Multimódové kremenné optické vlákno (MM). Optický kábel s jedným režimom (SM) a viacerými režimami (MM).

Optické vlákna, ktorých jadro aj plášť sú vyrobené z kremenného skla, sú najbežnejším typom optických vlákien. Kremenné optické vlákna sú schopné prenášať informačný signál vo forme svetelnej vlny na značné vzdialenosti, vďaka čomu sú už niekoľko desaťročí široko používané v telekomunikáciách.

Ako viete, všetky kremenné vlákna sú rozdelené na jednorežimové (SM - single-mode) a multimode (MM - multimode), v závislosti od počtu režimov šírenia optického žiarenia. Jednovidové vlákna sa používajú na vysokorýchlostný prenos dát na veľké vzdialenosti, zatiaľ čo multividové vlákna sú vhodné na kratšie vzdialenosti. Tento článok sa zameria na multimódové vlákno, jeho vlastnosti, odrody a aplikácie. Určené pre jednovidové vlákno. Základné otázky komunikácie z optických vlákien (pojem vlákno, jeho hlavné charakteristiky, koncept módy ...) sú diskutované v článku "".

Stojí za zmienku, že nielen kremenné vlákna sú multimódové, ale aj vlákna vyrobené z iných materiálov, napríklad a. Tento článok bude hovoriť iba o kremenných multimódových vláknach.

Štruktúra kremenného multimódového vlákna

V optickom vlnovode sa môže súčasne šíriť niekoľko priestorových režimov optického žiarenia. Počet módov šírenia závisí najmä od geometrických rozmerov optického vlákna. Vlákno, v ktorom sa šíri viac ako jeden mód optického žiarenia sa nazýva multimódový . V telekomunikáciách sa používajú najmä kremenné multimode vlákna s priemerom jadra a plášťa 50/125 a 62,5/125 mikrónov (nachádza sa aj zastarané vlákno 100/140 mikrónov).

Multimode kremičité vlákno má jadro aj plášť z kremičitého skla. Počas výrobného procesu sa dopovaním zdrojového materiálu určitými nečistotami dosiahne požadovaný profil indexu lomu. Ak má štandardné jednovidové vlákno stupňovitý profil indexu lomu (index lomu je rovnaký vo všetkých bodoch prierezu jadra), tak pri multividovom vlákne sa najčastejšie vytvára gradientový profil (index lomu plynulo klesá od stredovej osi jadra k plášťu). Toto sa robí s cieľom znížiť účinok intermodálnej disperzie. Pri gradientovom profile majú módy vyššieho rádu, ktoré vstupujú do vlákna pod väčším uhlom a šíria sa pozdĺž dlhších trajektórií, tiež vyššiu rýchlosť ako tie, ktoré sa šíria v blízkosti jadra (obr. 1). Existujú aj multimódové vlákna s iným profilom indexu lomu.

Ryža. 1. Odstupňované multimódové vlákno

Kremenné vlákno má spektrálnu útlmovú charakteristiku s tromi oknami priehľadnosti (najmenší útlm) - okolo vlnových dĺžok 850, 1300 a 1550 nm. Na prácu s multimódovým vláknom sa používajú hlavne vlnové dĺžky 850 a 1300 (1310) nm. Typické hodnoty útlmu pri týchto vlnových dĺžkach sú 3,5 a 1,5 dB/km.

Na ochranu vlákna je optický plášť potiahnutý počiatočným povlakom z polymérneho materiálu (najčastejšie akrylového), ktorý je natretý jednou z dvanástich štandardných farieb. Priemer potiahnutého vlákna je typicky okolo 250 um. Kábel z optických vlákien pozostáva z jedného alebo viacerých primárne potiahnutých vlákien, ako aj rôznych výstužných a ochranných prvkov. V najjednoduchšom prípade je multimódový optický kábel optické vlákno obklopené kevlarovými vláknami a umiestnené v oranžovom vonkajšom ochrannom plášti (obr. 2).

Ryža. 2. Simplexný multimódový kábel

Porovnanie s jednovidovým vláknom

Vplyvom intermódovej disperzie (obr. 3) má multimódové vlákno obmedzenia v rýchlosti a rozsahu šírenia informácie v porovnaní s jednovidovým vláknom. Vplyv chromatickej a polarizačnej vidovej disperzie je oveľa menší. Dĺžka multimódových komunikačných liniek je obmedzená aj veľkým útlmom v porovnaní s jednovidovým vláknom.

Ryža. 3. Rozšírenie impulzu v multimódovom vlákne ako výsledok intermódovej disperzie

Zároveň, vzhľadom na veľký priemer, požiadavky na divergenciu žiarenia zdroja signálu, ako aj na nastavenie aktívnych (vysielače, prijímače ...) a pasívnych (konektory, adaptéry ...) komponentov, sú znížené. Preto je zariadenie pre multimódové vlákno lacnejšie ako pre single mód (hoci samotné multimódové vlákno je o niečo drahšie).

História a klasifikácia

Ako už bolo spomenuté vyššie, 50/125 a 62,5/125 µm multimódové vlákna sú najrozšírenejšie. Prvé komerčné multimódové vlákna, ktoré sa začali vyrábať v 70. rokoch minulého storočia, mali priemer jadra 50 µm a stupňovitý profil indexu lomu. Ako zdroje optického žiarenia boli použité svetelné diódy (LED). Nárast prenášanej prevádzky viedol k vzniku vlákien s jadrom 62,5 mikrónu. Väčší priemer umožnil efektívnejšie využiť žiarenie LED, ktoré sa vyznačuje veľkou divergenciou. To však zvýšilo počet šírených módov, čo, ako je známe, nepriaznivo ovplyvňuje prenosové charakteristiky. Preto, keď sa namiesto LED začali používať úzko zamerané lasery, 50/125 mikrónové vlákno začalo opäť získavať na popularite. Ďalšie zvýšenie rýchlosti a rozsahu prenosu informácií bolo uľahčené objavením sa vlákien s profilom gradientu indexu lomu.

Vlákna použité s LED mali rôzne defekty a nehomogenity v blízkosti osi jadra, teda v oblasti, kde je sústredená väčšina laserového žiarenia (obr. 4). Preto vznikla potreba zlepšiť technológiu výroby, čo viedlo k vzniku vlákien, ktoré sa začali nazývať „optimalizované pre prácu s lasermi“ (laser-optimized vlákno).

Ryža. 4. Rozdiel v šírení žiareniaLED a laser v optickom vlákne

Takto sa objavila klasifikácia multimodových vlákien oxidu kremičitého, ktorá bola potom podrobne popísaná v rôznych normách. Norma ISO/IEC 11801 rozlišuje 4 kategórie multimódových vlákien, ktorých názvy sa pevne udomácnili v každodennom živote. Označujú sa latinskými písmenami OM (Optical Multimode) a číslom označujúcim triedu vlákna:

• OM1 - štandardné multimódové vlákno 62,5/125 µm;
• OM2 - štandardné multimódové vlákno 50/125 mikrónov;
• OM3 - 50/125 µm multimódové vlákno optimalizované pre laserovú prevádzku;
• OM4 je 50/125 µm multimódové vlákno optimalizované pre laserovú prevádzku so zlepšeným výkonom.

Pre každú triedu štandard špecifikuje hodnoty útlmu a šírky pásma (parameter, ktorý určuje rýchlosť prenosu signálu). Údaje sú uvedené v tabuľke 1. Označenia OFL (overfilled launch) a EMB (efektívna modálna šírka pásma) označujú rôzne metódy na určenie šírky pásma pri použití LED a laserov.

Tabuľka 1. Parametre multimódových optických vlákien rôznych tried.

Výrobcovia vlákien dnes vyrábajú aj vlákna OM1 a OM2 optimalizované pre laserovú prevádzku. Napríklad vlákna ClearCurve OM2 a InfiniCor 300 (OM1) od Corning sú vhodné na použitie s laserovými zdrojmi.

Iné priemyselné normy (IEC 60793-2-10, TIA-492AA, ITU G651.1) klasifikujú multimódové vlákna oxidu kremičitého podobným spôsobom.

Okrem týchto hlavných tried sa vyrába široká škála iných druhov multimódových vlákien, ktoré sa tak či onak líšia. Spomedzi nich stojí za to vyzdvihnúť multimódové vlákna s nízkymi ohybovými stratami pre uloženie v obmedzenom priestore a vlákna so zníženým polomerom ochranného povlaku (200 µm) pre kompaktnejšie umiestnenie v multivláknových kábloch.

Aplikácia kremenného multimódového vlákna

Jednovidové vlákno je nepopierateľne lepšie ako multividové vlákno, pokiaľ ide o jeho optický výkon. Keďže sú však komunikačné systémy založené na jednovidovom vlákne drahšie, v mnohých prípadoch, najmä na krátkych linkách, je vhodné použiť multimódové vlákno.

Rozsah multimódového vlákna je do značnej miery určený typom použitého žiariča a prevádzkovou vlnovou dĺžkou. Na prenos cez multimódové vlákno sa najčastejšie používajú tri typy žiaričov:

• LED diódy(850/1300 nm). Vďaka veľkej divergencii žiarenia a šírke spektra je možné LED diódy použiť na prenos na krátke vzdialenosti a pri nízkych rýchlostiach. Linky založené na LED sú zároveň pozoruhodné nízkou cenou vďaka nízkej cene samotných LED a možnosti použitia lacnejších vlákien OM1 a OM2.
• Fabryho-Perotove rezonančné lasery(1310 nm, zriedka 1550 nm). Pretože FP (Fabry-Perot) lasery majú dosť veľkú spektrálnu šírku (2 nm), používajú sa hlavne s multimódovým vláknom.
• lasery VCSEL(850 nm). Špeciálna konštrukcia laserov vyžarujúcich povrch s vertikálnou dutinou (VCSEL) pomáha znižovať náklady na ich výrobný proces. VCSEL žiarenie sa vyznačuje nízkou divergenciou a symetrickým vyžarovacím vzorom, ale jeho výkon je nižší ako výkon FP lasera. Preto sú VCSEL vhodné pre krátke vysokorýchlostné linky, ako aj pre systémy paralelného prenosu dát.

Tabuľka 2 ukazuje prenosové vzdialenosti štyroch hlavných tried multimódových vlákien v rôznych bežných sieťach (údaje prevzaté z webovej stránky The Fiber Optic Association). Tieto približné hodnoty pomáhajú vyhodnotiť uskutočniteľnosť použitia multimodového kremičitého vlákna v praxi.

Tabuľka 2. Rozsah prenosu signálu cez multimódové vlákna rôznych tried (v metroch).

________________________________________________________________

Napriek obrovskej rozmanitosti káblov z optických vlákien sú vlákna v nich takmer rovnaké. Navyše samotných výrobcov vlákien (najznámejšie Corning, Lucent a Fujikura) je oveľa menej ako výrobcov káblov.

Podľa typu konštrukcie, respektíve podľa veľkosti jadra, sa optické vlákna delia na single-mode (OM) a multimode (MM). Presne povedané, tieto pojmy by sa mali používať vo vzťahu k použitej špecifickej vlnovej dĺžke, ale po zvážení obrázku 8.2 je jasné, že v súčasnej fáze vývoja technológie to nemožno brať do úvahy.

Ryža. 8.3. Jednovidové a viacvidové optické vlákna

V prípade multimódového vlákna je priemer jadra (zvyčajne 50 alebo 62,5 µm) takmer o dva rády väčší ako vlnová dĺžka svetla. To znamená, že svetlo môže prechádzať vláknom po niekoľkých nezávislých dráhach (režimoch). V tomto prípade je zrejmé, že rôzne režimy majú rôznu dĺžku a signál na prijímači sa časom citeľne „rozmaže“.

Z tohto dôvodu sa učebnicový typ stupňovitých vlákien (možnosť 1) s konštantným indexom lomu (konštantnou hustotou) po celom priereze jadra dlho nepoužíval z dôvodu veľkého modálneho rozptylu.

Nahradilo ho gradientné vlákno (možnosť 2), ktoré má nerovnomernú hustotu materiálu jadra. Obrázok jasne ukazuje, že dĺžky dráhy lúčov sú výrazne znížené v dôsledku vyhladzovania. Lúče putujúce ďalej od osi svetlovodu síce prekonávajú veľké vzdialenosti, no zároveň majú vysokú rýchlosť šírenia. To sa deje v dôsledku skutočnosti, že hustota materiálu od stredu k vonkajšiemu polomeru klesá podľa parabolického zákona. Svetelná vlna sa šíri tým rýchlejšie, čím je hustota média nižšia.

V dôsledku toho sú dlhšie trajektórie kompenzované vyššou rýchlosťou. Pri dobrom výbere parametrov je možné minimalizovať rozdiel v dobe šírenia. V súlade s tým bude intermodová disperzia triedeného vlákna oveľa menšia ako disperzia vlákna s konštantnou hustotou jadra.

Avšak bez ohľadu na to, ako sú gradientné multimode vlákna vyvážené, tento problém možno úplne odstrániť iba použitím vlákien s dostatočne malým priemerom jadra. V ktorej sa pri vhodnej vlnovej dĺžke bude šíriť jeden jediný lúč.

Vlákno s priemerom jadra 8 mikrónov je skutočne bežné, čo je dostatočne blízko k bežne používanej vlnovej dĺžke 1,3 mikrónu. Interfrekvenčný rozptyl s neideálnym zdrojom žiarenia zostáva, ale jeho vplyv na prenos signálu je stokrát menší ako u intermódu alebo materiálu. V súlade s tým je šírka pásma jednorežimového kábla oveľa väčšia ako šírka pásma viacvidového kábla.

Ako sa často stáva, výkonnejší typ vlákna má svoje nevýhody. V prvom rade ide samozrejme o vyššie náklady, vzhľadom na cenu komponentov a požiadavky na kvalitu inštalácie.

Tab. 8.1. Porovnanie singlemode a multimode technológií.

Optický kábel s jedným režimom prenáša jeden režim a má priemer prierezu ≈ 9,5 nm. Na druhej strane, jednovidový optický kábel môže mať nezaujatý, posunutý a nenulový posun.

MM optický multimódový kábel prenáša viacero režimov a má priemer 50 alebo 62,5 nm.

Na prvý pohľad sa zdá, že záver je taký, že multimódový optický kábel je lepší a efektívnejší ako optický kábel SM. Navyše odborníci často hovoria v prospech MM z toho dôvodu, že keďže multimódový optický kábel poskytuje viacnásobnú prioritu vo výkone v porovnaní s SM, je v každom ohľade lepší.

Medzitým by sme sa zdržali takýchto jednoznačných hodnotení. Množstvo nie je zďaleka jediným základom na porovnanie a v mnohých situáciách je jednovidové vlákno lepšie.

Hlavným rozdielom medzi káblami SM a MM sú rozmerové indikátory. Optický kábel SM má vlákno s menšou hrúbkou (8-10 mikrónov). To spôsobuje, že v centrálnom režime dokáže prenášať vlnu len jednej dĺžky. Hrúbka hlavného vlákna v kábli MM je oveľa väčšia, 50-60 mikrónov. V súlade s tým môže takýto kábel súčasne prenášať niekoľko vĺn s rôznymi dĺžkami v niekoľkých režimoch. Viac režimov však znižuje šírku pásma kábla z optických vlákien.

Ďalšie rozdiely medzi jednovidovými a viacvidovými káblami sa týkajú materiálov, z ktorých sú vyrobené, a použitých svetelných zdrojov. Jednovidový optický kábel má jadro aj plášť vyrobené len zo skla a ako zdroj svetla je laser. MM kábel môže mať sklenený aj plastový plášť a tyč a ako svetelný zdroj mu slúži LED.

Jednovidový optický kábel 9/125 µm

Optický kábel single-mode 8 vlákien typ 9 125, má jednorúrkový modulárny dizajn. Svetlovody sú umiestnené v centrálnom tubuse, ktorý je vyplnený hydrofóbnym gél. Plnivo spoľahlivo chráni vlákna pred rôznymi druhmi mechanických vplyvov, navyše vylučuje vplyv teplotných zmien vo vonkajšom prostredí. Na ochranu pred hlodavcami a inými podobnými vplyvmi sa používa prídavný oplet zo sklenených vlákien.

V skutočnosti vývoj a výroba kábla z optických vlákien 9 125 spočíva v nájdení optimálneho riešenia problému zníženia optického rozptylu (až na nulu) pri všetkých frekvenciách, s ktorými bude kábel pracovať. Veľký počet režimov negatívne ovplyvňuje kvalitu signálu a kábel s jedným režimom má v skutočnosti viac ako jeden režim, ale niekoľko. Ich počet je oveľa menší ako v multirežime, je však väčší ako jeden. Zníženie účinku optickej disperzie vedie k zníženiu počtu režimov, a teda k zlepšeniu kvality signálu.

Vo väčšine štandardov optických vlákien používaných v kábloch 9125 sa dosahuje nulový rozptyl v úzkom frekvenčnom rozsahu. V doslovnom zmysle je teda kábel jednorežimový iba s vlnami určitej dĺžky. Existujúce technológie multiplexovania však využívajú súbor optických frekvencií na príjem a prenos niekoľkých širokopásmových optických komunikačných kanálov naraz.

Jednovidový optický kábel 9 125 sa používa vo vnútri budov aj na vonkajších diaľniciach. Môže byť zakopaný v zemi alebo použitý ako horný kábel.

Multimódový optický kábel 50/125 µm

Optický kábel 50/125(OM2) multimode, používaný v optických sieťach s 10-gigabajtovou rýchlosťou, postavený na multimode vlákne. V súlade so zmenami špecifikácie ISO/IEC 11801 sa v takýchto sieťach odporúča použiť nový typ prepojovacieho kábla triedy OMZ s veľkosťou 50 125.

Optický kábel 50 125 OMZ je podľa aplikácií siete 10 Gigabit Ethernet určený na prenos dát na vlnových dĺžkach 850 nm alebo 1300 nm, ktoré sa líšia maximálnymi povolenými hodnotami útlmu. Slúži na zabezpečenie komunikácie vo frekvenčnom rozsahu 1013-1015 Hz.

Multimódový optický kábel 50 125 je určený pre patch cordy a rozvody na pracovisko a používa sa len v interiéri.

Kábel podporuje prenos dát na krátke vzdialenosti a je vhodný na priame ukončenie. Štruktúra štandardného multimódového optického vlákna G 50/125 (G 62,5/125) µm vyhovuje nasledujúcim normám: EN 188200; VDE 0888 časť 105; IEC "IEC 60793-2"; Odporúčanie ITU-T (ITU-T) G.651.

MM 50/125 má dôležitú výhodu, ktorou sú nízke straty a absolútna odolnosť voči rôznym druhom rušenia. To vám umožňuje budovať systémy so stovkami tisíc telefónnych kanálov.

Typy použitých vlákien

Pri výrobe káblov SM a MM sa používajú jednovidové a viacvidové vlákna nasledujúcich typov:

• jednorežimové, odporúčanie ITU-T G.652.B (typ „E“ v označení);
• jednorežimové, odporúčanie ITU-T G.652.C, D (typ „A“ v označení);
• jednorežimové, odporúčanie ITU-T G.655 (typ „H“ v označení);
• jednorežimové, odporúčanie ITU-T G.656 (typ „C“ v označení);
• multimode, s priemerom jadra 50 mikrónov, odporúčanie ITU-T G.651 (v type označenia „M“);
• multimode, s priemerom jadra 62,5 mikrónov (v označení typu „B“)

Optické parametre vlákien v tlmivom povlaku musia zodpovedať špecifikáciám dodávateľských spoločností.

Parametre optického vlákna:

Charakteristiky a typy optických vlákien

G.652 - Štandardné jednorežimové vlákno

Je to najpoužívanejšie jednovidové optické vlákno v telekomunikáciách.

Jednomódové stupňovité vlákno s posunom rozptylu je základnou súčasťou optického telekomunikačného systému a je klasifikované podľa štandardu G.652. Najbežnejší typ vlákna optimalizovaný na prenos signálu pri vlnovej dĺžke 1310 nm. Horná hranica vlnovej dĺžky L-pásma je 1625 nm. Požiadavky na makro ohýbanie - polomer tŕňa 30 mm.

Norma rozdeľuje vlákna do štyroch podkategórií A, B, C, D.

Vlákno G.652. A spĺňa požiadavky potrebné na prenos informačných tokov úrovne STM 16 - 10 Gb/s (Ethernet) do 40 km, v súlade s odporúčaniami G.691 a G.957, ako aj úroveň STM 256, podľa G .691.

Vlákno G.652.B spĺňa požiadavky potrebné na prenos informačných tokov až do STM 64 podľa G.691 a G.692 a STM 256 podľa G.691 a G.959.1.

Vlákna G.652.C a G.652.D umožňujú prenos v rozšírenom rozsahu vlnových dĺžok 1360-1530 nm a majú znížený útlm pri „vodnom maxime“ („vodný vrchol“ oddeľuje priehľadné okná v priepustnom pásme single-mode vlákna v pásmach 1300 nm a 1550 nm). Inak podobné ako G.652.A a G.652.B.

G.652.A/B je ekvivalent OS1 (klasifikácia ISO/IEC 11801), G.652.C/D je ekvivalent OS2.

Použitie vlákna - G.652 pri vyšších prenosových rýchlostiach na vzdialenosti viac ako 40 km vedie k nesúladu výkonu s normami pre jednovidové vlákno, vyžaduje komplikáciu koncových zariadení.

G.655 Jednorežimové vlákno s nenulovým posunom disperzie (NZDSF)

Jednomódové vlákno NZDSF s nenulovou disperziou je optimalizované pre prenos viacerých vlnových dĺžok (WDM multiplexný priebeh a DWDM s vysokou hustotou vlny) skôr ako pre jednu vlnovú dĺžku. Corning vlákno je chránené dvojitým CPC akrylátovým povlakom pre vysokú spoľahlivosť a výkon. Vonkajší priemer povlaku je 245 µm.

Non-Zero Dispersion Shifted Fiber (NZDSF) je navrhnutý na použitie v chrbticových optických vedeniach a širokopásmových komunikačných sieťach využívajúcich technológie DWDM. Toto vlákno si zachováva obmedzený koeficient chromatickej disperzie v celom optickom rozsahu používanom pri vlnovom multiplexovaní (WDM). Vlákna NZDSF sú optimalizované pre použitie v rozsahu vlnových dĺžok od 1530 nm do 1565 nm.

Optické vlákna kategórie G.655.A majú parametre, ktoré zabezpečujú ich použitie v jednokanálových a viackanálových systémoch s optickými zosilňovačmi (Odporúčanie G.691, G.692, G.693) a v optických transportných sieťach (Odporúčanie G. 959,1). Prevádzkové vlnové dĺžky a disperzia v tejto podkategórii vlákna obmedzujú vstupný výkon a ich použitie vo viackanálových systémoch.

Optické vlákna kategórie G.655.B sú podobné ako G.655.A. Ale v závislosti od prevádzkovej vlnovej dĺžky a disperzných charakteristík môže byť výkon vstupného signálu vyšší ako pre G.655.A. Požiadavky z hľadiska rozptylu polarizačných vidov zabezpečujú prevádzku systémov úrovne STM-64 na vzdialenosť až 400 km.

Kategória vlákna G.655.C je podobná ako G.655.B, ale prísnejšie požiadavky PMD umožňujú použitie systémov úrovne STM-256 (odporúčanie G.959.1) na týchto optických vláknach alebo na zvýšenie dosahu prenosu STM- 64 systémov.

G.657 - Jednovidové vlákno so zníženou stratou ohybu s malými polomermi

Optické vlákno so zvýšenou flexibilitou verzie G.657 je široko používané v optických kábloch pre pokládku v sieťach viacpodlažných budov, kancelárií a pod. Vlákno G.657.A je vo svojich optických charakteristikách úplne identické so štandardným vláknom G.652.D a zároveň má polovičný povolený polomer kladenia - 15 mm. Vlákno G.657.B sa používa na obmedzené vzdialenosti a má obzvlášť nízku stratu ohybu.

Jednovidové optické vlákna sa vyznačujú nízkou ohybovou stratou, sú primárne určené pre FTTH siete viacbytových domov a ich výhody sa prejavia najmä v stiesnených priestoroch. S vláknom štandardu G.657 môžete pracovať takmer ako s medeným káblom.

Pre vlákna typu G.657.A je to od 8,6 do 9,5 µm a pre vlákna typu G.657.B je to od 6,3 do 9,5 µm.

Stratové miery Macrobendu sú výrazne sprísnené, pretože tento parameter je rozhodujúci pre G.657:

Desať závitov podkategórie G.657. Vlákno navinuté okolo tŕňa s polomerom 15 mm nesmie zvýšiť útlm o viac ako 0,25 dB pri 1550 nm. Jedna otáčka toho istého vlákna, navinutého na tŕni s priemerom 10 mm, za predpokladu, že sa ostatné parametre nezmenia, by nemala zvýšiť útlm o viac ako 0,75 dB.

Desať závitov podkategórie G.657.B na tŕni s priemerom 15 mm nesmie zvýšiť útlm o viac ako 0,03 dB pri vlnovej dĺžke 1550 nm. Jedna otáčka na tŕni s priemerom 10 mm - viac ako 0,1 dB, jedna otáčka na tŕni s priemerom 7,5 mm - viac ako 0,5 dB.

Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO) a Medzinárodná elektrotechnická komisia (IEC) zverejnili normu ISO/IEC 11801 – „Informačné technológie – štruktúrovaná kabeláž pre zákaznícke priestory“

Norma špecifikuje štruktúru a požiadavky na realizáciu univerzálnej káblovej siete, ako aj požiadavky na výkon jednotlivých káblových vedení.

V štandarde pre Gigabit Ethernet linky sa optické kanály rozlišujú podľa tried (podobne ako kategórie medených liniek). OF300, OF500 a OF2000 podporujú optické aplikácie na vzdialenosti až 300, 500 a 2000 m.

Okrem tried kanálov, druhé vydanie tohto štandardu definuje tri triedy vlákien MM, OM1, OM2 a OM3, a jednu triedu vlákien SM, OS1. Tieto triedy sa líšia útlmom a pomerom šírky pásma.

Všetky linky kratšie ako 275 m môžu pracovať pomocou protokolu 1000Base-Sx. Dĺžky až 550 m je možné dosiahnuť pomocou protokolu 1000Base-Lx v spojení so vstupom ofsetového svetelného lúča (Mode Conditioning).

*) Kondicionovanie režimu

Multimode vlákno OM4 má minimálnu šírku pásma 4700 MHz x km pri 850 nm (v porovnaní s 2000 MHz x km vlákna OM3) a je výsledkom optimalizácie výkonu vlákna OM3 na dosiahnutie rýchlosti prenosu dát 10 Gb/s na 550 metrov. Nový sieťový štandard IEEE 802.3ab 40 a 100 Gigabit Ethernet poznamenal, že nový typ multimódového vlákna OM4 umožňuje prenos 40 a 100 Gigabit Ethernetu na vzdialenosť až 150 metrov. OM4 vlákno sa plánuje v budúcnosti používať so 40Gbps zariadením a najrozšírenejšie v zariadeniach dátových centier.

OM 1 a OM2 - Štandardné multimódové vlákna s jadrom 62,5 a 50 mikrónov.

Káble, patch cordy a pigtaily s multimódovými vláknami typu OM1 62,5 / 125 μm a OM2 50 / 125 μm sa už dlho používajú v SCS na zabezpečenie prenosu dát vysokou rýchlosťou a na relatívne veľké vzdialenosti, ktoré sú potrebné v chrbticových sieťach. Najdôležitejšie funkčné parametre MM vlákna sú útlm a pomer šírky pásma. Oba parametre sú definované pre vlnové dĺžky 850 nm a 1300 nm, na ktorých pracuje väčšina aktívnych sieťových zariadení.

Ide o špeciálne navrhnuté multimódové optické vlákno používané pre siete Gigabit a 10 Gigabit Ethernet, existuje len s veľkosťou jadra 50 mikrónov.

OM4 – Nová generácia laserom optimalizovaného 50 mikrónového optického multimódového vlákna.

Multimode vlákno OM4 – teraz plne v súlade s dnešnými štandardmi pre optické vlákna pre dátové centrá a serverové farmy novej generácie. Optické vlákno OM4 je možné použiť pre dlhšie linky v dátových sieťach novej generácie s najvyšším výkonom prenosu dát. Toto vlákno je výsledkom ďalšej optimalizácie charakteristík vlákna OM3, aby vlákno získalo vlastnosti na dosiahnutie rýchlosti prenosu dát 10 Gb/s na vzdialenosť 550 metrov. OM4 vlákna majú zvýšenú efektívnu minimálnu modálnu šírku pásma 4700 MHz km pri 850 nm (v porovnaní s 2000 MHz km vlákna OM3).

Niektoré vlastnosti optického vlákna ako svetlovodu priamo závisia od priemeru jadra. Podľa tohto parametra je vlákno rozdelené do dvoch kategórií:

multimódový(MMF) a jeden režim(SMF) .

Multimode vlákna sa delia na stupňovité a gradientné vlákna.

Jednovidové vlákna sa delia na stupňovité jednovidové vlákna alebo štandardné vlákna (SF), vlákna s posunom disperzie (DSF) a vlákna s nenulovým posunom disperzie (NZDSF).

Multimódové vlákno.

Táto kategória vlákna má relatívne veľký priemer jadra v porovnaní s vlnovou dĺžkou svetla vyžarovaného vysielačom. Rozsah jeho hodnôt je 50--1000 mikrónov pri používaných vlnových dĺžkach okolo 1 mikrónu. Najpoužívanejšie sú však vlákna s priemermi 50 a 62,5 mikrónov. Vysielače pre takéto optické vlákno vyžarujú impulz svetla pod určitým priestorovým uhlom, t.j. lúče (módy) vstupujú do jadra pod rôznymi uhlami. Výsledkom je, že lúče prechádzajú od zdroja k prijímaču s nerovnakými dráhami, a preto ho dosahujú v rôznych časoch. Výsledkom je, že šírka impulzu na výstupe je väčšia ako na vstupe. Takýto jav sa nazýva intermódová disperzia. V stupňovitom optickom vlákne, ktorého výroba je jednoduchšia, sa index lomu postupne mení na rozhraní jadro-plášť. Dráha lúčov v takomto vlákne je znázornená na obrázku 2.3.

Obrázok 2.3 - Dráha svetelných lúčov vo vlákne

Pri gradiente OF index lomu postupne klesá od stredu k hranici. Lúče svetla, ktorých dráhy prechádzajú v okrajových oblastiach s nižším indexom lomu, sa šíria rýchlejšie ako tie, ktoré prechádzajú blízko stredu, čo v konečnom dôsledku kompenzuje rozdiel v dĺžke dráhy. V takomto vlákne je efekt intermódovej disperzie oveľa nižší ako u stupňovitého vlákna (obrázok 2.3).

Rozšírenie signálu obmedzuje počet vyslaných impulzov za sekundu, ktoré možno ešte stále neomylne rozpoznať na prijímacom konci spojenia. To zase obmedzuje šírku pásma multimódového vlákna.

Obrázok 2.4 – Konštrukcie z rôznych vlákien

Je zrejmé, že množstvo rozptylu na prijímacom konci tiež závisí od dĺžky kábla. Preto sa priepustnosť pre optické diaľnice určuje na jednotku dĺžky. Pre stupňovité optické vlákno je to typicky 20-30 MHz na kilometer (MHz/km), zatiaľ čo pre odstupňované optické vlákna je to v rozsahu 100-1000 MHz/km.

Multimódové vlákno môže mať sklenené jadro a plastový plášť. Takéto vlákno má stupňovitý profil indexu lomu a šírku pásma 20-30 MHz/km. jednovidové vlákno

Hlavným rozdielom takéhoto vlákna, ktorý do značnej miery určuje jeho vlastnosti ako svetlovod, je priemer jadra. Je to len 7 až 10 mikrónov, čo je už porovnateľné s vlnovou dĺžkou svetelného signálu. Malá hodnota priemeru umožňuje vytvoriť iba jeden lúč (režim), čo sa odráža v názve (obrázok 2.4).

Výhody multimódových optických vlákien v porovnaní s jednovidovými:

Vďaka veľkému priemeru jadra multimódového optického vlákna sú znížené požiadavky na zdroje žiarenia, keďže na vstup žiarenia je možné použiť lacnejšie a zároveň výkonnejšie polovodičové lasery a dokonca aj LED. Na napájanie LED diód sa používajú veľmi jednoduché obvody, čo zjednodušuje zariadenie a znižuje náklady na FOTS.

V prijímacom optickom module možno použiť fotodiódy s veľkým priemerom fotocitlivej oblasti. Takéto fotodiódy sú lacné.

Pri spájaní multimódových optických vlákien je požadovaná presnosť párovania koncov rádovo nižšia ako v prípade spájania jednovidových optických vlákien.

Optické konektory pre viacvidové optické vlákna majú z rovnakých dôvodov rádovo menej prísne požiadavky ako optické konektory pre jednovidové optické vlákna.

Optické vlákno má dobré výkonové vlastnosti a je určené na vysokorýchlostný prenos digitálnych dát. Každý kábel pozostáva z prvku nesúceho svetlo obklopeného plášťom tlmiča, ktorého úlohou je tvoriť hranicu medzi médiami a zabrániť prúdeniu za kábel. Oba prvky sú vyrobené na báze kremenného skla: pričom jadro má vyšší index lomu. Vďaka tomuto efektu je zaručená kvalita prenosu signálu.

Singlemode a multimode kábel sú vyrobené zo surovín podobného zloženia, ale majú značné rozdiely v technických vlastnostiach. Tlmič pre obe možnosti je rovnaký - 125 mikrónov.

Ale ich jadro je odlišné: 9 mikrónov - pre jednorežimové, 50 alebo 62,5 mikrónov - pre viacrežimové.

Pochopenie typov vlákien vám pomôže presne vybrať možnosť, ktorá nákladovo efektívne poskytne primeranú priepustnosť kanálov.

Vlastnosti kábla s jedným režimom

Tu sa prechod lúčov považuje za stabilný, ich trajektória zostáva nezmenená, plus skutočnosť, že signál a priori nepodlieha silným skresleniam. V takomto vlákne sa realizuje stupňovitý refrakčný profil. Na prenos sa používa špeciálne vyladený laserový zdroj, dáta sa prenášajú na mnoho kilometrov bez akýchkoľvek prerušení: nedochádza k rozptylu ako takému.
Medzi negatívne body: takéto vlákno je relatívne krátkodobé v porovnaní s jeho konkurentom, nákladné na údržbu - vyžaduje výkonné vybavenie, ktoré vyžaduje ladenie.

Jednorežimový kábel je vždy prioritou, pokiaľ ide o prenos rýchlosťou vyššou ako 10 Gb/s.

Hlavné odrody

1. S posunom rozptylu lúča;
2. S posunutým indikátorom minimálnej vlnovej dĺžky;
3. S nenulovým posunutým rozptylom lúčov.

Vlastnosti multimódového kábla

Ako koncové zariadenie sa používa konvenčná LED, ktorá nevyžaduje serióznu údržbu a kontrolu, v dôsledku čoho sa znižuje opotrebovanie vlákien: životnosť je výrazne dlhšia.

Multimode kábel je lacnejší na údržbu, aj keď sám o sebe je o niečo drahší, poskytuje vysokokvalitný prenos rýchlosťou až 10 Gb/s za predpokladu, že dĺžka linky nepresahuje 550 metrov.

O štruktúre optického vlákna sa môžete dozvedieť z videa:

Pri pripojení v oblasti 1 Gb/s je vlákno OM4 vhodné na veľké vzdialenosti - do 1,1 km. Viacjadro má výrazný index útlmu: v oblasti 15 dB/km.

Hlavné typy optických vlákien

stupňovité vlákno

Vyrába sa pomocou jednoduchšej technológie. Kvôli hrubému spracovaniu rozptylu nedokáže stabilizovať rozptyl pri superrýchlostiach, preto má obmedzený rozsah.

gradientové vlákno

Vyznačuje sa nízkym rozptylom lúčov, index lomu je distribuovaný hladko.

Zaujímavé video o kábli z optických vlákien nájdete vo videu nižšie:

Jednomódová a multimódová káblová aplikácia

Pre množstvo priemyselných odvetví existujú tradície a normy, ktoré predpisujú používanie jedného alebo druhého typu kábla.

Kábel s jedným režimom Vždy sa používa v transoceánskych, námorných, kmeňových komunikačných linkách so značnou dĺžkou.

V sieťach poskytovateľov na poskytovanie prístupu na internet. V spracovateľských systémoch spojených s dátovými centrami.

Multimódový kábel nachádza uplatnenie v dátových sieťach v rámci budov a medzi budovami. V systémoch FTTD.

Akýkoľvek typ FOCL vyžaduje starostlivé ošetrenie a pravidelnú servisnú diagnostiku. Na získanie plnohodnotných správ sa používajú vysoko presné reflektometre, ktoré dokážu odhaliť aj menšie straty signálu.