakhoz képest:

A többmódusú OF mag nagy átmérője miatt csökkennek a sugárforrásokkal szemben támasztott követelmények, hiszen olcsóbb és egyben nagyobb teljesítményű félvezető lézerek, sőt LED-ek is használhatók sugárzás bevitelére. A LED-ek táplálására nagyon egyszerű áramköröket használnak, ami leegyszerűsíti az eszközt és csökkenti a VOSP költségét.

A vevő optikai modul nagy átmérőjű fényérzékeny területű fotodiódákat használhat. Az ilyen fotodiódák alacsony költséggel rendelkeznek.

A többmódusú OFF-ok illesztésénél a végek igazításának szükséges pontossága egy nagyságrenddel kisebb, mint az egymódusú OFF-ok illesztése esetén.

Ugyanezen okokból kifolyólag a többmódusú száloptikák optikai csatlakozóira nagyságrenddel kevésbé szigorú követelmények vonatkoznak, mint az egymódusú száloptikák optikai csatlakozóira.

Az optikai szál jó teljesítményjellemzőkkel rendelkezik, és nagy sebességű digitális adatátvitelre tervezték. Bármely kábel egy csillapítóköpennyel körülvett fényhordozó elemből áll, melynek feladata, hogy határt képezzen a közegek között, és megakadályozza, hogy az áramlás elhagyja a kábelt. Mindkét elem kvarcüvegből készül: a mag törésmutatója magasabb. Ennek köszönhetően a jelátvitel minősége garantált.

Egymódusú és többmódusú kábelösszetételükben hasonló alapanyagokból készülnek, de műszaki jellemzőikben jelentős különbségek vannak. Mindkét opció csillapítója azonos - 125 mikron.

De a magjuk különbözik: 9 mikron egymódusú, 50 vagy 62,5 mikron többmódusú esetén.

A száltípusok ismerete segít pontosan kiválasztani azt a lehetőséget, amely megfelelő csatornakapacitást biztosít felesleges költségek nélkül.

Az egymódusú kábel jellemzői

Itt a sugarak áthaladását stabilnak tekintik, pályájuk változatlan marad, a plusz az, hogy a jel eleve nincs kitéve súlyos torzításnak. Egy ilyen szálban lépcsőzetes törésprofil valósul meg. Az átvitelhez speciálisan hangolt lézerforrást használnak, az adatok több kilométeres távolságra, megszakítás nélkül továbbíthatók: nincs diszperzió, mint olyan.
A negatív pontok közé tartozik: az ilyen szál viszonylag rövid élettartamú a versenytársához képest, költséges a karbantartása - nagy teljesítményű berendezést igényel, amely konfigurációt igényel.

Az egymódusú kábel mindig prioritást élvez, ha 10 Gbit/s-nál nagyobb sebességről van szó.

Fő fajták

1. Nyalábeloszlás eltolással;
2. Eltolt minimális hullámhosszal;
3. Nem nulla eltolt sugárszórással.

A többmódusú kábel jellemzői

Végberendezésként hagyományos LED-et használnak, amely nem igényel komoly karbantartást és felügyeletet, ami csökkenti a szálkopást: jelentősen hosszabb az élettartama.

A többmódusú kábel fenntartása olcsóbb, bár valamivel drágább, és kiváló minőségű átvitelt biztosít akár 10 Gbit/s sebességgel, feltéve, hogy a vezeték hossza nem haladja meg az 550 métert.

A videóból megtudhatja az optikai szál szerkezetét:

Ha az 1 Gbit/s-os tartományban csatlakozik, az OM4 szál nagy távolságokra alkalmas - 1,1 km-ig. A többmagos csillapítási arány jelentős: a területen 15 dB/km.

Az optikai szálak fő típusai

Lépcsőszál

Egyszerűbb technológiával gyártva. A diszperzió durva feldolgozása miatt szupersebességgel nem tudja stabilizálni a diszperziót, ezért felhasználási köre korlátozott.

Gradiens rost

Alacsony sugárzási szóródással rendelkezik, és a törésmutatója egyenletesen oszlik el.

Az optikai kábelről szóló érdekes videó megtekintéséhez nézze meg az alábbi videót:

Egymódusú és többmódusú kábel alkalmazása

Számos iparágban vannak olyan hagyományok és szabványok, amelyek megkövetelik az egyik vagy másik típusú kábel használatát.

Egymódusú kábel mindig jelentős hosszúságú transzóceáni, tengeri, fővonali kommunikációs vonalakban használják.

Szolgáltatói hálózatokban az internet-hozzáférés biztosítására. Adatközpontokhoz kapcsolódó feldolgozó rendszerekben.

Multimódusú kábel Alkalmazást talál épületeken belüli és épületek közötti adatátviteli hálózatokban. FTTD rendszerekben.

Bármilyen típusú üvegszálas kommunikációs vonal gondos kezelést és rendszeres szervizdiagnosztikát igényel. A teljes jelentések elkészítéséhez nagy pontosságú reflektométereket használnak, amelyek még kisebb jelveszteségeket is képesek észlelni.