تصنيف الألياف الضوئية / خصائص أداء الألياف الضوئية

تصنيف الألياف الضوئية

① التصنيف حسب طريقة الإرسال:

نمط الانتشار في الألياف الضوئية هو شكل المجال الكهرومغناطيسي، أو المجال البصري (HE)، الموجود في الألياف. أشكال المجال المختلفة هي نتيجة للانعكاسات والتداخلات المتعددة في الدليل الموجي البصري. الأوضاع المختلفة منفصلة ومتقطعة. وبما أن الموجة المستقرة مطلوبة لتكون مستقرة في الألياف الضوئية، فإن وجودها يؤدي إلى أشكال مختلفة من المجال البصري في المقطع العرضي للألياف، أي البقع الضوئية المختلفة. إذا كان هناك نقطة واحدة فقط، تسمى هذه الألياف أليافًا أحادية الوضع، وإذا كان هناك أكثر من نقطتين، تسمى ألياف متعددة الأوضاع.

② مقسمة على قطر القلب:

50/125(ميكرومتر) ألياف متعددة الأوضاع بطيئة التغير.

62.5/125(ميكرومتر) ألياف متعددة الأوضاع معززة ذات تعتيم بطيء

8.3/125(ميكرومتر) ألياف أحادية الوضع بطيئة التعتيم

③ عن طريق توزيع معامل الانكسار لقلب الألياف:

★ألياف المؤشر التقدمي (SIF)؛

ألياف مؤشر التدرج (GIF)؛

★ الألياف الحلقية (الألياف الحلقية)؛

★ نوع الألياف W

ألياف متعددة الأوضاع

عند طول موجة تشغيل معين (850 نانومتر/1300 نانومتر)، يتم نقل أوضاع متعددة في الألياف الضوئية، تسمى الألياف متعددة الأوضاع. يحتوي هذا النوع من الألياف على قطر أساسي كبير نسبيًا (50 إلى 80 ميكرومتر) وقطر 125 ميكرومتر. تظهر الألياف متعددة الوسائط ذات معامل انكسار تدريجي تغيرًا مفاجئًا بين اللب والكسوة، بينما تظهر الألياف متعددة الوسائط ذات معامل انكسار تدريجي تغيرًا تدريجيًا بين اللب والكسوة. تقتصر السرعة الأولى على حوالي 50 ميجابت/ثانية والأخيرة على 1 جيجابت/ثانية. في حالة الألياف ذات معامل الانكسار المتدرج، يتناقص معامل الانكسار من النواة إلى الخارج. ينتقل الضوء بشكل أسرع في المواد ذات معامل انكسار أقل. ولذلك ينتقل الضوء بشكل أسرع في المادة الخارجية منه في القلب. والنتيجة النهائية هي أن كل الضوء يميل إلى الوصول في نفس الوقت. ومع ذلك، لا يزال لهذا التصحيح حدود للمسافة.

بسبب التشتت أو الانحراف، يكون لهذا النوع من الألياف أداء إرسال ضعيف ونطاق تردد أضيق وقدرة إرسال أقل عبر مسافات أقصر.

ألياف أحادية الوضع
تنقل الألياف أحادية الوضع فقط الوضع الأساسي، مما يعني أن الضوء ينتقل فقط على طول النواة الداخلية للألياف. نظرًا لتجنب تشتت الوضع تمامًا، تتمتع الألياف أحادية الوضع بنطاق إرسال واسع، وبالتالي فهي مناسبة لاتصالات الألياف الضوئية ذات السعة العالية والمسافات الطويلة. تحتوي هذه الألياف على نواة صغيرة (من 7 إلى 1 ميكرومتر)، والتي تجبر الضوء على الانتقال عبر الكابل في مسار واحد مستقيم، على عكس الانعكاس متعدد المسارات الموجود في الألياف متعددة الأوضاع. ومع ذلك، هناك شكل آخر من أشكال التشتت، يسمى التشتت، يمثل مشكلة (انظر أدناه). مصدر الضوء المعتاد هو الليزر. يعد هذا النوع من الألياف معقدًا في التنفيذ، ولكنه يوفر قدرة اتصال أكبر ومسافات نقل أكبر.

تشير مواصفات الألياف إلى قطر اللب والكسوة بالكسور. على سبيل المثال، الحد الأدنى الموصى به من النوع FDDI (واجهة البيانات الموزعة بالألياف) هو 62,5/125 ميكرومتر من الألياف متعددة الأوضاع. يجب أن يكون قطر الكسوة هو نفسه عند توصيل الألياف، لأن الوصلات عادةً ما تطابق القطر الأساسي مع قطر الكسوة.

تتوفر عادةً ألياف الانكسار التدريجي والانكسار المتدرج متعدد الأوضاع بأحجام أساسية تبلغ 50 أو 62,5 أو 100 ميكرومتر. لديهم انكسار تدريجي وقطر غمد 125 ميكرومتر.
تتوفر الألياف أحادية الوضع عادةً بأقطار أساسية تتراوح من 7 إلى 10 ميكرومتر وأقطار تكسية تبلغ 125 ميكرومتر.
حدد الاتحاد الدولي للاتصالات سلسلة من التوصيات التي تصف الخصائص الهندسية وخصائص الإرسال للألياف متعددة الأوضاع وأحادية الوضع. 

أربعة من أهم التوصيات مذكورة أدناه.

تتناول توصية الاتحاد الدولي للاتصالات G.651 الألياف المتعددة الأساليب ذات الانكسار المتدرج التي يبلغ قطر قلبها الطبيعي 50 ميكرومترًا وقطر الكسوة العادي 125 ميكرومترًا.
تتعامل التوصية ITU G.652 مع NDSF أحادية الوضع (الألياف المزاحمة غير المشتتة)، والتي شكلت غالبية كابلات الألياف الضوئية التي تم تركيبها في الثمانينات. ويحدث النقل في نطاق l1980 نانومتر، حيث يكون تشتت الإشارة في حده الأدنى. تدعم ألياف G.310 المسافات ومعدلات البيانات التالية: 652 جيجابت في الثانية لمسافة 2,5 كم، و1 جيجابت في الثانية لمسافة 000 كم، و1 جيجابت في الثانية لمسافة 60 كم.　
يعالج معيار ITU G.653 الألياف أحادية الوضع المتشتتة. تستخدم هذه الألياف أسلوب تصميم يهدف إلى "تحويل" نطاق الطول الموجي إلى منطقة تقليل التشتت البالغة 550 نانومتر. في هذا النطاق، يتم تقليل التوهين أيضًا، مما يسمح بتمديد مسافات الكابلات.　
ويناقش ITUG.655 الألياف أحادية الأسلوب NZ-DSF (الألياف ذات التشتت غير الصفري)، والتي تستخدم خصائص التشتت لقمع نمو الخلط رباعي الموجات. تدعم ألياف NZ-DSF الإشارات عالية الطاقة والمسافات الأطول، بالإضافة إلى قنوات DWDM (WDM الكثيفة) المتقاربة بمعدل إنتاجية يبلغ 2,5OGbps أو أعلى. وهو يدعم المسافات ومعدلات البيانات التالية: 6000 جيجابت في الثانية لمسافة 10 كم، و400 جيجابت في الثانية لمسافة 40 كم، و25 جيجابت في الثانية لمسافة XNUMX كم.
يعد معيار G.655 هو أحدث تطور في مجال الألياف الضوئية. على وجه الخصوص، تم تحسين معيار G.655 لتشغيل كابلات الألياف الضوئية لمسافات طويلة مثل كابلات WDM والكابلات البحرية. ويستخدم التشتت، مما يعطي نتائج جيدة. يساعد التشتت على تقليل تأثيرات الخلط رباعي الموجات (FWM). يحدث هذا التأثير في أنظمة DWDM عندما يتم خلط ثلاثة أطوال موجية ويتداخل الطول الموجي الرابع الناتج ويتداخل مع الإشارة الأصلية.

باستخدام DWDM، يمكن لألياف واحدة أن تنقل عدة آلاف من دوائر lect. الدائرة lect هي طول موجي محدد للضوء في النافذة البصرية. لديها جميع وظائف دائرة واحدة. lect يتم تنفيذه باستخدام تعدد الإرسال بتقسيم التردد. يمكن اعتبار كل π كلونًا محددًا من ضوء الأشعة تحت الحمراء المنقول بمعدل lOGbit/s أو أكثر. على سبيل المثال، يمكن لـ PowerMux من Avanex وضع أكثر من 800 قناة على ليف واحد مع وجود فجوة تبلغ 2,5 جيجا هرتز بين القنوات. ونظرًا لأن كل ليف يمكن أن يحتوي على عدة آلاف من الليفات، فمن الملائم أيضًا لشركات الاتصالات تأجير أطوال موجية كاملة من الألياف للشركات. انظر "شبكات الألياف الضوئية". البديل لـ DWDM هو تقنية تعديل الألياف الجديدة، والتي تعمل على تحسين وظائف الألياف الموجودة. أنظمة تعديل الألياف الضوئية. توفر الألياف الضوئية FDM إمكانية الوصول إلى النطاق الترددي الكامل للألياف.

خصائص أداء الألياف الضوئية
بعض خصائص الألياف الضوئية تحد من أدائها. قد تختلف الألياف من مختلف الشركات المصنعة في هذه الخصائص. العوامل الرئيسية التي تحدد الأداء هي التوهين والانتشار