Večmodno kvarčno optično vlakno (MM). Enomodni (SM) in večmodni (MM) optični kabel

Optična vlakna, pri katerih sta tako jedro kot obloga iz kremenčevega stekla, so najpogostejša vrsta optičnih vlaken. Kremena optična vlakna so sposobna prenašati informacijski signal v obliki svetlobnega vala na znatne razdalje, zaradi česar se že več desetletij široko uporabljajo v telekomunikacijah.

Kot veste, so vsa kremenova vlakna razdeljena na enomodna (SM - enomodna) in večmodna (MM - večmodna), odvisno od števila načinov širjenja optičnega sevanja. Enomodna vlakna se uporabljajo za hiter prenos podatkov na dolge razdalje, medtem ko so večmodna vlakna zelo primerna za krajše razdalje. Ta članek se bo osredotočil na večmodno vlakno, njegove značilnosti, sorte in aplikacije. Namenjeno enomodnemu vlaknu. Osnovna vprašanja optične komunikacije (pojem vlakna, njegove glavne značilnosti, koncept mode ...) so obravnavana v članku "".

Omeniti velja, da niso samo kremenova vlakna večmodna, ampak tudi vlakna iz drugih materialov, na primer in. Ta članek bo govoril samo o kvarčnih večmodnih vlaknih.

Struktura kvarčnega večmodnega vlakna

V optičnem valovodu se lahko hkrati širi več prostorskih načinov optičnega sevanja. Število načinov širjenja je odvisno predvsem od geometrijskih dimenzij optičnega vlakna. Imenuje se vlakno, v katerem se širi več kot en način optičnega sevanja večnačin . V telekomunikacijah se večinoma uporabljajo kvarčna večmodna vlakna s premerom jedra in obloge 50/125 in 62,5/125 mikronov (najdemo tudi zastarelo vlakno 100/140 mikronov).

Večmodno silicijevo vlakno ima tako jedro kot oblogo iz silicijevega stekla. Med proizvodnim procesom se z dopiranjem izvornega materiala z določenimi nečistočami doseže želeni profil lomnega količnika. Če ima standardno enomodno vlakno stopničasti profil lomnega količnika (kodeks loma je enak na vseh točkah prečnega prereza jedra), potem se pri večmodnem vlaknu najpogosteje oblikuje gradientni profil (kodeks loma gladko pada od osrednje osi jedra do obloge). To se naredi, da se zmanjša učinek intermodalne disperzije. Pri gradientnem profilu imajo načini višjega reda, ki vstopajo v vlakno pod večjim kotom in se širijo po daljših poteh, tudi večjo hitrost kot tisti, ki se širijo v bližini jedra (slika 1). Obstajajo tudi večmodna vlakna z drugačnim profilom lomnega količnika.

riž. 1. Razvrščeno večmodno vlakno

Kremenčevo vlakno ima značilnost spektralnega slabljenja s tremi okni prosojnosti (najmanjše slabljenje) - okoli valovnih dolžin 850, 1300 in 1550 nm. Za delo z večmodnimi vlakni se večinoma uporabljajo valovne dolžine 850 in 1300 (1310) nm. Tipične vrednosti slabljenja pri teh valovnih dolžinah so 3,5 oziroma 1,5 dB/km.

Za zaščito vlakna je optična obloga premazana z začetnim premazom iz polimernega materiala (najpogosteje akrila), ki je pobarvan v eno od dvanajstih standardnih barv. Premer prevlečenih vlaken je običajno okoli 250 µm. Kabel iz optičnih vlaken je sestavljen iz enega ali več primarnih prevlečenih vlaken ter različnih ojačitvenih in zaščitnih elementov. V najpreprostejšem primeru je večmodni optični kabel optično vlakno, obdano s kevlarjevimi nitmi in nameščeno v oranžni zunanji zaščitni ovoj (slika 2).

riž. 2. Simpleksni večmodni kabel

Primerjava z enomodnim vlaknom

Zaradi vpliva intermodne disperzije (slika 3) ima večmodno vlakno omejitve v hitrosti in obsegu širjenja informacij v primerjavi z enomodnim vlaknom. Učinek disperzije kromatskega in polarizacijskega načina je veliko manjši. Dolžina večmodnih komunikacijskih vodov je omejena tudi zaradi velikega slabljenja v primerjavi z enomodnim vlaknom.

riž. 3. Širitev impulza v večmodnem vlaknu kot posledica intermodne disperzije

Hkrati so zaradi velikega premera zahteve za divergenco sevanja vira signala, pa tudi za prilagajanje aktivnih (oddajniki, sprejemniki ...) in pasivne (konektorji, adapterji ...) komponent, se zmanjšajo. Zato je oprema za večmodno vlakno cenejša kot za enomodno (čeprav je samo večmodno vlakno nekoliko dražje).

Zgodovina in klasifikacija

Kot smo že omenili, se najpogosteje uporabljajo večmodna vlakna 50/125 in 62,5/125 µm. Prva komercialna večmodna vlakna, ki so se začela proizvajati v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, so imela premer jedra 50 µm in stopenjski profil lomnega količnika. Kot vir optičnega sevanja so bile uporabljene svetleče diode (LED). Povečanje prenesenega prometa je povzročilo nastanek vlaken z jedrom 62,5 mikronov. Večji premer je omogočil učinkovitejšo uporabo sevanja LED, za katerega je značilna velika divergenca. Vendar je to povečalo število razširjenih načinov, kar, kot je znano, negativno vpliva na lastnosti prenosa. Zato, ko so se namesto LED diod začeli uporabljati ozko usmerjeni laserji, so spet začela pridobivati ​​popularnost 50/125 mikronska vlakna. Nadaljnje povečanje hitrosti in obsega prenosa informacij je olajšal pojav vlaken z gradientnim profilom lomnega količnika.

Vlakna, uporabljena z LED diodami, so imela različne okvare in nehomogenosti v bližini jedrne osi, torej na območju, kjer je koncentrirana večina laserskega sevanja (slika 4). Zato se je pojavila potreba po izboljšanju proizvodne tehnologije, kar je privedlo do pojava vlaken, ki so jih začeli imenovati "optimizirana za delo z laserji" (laser-optimized fiber).

riž. 4. Razlika v širjenju sevanjaLED in laser v optičnih vlaknih

Tako se je pojavila klasifikacija multimodnih kremenčevih vlaken, ki je bila nato podrobno opisana v različnih standardih. Standard ISO/IEC 11801 razlikuje 4 kategorije večmodnih vlaken, katerih imena so se trdno uveljavila v vsakdanjem življenju. Označeni so z latinskimi črkami OM (Optical Multimode) in številko, ki označuje razred vlaken:

• OM1 - standardno večmodno vlakno 62,5/125 µm;
• OM2 - standardno večmodno vlakno 50/125 mikronov;
• OM3 - 50/125 µm večmodno vlakno, optimizirano za lasersko delovanje;
• OM4 je 50/125 µm večmodno vlakno, optimizirano za lasersko delovanje z izboljšano zmogljivostjo.

Za vsak razred standard določa vrednosti ​​slabljenja in pasovne širine (parameter, ki določa hitrost prenosa signala). Podatki so predstavljeni v tabeli 1. Oznaki OFL (prepolni zagon) in EMB (efektivna modalna pasovna širina) označujeta različne metode za določanje pasovne širine pri uporabi LED oziroma laserjev.

Tabela 1. Parametri večmodnih optičnih vlaken različnih razredov.

Danes proizvajalci vlaken proizvajajo tudi vlakna OM1 in OM2, optimizirana za lasersko delovanje. Na primer, vlakna Corning ClearCurve OM2 in InfiniCor 300 (OM1) so primerna za uporabo z laserskimi viri.

Drugi industrijski standardi (IEC 60793-2-10, TIA-492AA, ITU G651.1) razvrščajo večmodna silicijeva vlakna na podoben način.

Poleg teh glavnih razredov se proizvajajo številne druge vrste večmodnih vlaken, ki se tako ali drugače razlikujejo. Med njimi velja izpostaviti večmodna vlakna z nizkimi upogibnimi izgubami za polaganje v omejenem prostoru in vlakna z zmanjšanim polmerom zaščitne prevleke (200 µm) za bolj kompaktno postavitev v večvlaknih kablih.

Uporaba Quartz Multimode Fiber

Enomodno vlakno je po svojih optičnih zmogljivostih nedvomno boljše od večmodnih vlaken. Ker pa so komunikacijski sistemi, ki temeljijo na enomodnih vlaknih, dražji, je v mnogih primerih, zlasti v kratkih linijah, priporočljiva uporaba večmodnih vlaken.

Obseg večmodnega vlakna je v veliki meri določen z vrsto uporabljenega oddajnika in delovno valovno dolžino. Za prenos prek večmodnih vlaken se najpogosteje uporabljajo tri vrste oddajnikov:

• LED diode(850/1300 nm). Zaradi velike divergence sevanja in širine spektra se LED diode lahko uporabljajo za prenos na kratke razdalje in pri nizkih hitrostih. Hkrati je za linije na osnovi LED značilna nizka cena zaradi nizke cene samih LED in možnosti uporabe cenejših vlaken OM1 in OM2.
• Resonatorski laserji Fabry-Perot(1310 nm, redko 1550 nm). Ker imajo laserji FP (Fabry-Perot) precej veliko spektralno širino (2 nm), se uporabljajo predvsem z večmodnimi vlakni.
• VCSEL laserji(850 nm). Posebna zasnova laserjev z navpično votlino površinsko oddajajočih laserjev (VCSEL) pomaga zmanjšati stroške njihovega proizvodnega procesa. Za sevanje VCSEL je značilna majhna divergenca in simetričen vzorec sevanja, vendar je njegova moč nižja od moči FP laserja. Zato so VCSEL zelo primerni za kratke, hitre linije, pa tudi za vzporedne sisteme prenosa podatkov.

Tabela 2 prikazuje razdalje prenosa štirih glavnih razredov večmodnih vlaken v različnih skupnih omrežjih (podatki vzeti s spletne strani The Fiber Optic Association). Te približne vrednosti pomagajo oceniti izvedljivost uporabe večmodnega silicijevega vlakna v praksi.

Tabela 2. Obseg prenosa signala po večmodnih vlaknih različnih razredov (v metrih).

________________________________________________________________

Kljub veliki raznolikosti optičnih kablov so vlakna v njih skoraj enaka. Poleg tega je samih proizvajalcev vlaken veliko manj (najbolj znani so Corning, Lucent in Fujikura) kot proizvajalcev kablov.

Po vrsti konstrukcije oziroma po velikosti jedra so optična vlakna razdeljena na enomodna (OM) in večmodna (MM). Strogo gledano, je treba te koncepte uporabiti glede na določeno uporabljeno valovno dolžino, vendar po preučitvi slike 8.2 postane jasno, da na trenutni stopnji razvoja tehnologije tega ni mogoče upoštevati.

riž. 8.3. Enomodna in večmodna optična vlakna

V primeru večmodnega vlakna je premer jedra (običajno 50 ali 62,5 µm) skoraj za dva reda večji od valovne dolžine svetlobe. To pomeni, da lahko svetloba potuje skozi vlakno po več neodvisnih poteh (načinih). V tem primeru je očitno, da imajo različni načini različne dolžine, signal na sprejemniku pa bo s časom opazno "razmazan".

Zaradi tega se učbeniški tip stopničastih vlaken (možnost 1) s konstantnim lomnim količnikom (konstantno gostoto) po celotnem preseku jedra zaradi velike modalne disperzije že dolgo ne uporablja.

Nadomestilo ga je gradientno vlakno (možnost 2), ki ima neenakomerno gostoto jedrnega materiala. Slika jasno kaže, da se dolžine poti žarkov zaradi glajenja močno zmanjšajo. Čeprav žarki, ki potujejo dlje od osi svetlobnega vodnika, premagujejo velike razdalje, imajo tudi visoko hitrost širjenja. To se zgodi zaradi dejstva, da se gostota materiala od središča do zunanjega polmera zmanjša po paraboličnem zakonu. Svetlobni val se širi čim hitreje, manjša je gostota medija.

Posledično se daljše poti kompenzirajo z večjo hitrostjo. Z dobro izbiro parametrov je mogoče zmanjšati razliko v času razmnoževanja. V skladu s tem bo intermodna disperzija razvrščenega vlakna veliko manjša od disperzije vlakna s konstantno gostoto jedra.

Ne glede na to, kako so gradientna večmodna vlakna uravnotežena, je ta problem mogoče popolnoma odpraviti le z uporabo vlaken z dovolj majhnim premerom jedra. V kateri se bo pri ustrezni valovni dolžini širil en sam žarek.

Vlakno s premerom jedra 8 mikronov je pravzaprav običajno, kar je dovolj blizu običajno uporabljeni valovni dolžini 1,3 mikrona. Medfrekvenčna disperzija z neidealnim virom sevanja ostaja, vendar je njen učinek na prenos signala stokrat manjši od intermoda ali materiala. V skladu s tem je pasovna širina enomodnega kabla veliko večja od pasovne širine večmodnega kabla.

Kot se pogosto zgodi, ima bolj zmogljiva vrsta vlaken svoje slabe strani. Najprej je to seveda višji strošek zaradi stroškov komponent in zahtev po kakovosti namestitve.

Tab. 8.1. Primerjava enomodnih in večmodnih tehnologij.

Enomodni optični kabel oddaja en način in ima premer preseka ≈ 9,5 nm. Po drugi strani je lahko enomodni optični kabel z nepristransko, premaknjeno in neničelno zamaknjeno disperzijo.

MM večmodni kabel iz optičnih vlaken oddaja več načinov in ima premer 50 ali 62,5 nm.

Na prvi pogled se zdi zaključek, da je večmodni optični kabel boljši in učinkovitejši od optičnega kabla SM. Poleg tega strokovnjaki pogosto govorijo v prid MM z utemeljitvijo, da je, ker večmodni optični kabel zagotavlja več prednosti pri zmogljivosti v primerjavi s SM, boljši v vseh pogledih.

Medtem pa bi se vzdržali takšnih nedvoumnih ocen. Količina še zdaleč ni edina osnova za primerjavo in v mnogih situacijah je enomodno vlakno boljše.

Glavna razlika med kabli SM in MM so kazalniki dimenzij. Optični kabel SM ima vlakno z manjšo debelino (8-10 mikronov). To povzroči, da lahko v osrednjem načinu oddaja val samo ene dolžine. Debelina glavnega vlakna v kablu MM je veliko večja, 50-60 mikronov. V skladu s tem lahko tak kabel hkrati prenaša več valov z različnimi dolžinami v več načinih. Vendar pa več načinov zmanjša pasovno širino optičnega kabla.

Druge razlike med enojnimi in večmodnimi kabli se nanašajo na materiale, iz katerih so izdelani, in uporabljene vire svetlobe. Enomodni optični kabel ima tako jedro kot ovoj iz samo stekla ter laser kot vir svetlobe. Kabel MM ima lahko tako stekleno kot plastično ovojnico in palico, kot vir svetlobe mu služi LED.

Enomodni optični kabel 9/125 µm

Optični kabel enomodni 8 vlaken tipa 9 125, ima enocevno modularno zasnovo. Svetlobni vodniki se nahajajo v osrednji cevi, ki je napolnjena s hidrofobno gel. Polnilo zanesljivo ščiti vlakna pred različnimi mehanskimi vplivi, poleg tega pa izključuje vpliv temperaturnih sprememb v zunanjem okolju. Za zaščito pred glodalci in drugimi podobnimi vplivi se uporablja dodatna pletenica iz steklenih vlaken.

Pravzaprav se razvoj in proizvodnja optičnega kabla 9 125 spušča v iskanje optimalne rešitve problema zmanjševanja optične disperzije (na nič) na vseh frekvencah, s katerimi bo kabel deloval. Veliko število načinov negativno vpliva na kakovost signala, enomodni kabel pa ima dejansko več kot en način, vendar več. Njihovo število je veliko manjše kot v večnačinskem načinu, vendar je večje od enega. Zmanjšanje učinka optične disperzije vodi do zmanjšanja števila načinov in s tem do izboljšanja kakovosti signala.

V večini standardov za optična vlakna, ki se uporabljajo v kablih 9 125, je ničelna disperzija dosežena v ozkem frekvenčnem območju. Tako je v dobesednem pomenu kabel enomoden samo z valovi določene dolžine. Vendar obstoječe tehnologije multipleksiranja uporabljajo nabor optičnih frekvenc za sprejem in prenos več širokopasovnih optičnih komunikacijskih kanalov hkrati.

Enosmodni optični kabel 9 125 se uporablja tako znotraj zgradb kot na zunanjih avtocestah. Lahko se zakoplje v zemljo ali uporabi kot nadzemni kabel.

Večmodni optični kabel 50/125 µm

Optični kabel 50/125(OM2) multimode, ki se uporablja v optičnih omrežjih z 10-gigabajtno hitrostjo, zgrajen na večmodnih vlaknih. V skladu s spremembami specifikacije ISO/IEC 11801 je v takšnih omrežjih priporočljiva uporaba novega tipa patch kabla razreda OMZ velikosti 50 125.

Optični kabel 50 125 OMZ, glede na 10 Gigabit Ethernet omrežne aplikacije, je namenjen prenosu podatkov na valovnih dolžinah 850 nm ali 1300 nm, ki se razlikujejo po največjih dovoljenih vrednostih dušenja. Uporablja se za zagotavljanje komunikacije v frekvenčnem območju 1013-1015 Hz.

Večmodni optični kabel 50 125 je namenjen za obliže in ožičenje do delovnega mesta in se uporablja samo v zaprtih prostorih.

Kabel podpira prenos podatkov na kratke razdalje in je primeren za neposredno zaključevanje. Struktura standardnega večmodnega optičnega vlakna G 50/125 (G 62,5/125) µm je v skladu z naslednjimi standardi: EN 188200; VDE 0888 del 105; IEC "IEC 60793-2"; Priporočilo ITU-T (ITU-T) G.651.

MM 50/125 ima pomembno prednost, to je nizke izgube in absolutna odpornost na različne vrste motenj. To vam omogoča, da zgradite sisteme z več sto tisoč telefonskimi kanali.

Vrste uporabljenih vlaken

Pri proizvodnji SM in MM kablov se uporabljajo enomodna in večmodna vlakna naslednjih vrst:

• enonačin, priporočilo ITU-T G.652.B (tip “E” v oznaki);
• enonačin, priporočilo ITU-T G.652.C, D (tip “A” v oznaki);
• enonačin, priporočilo ITU-T G.655 (tip “H” v oznaki);
• enonačin, priporočilo ITU-T G.656 (tip “C” v oznaki);
• večmodni, s premerom jedra 50 mikronov, priporočilo ITU-T G.651 (v oznaki tipa “M”);
• multimode, s premerom jedra 62,5 mikronov (v oznaki tipa "B")

Optični parametri vlaken v puferni prevleki morajo ustrezati specifikacijam dobaviteljev.

Parametri optičnih vlaken:

Značilnosti in vrste optičnih vlaken

G.652 - Standardno enomodno vlakno

Je najbolj razširjeno enomodno optično vlakno v telekomunikacijah.

Enomodno stopničasto vlakno s premikom disperzije je temeljni sestavni del optičnega telekomunikacijskega sistema in je razvrščeno po standardu G.652. Najpogostejša vrsta vlaken, optimizirana za prenos signala pri valovni dolžini 1310 nm. Zgornja meja valovne dolžine L-pasu je 1625 nm. Zahteve za makroupogibanje - polmer trna 30 mm.

Standard deli vlakna v štiri podkategorije A, B, C, D.

G.652 vlakna. A izpolnjuje zahteve, potrebne za prenos informacijskih tokov stopnje STM 16 - 10 Gb/s (Ethernet) do 40 km, v skladu s priporočili G.691 in G.957, kot tudi nivo STM 256, po G .691.

Vlakno G.652.B ustreza zahtevam, potrebnim za prenos informacijskih tokov do STM 64 v skladu z G.691 in G.692 ter STM 256 po G.691 in G.959.1.

Vlakna G.652.C in G.652.D omogočajo prenos v razširjenem območju valovnih dolžin 1360-1530 nm in imajo zmanjšano slabljenje na »vodnem vrhu« (»vodni vrh« ločuje okna prosojnosti v prehodnem pasu enomodnega vlakna v pasovih 1300 nm in 1550 nm). Sicer podobno kot G.652.A in G.652.B.

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

Uporaba vlakna - G.652 pri višjih hitrostih prenosa na razdaljah več kot 40 km vodi do neusklajenosti zmogljivosti s standardi za enomodno vlakno, zahteva zaplet terminalske opreme.

G.655 enomodno vlakno (NZDSF) z premikom brez disperzije

Enomodno vlakno NZDSF z neničelno disperzijo je optimizirano za prenos več valov (multipleksna valovna oblika WDM in valovna oblika visoke gostote DWDM) in ne za eno valovno dolžino. Corning vlakna so zaščitena z dvojnim CPC akrilatnim premazom za visoko zanesljivost in zmogljivost. Zunanji premer prevleke je 245 µm.

Non-Zero Dispersion Shifted Fiber (NZDSF) je zasnovan za uporabo v hrbteničnih optičnih linijah in širokih komunikacijskih omrežjih, ki uporabljajo tehnologije DWDM. To vlakno ohranja omejen koeficient kromatične disperzije v celotnem optičnem območju, ki se uporablja pri valovnem multipleksiranju (WDM). NZDSF vlakna so optimizirana za uporabo v območju valovnih dolžin od 1530 nm do 1565 nm.

Optična vlakna kategorije G.655.A imajo parametre, ki zagotavljajo njihovo uporabo v enokanalnih in večkanalnih sistemih z optičnimi ojačevalniki (priporočila G.691, G.692, G.693) in v optičnih transportnih omrežjih (priporočilo G. 959.1). Delovne valovne dolžine in disperzija v tej podkategoriji vlaken omejujejo vhodno moč in njihovo uporabo v večkanalnih sistemih.

Optična vlakna kategorije G.655.B so podobna G.655.A. Toda odvisno od delovne valovne dolžine in disperzijskih značilnosti je lahko moč vhodnega signala višja kot pri G.655.A. Zahteve glede razpršitve polarizacijskega načina zagotavljajo delovanje sistemov nivoja STM-64 na razdalji do 400 km.

Kategorija vlaken G.655.C je podobna G.655.B, vendar strožje zahteve PMD omogočajo uporabo sistemov ravni STM-256 (priporočilo G.959.1) na teh optičnih vlaknih ali za povečanje razpona prenosa STM- 64 sistemov.

G.657 - Enomodno vlakno z zmanjšano izgubo upogiba z majhnimi polmeri

G.657 visoko fleksibilno optično vlakno se pogosto uporablja v optičnih kablih za polaganje v omrežjih večnadstropnih stavb, pisarn itd. Vlakno G.657.A je po svojih optičnih lastnostih popolnoma identično standardnemu vlaknu G.652.D in ima hkrati polovico dovoljenega polmera polaganja - 15 mm. Vlakna G.657.B se uporabljajo na omejenih razdaljah in imajo posebno nizke izgube pri upogibanju.

Za enomodna optična vlakna so značilne nizke upogibne izgube, namenjena so predvsem FTTH omrežjem večstanovanjskih stavb, njihove prednosti pa so še posebej očitne v omejenih prostorih. S standardnimi vlakni G.657 lahko delate skoraj kot z bakrenim kablom.

Za vlakna tipa G.657.A je od 8,6 do 9,5 µm, za vlakna tipa G.657.B pa od 6,3 do 9,5 µm.

Stopnje izgube Macrobend so znatno poostrene, saj je ta parameter odločilen za G.657:

Deset zavojev G.657.Vlakna podkategorije, navita okoli trna s polmerom 15 mm, ne sme povečati dušenja za več kot 0,25 dB pri 1550 nm. En obrat istega vlakna, navitega na trn s premerom 10 mm, pod pogojem, da se ostali parametri ne spremenijo, ne bi smel povečati dušenja za več kot 0,75 dB.

Deset zavojev podkategorije G.657.B na trnu s premerom 15 mm ne sme povečati dušenja za več kot 0,03 dB pri 1550 nm. En obrat na trnu s premerom 10 mm - več kot 0,1 dB, en obrat na trnu s premerom 7,5 mm - več kot 0,5 dB.

Mednarodna organizacija za standardizacijo (ISO) in Mednarodna elektrotehnična komisija (IEC) sta objavili standard ISO/IEC 11801 - "Informacijska tehnologija - strukturirani kabli za prostore strank"

Standard določa strukturo in zahteve za izvedbo univerzalnega kabelskega omrežja ter zahteve glede zmogljivosti posameznih kabelskih vodov.

V standardu za linije Gigabit Ethernet se optični kanali razlikujejo po razredih (podobno kot pri kategorijah bakrenih vodov). OF300, OF500 in OF2000 podpirajo optične aplikacije na razdaljah do 300, 500 in 2000 m.

Poleg razredov kanalov druga izdaja tega standarda opredeljuje tri razrede vlaken MM, OM1, OM2 in OM3, ter en razred vlaken SM, OS1. Ti razredi se razlikujejo po slabljenju in razmerju pasovne širine.

Vse proge, krajše od 275 m, lahko delujejo po protokolu 1000Base-Sx. Dolžine do 550 m je mogoče doseči s protokolom 1000Base-Lx v povezavi z vnosom odmika svetlobnega snopa (Mode Conditioning).

*) Kondicioniranje načina

Večmodno vlakno OM4 ima najmanjšo pasovno širino 4700 MHz x km pri 850 nm (v primerjavi z 2000 MHz x km vlakna OM3) in je rezultat optimizacije zmogljivosti vlaken OM3 za doseganje hitrosti prenosa podatkov 10 Gb/s na 550 metrih. Novi omrežni standard IEEE 802.3ab 40 in 100 Gigabit Ethernet ugotavlja, da nova vrsta večmodnih vlaken OM4 omogoča prenos 40 in 100 Gigabit Ethernet na razdaljo do 150 metrov. Optična vlakna OM4 naj bi se v prihodnosti uporabljala z opremo 40Gbps in najpogosteje v opremi podatkovnih centrov.

OM 1 in OM2 - Standardna večmodna vlakna z jedrom 62,5 in 50 mikronov.

Kabli, obliži in pigtaili z večmodnimi vlakni tipov OM1 62,5 / 125 μm in OM2 50 / 125 μm se v SCS že dolgo uporabljajo za zagotavljanje prenosa podatkov pri visoki hitrosti in na relativno dolgih razdaljah, ki so potrebni v hrbtenicah. Najpomembnejša funkcionalna parametra vlaken MM sta slabljenje in razmerje med pasovno širino. Oba parametra sta definirana za valovni dolžini 850 nm in 1300 nm, na katerih deluje večina aktivne omrežne opreme.

Je posebej zasnovano optično vlakno z več načini, ki se uporablja za omrežja Gigabit in 10 Gigabit Ethernet, obstaja le z velikostjo jedra 50 mikronov.

OM4 – 50 mikronsko optično večmodno optično vlakno nove generacije, optimizirano z laserjem.

Večmodno vlakno OM4 – zdaj popolnoma skladno z današnjimi standardi za optična vlakna za podatkovne centre in farme strežnikov naslednje generacije. Optično vlakno OM4 se lahko uporablja za daljše linije v podatkovnih omrežjih nove generacije z najvišjo zmogljivostjo prenosa podatkov. To vlakno je rezultat nadaljnje optimizacije lastnosti vlakna OM3, da bi vlakno dobilo lastnosti za doseganje podatkovnih hitrosti 10 Gb/s na razdalji 550 metrov. Vlakna OM4 imajo povečano efektivno minimalno modalno pasovno širino 4700 MHz km pri 850 nm (v primerjavi z 2000 MHz km vlakna OM3).

Nekatere lastnosti optičnega vlakna kot svetlobnega vodnika so neposredno odvisne od premera jedra. Po tem parametru so vlakna razdeljena v dve kategoriji:

večnačin(MMF) in enojni način(SMF) .

Večmodna vlakna so razdeljena na stopničasta in gradientna vlakna.

Enomodna vlakna so razvrščena na stopničasta enomodna vlakna ali standardna vlakna (SF), vlakna z disperzijsko pomaknjenimi vlakni (DSF) in vlakna z razpršeno premik brez nič (NZDSF).

Večmodno vlakno.

Ta kategorija vlaken ima relativno velik premer jedra v primerjavi z valovno dolžino svetlobe, ki jo oddaja oddajnik. Razpon njegovih vrednosti je 50--1000 mikronov pri uporabljenih valovnih dolžinah približno 1 mikron. Vendar pa so najbolj razširjena vlakna s premerom 50 in 62,5 mikronov. Oddajniki za tako optično vlakno oddajajo svetlobni impulz v določenem trdnem kotu, torej žarki (modi) vstopajo v jedro pod različnimi koti. Posledično žarki prehajajo od vira do sprejemnika po neenakih poteh in ga zato dosežejo ob različnih časih. Posledica tega je širina impulza na izhodu, ki je večja kot na vhodu. Takšen pojav se imenuje intermodna disperzija. V stopničastih optičnih vlaknih, ki so enostavnejša za izdelavo, se lomni količnik postopoma spreminja na vmesniku jedro-obloga. Pot žarkov v takem vlaknu je prikazana na sliki 2.3.

Slika 2.3 - Pot svetlobnih žarkov v vlaknu

V gradientu OF se lomni količnik postopoma zmanjšuje od središča do meje. Svetlobni žarki, katerih poti potekajo v obrobnih predelih z nižjim lomnim količnikom, se širijo hitreje kot tisti, ki prehajajo blizu središča, kar na koncu kompenzira razliko v dolžinah poti. V takem vlaknu je učinek intermodne disperzije precej manjši kot pri stopničastih vlaknih (slika 2.3).

Širitev signala omejuje število impulzov na sekundo, ki jih je še vedno mogoče nezmotljivo prepoznati na sprejemnem koncu povezave. To pa omejuje pasovno širino večmodnih vlaken.

Slika 2.4 – Konstrukcije iz različnih vlaken

Očitno je količina disperzije na sprejemnem koncu odvisna tudi od dolžine kabla. Zato je prepustnost za optične avtoceste določena na enoto dolžine. Za stopničasta optična vlakna je običajno 20-30 MHz na kilometer (MHz/km), medtem ko je za razvrščena optična vlakna v območju 100-1000 MHz/km.

Večmodno vlakno ima lahko stekleno jedro in plastični plašč. Takšna vlakna imajo stopenjski profil lomnega količnika in pasovno širino 20-30 MHz/km. enomodno vlakno

Glavna razlika takega vlakna, ki v veliki meri določa njegove lastnosti svetlobnega vodnika, je premer jedra. Je le 7 do 10 mikronov, kar je že primerljivo z valovno dolžino svetlobnega signala. Majhna vrednost premera vam omogoča, da oblikujete samo en žarek (način), kar se odraža v imenu (slika 2.4).

Prednosti večmodnih optičnih vlaken v primerjavi z enomodnimi:

Zaradi velikega premera jedra večmodnega optičnega vlakna se zmanjšajo zahteve za vire sevanja, saj se za vnos sevanja lahko uporabljajo cenejši in hkrati močnejši polprevodniški laserji in celo LED. Za napajanje LED diod se uporabljajo zelo preprosta vezja, kar poenostavi napravo in zmanjša stroške FOTS.

V sprejemnem optičnem modulu se lahko uporabljajo fotodiode z velikim premerom fotoobčutljivega območja. Takšne fotodiode so poceni.

Pri spajanju večmodnih optičnih vlaken je zahtevana natančnost ujemanja koncev za red manjša kot pri spajanju enomodnih optičnih vlaken.

Optični konektorji za večmodna optična vlakna imajo iz istih razlogov red velikosti manj stroge zahteve kot optični konektorji za enomodna optična vlakna.

Optično vlakno ima dobre lastnosti delovanja in je zasnovano za hiter prenos digitalnih podatkov. Vsak kabel je sestavljen iz elementa, ki prenaša svetlobo, obdanega z blažilnim plaščem, katerega naloga je tvoriti mejo med medijem in preprečiti, da bi tok presegel kabel. Oba elementa sta izdelana na osnovi kremenčevega stekla: medtem ko ima jedro višji lomni količnik. Zaradi tega učinka je zagotovljena kakovost prenosa signala.

Enomodni in večmodni kabel so izdelani iz podobnih surovin, vendar imajo pomembne razlike v tehničnih lastnostih. Dušilnik za obe možnosti je enak - 125 mikronov.

Toda njihova jedra so drugačna: 9 mikronov - za enonačin, 50 ali 62,5 mikronov - za večmoden.

Razumevanje vrst vlaken vam pomaga natančno izbrati možnost, ki bo stroškovno učinkovito zagotovila ustrezno prepustnost kanala.

Značilnosti enomodnega kabla

Tu velja, da je prehod žarkov stabilen, njihova pot ostane nespremenjena, poleg tega pa signal a priori ni podvržen močnim popačenju. V takem vlaknu je realiziran stopenjski lomni profil. Za prenos se uporablja posebej nastavljen laserski vir, podatki se prenašajo na več kilometrov brez prekinitev: razprševanja kot takega ni.
Med negativnimi točkami: takšno vlakno je relativno kratkotrajno v primerjavi s konkurentom, drago za vzdrževanje - zahteva močno opremo, ki zahteva nastavitev.

Pri prenosu pri hitrostih nad 10 Gbps je enomodni kabel vedno prednostna naloga.

Glavne sorte

1. S premikom disperzije žarka;
2. S premaknjenim indikatorjem minimalne valovne dolžine;
3. Z razpršitvijo žarkov, ki ni nič premaknjena.

Značilnosti večmodnega kabla

Kot terminalska oprema se uporablja običajna LED, ki ne zahteva resnega vzdrževanja in nadzora, posledično se obraba vlaken zmanjša: življenjska doba je opazno daljša.

Večmodni kabel je cenejši za vzdrževanje, čeprav je sam po sebi nekoliko dražji, zagotavlja visokokakovosten prenos pri hitrostih do 10 Gb / s, pod pogojem, da linija ne presega dolžine 550 metrov.

O strukturi optičnih vlaken lahko izveste iz videoposnetka:

Ko je povezano v območju 1 Gb / s, je vlakno OM4 primerno za dolge razdalje - do 1,1 km. Večjedrnica ima pomemben indeks slabljenja: v območju 15 dB/km.

Glavne vrste optičnih vlaken

stopničasto vlakno

Izdelana je po enostavnejši tehnologiji. Zaradi grobe obdelave razpršenosti ne more stabilizirati disperzije pri superhitrostih, zato ima omejen obseg.

gradientno vlakno

Odlikuje ga razpršitev nizkega žarka, lomni količnik je gladko porazdeljen.

Za zanimiv video o optičnem kablu si oglejte spodnji videoposnetek:

Uporaba enomodnega in večmodnega kabla

Za številne panoge obstajajo tradicije in standardi, ki predpisujejo uporabo ene ali druge vrste kabla.

Enomodni kabel Vedno se uporablja v čezoceanskih, pomorskih, magistralnih komunikacijskih linijah s precejšnjo dolžino.

V omrežjih ponudnika za zagotavljanje dostopa do interneta. V procesnih sistemih, povezanih s podatkovnimi centri.

Večmodni kabel najde uporabo v podatkovnih omrežjih znotraj zgradb in med stavbami. V sistemih FTTD.

Vsaka vrsta FOCL zahteva skrbno zdravljenje in redno servisno diagnostiko. Za pridobitev popolnih poročil se uporabljajo visoko precizni reflektometri, ki lahko zaznajo tudi manjše izgube signala.