Classificazione delle fibre ottiche/Caratteristiche prestazionali delle fibre ottiche

Classificazione delle fibre ottiche

① Classificazione per modalità di trasmissione:

La modalità di propagazione in una fibra ottica è la forma del campo elettromagnetico, o campo ottico (HE), presente nella fibra. Le diverse forme del campo sono il risultato di molteplici riflessioni e interferenze nella guida d'onda ottica. Le diverse modalità sono discrete e discontinue. Poiché un'onda stazionaria deve essere stabile in una fibra ottica, la sua presenza determina diverse forme del campo ottico nella sezione trasversale della fibra, cioè diversi punti luminosi. Se è presente un solo spot, la fibra è detta fibra monomodale, se sono presenti più di due spot, è detta fibra multimodale.

② Diviso per il diametro del cuore:

★Fibra multimodale a variazione lenta 50/125(μm).

★Fibra multimodale rinforzata a oscuramento lento da 62.5/125 (μm).

8.3/125(μm) Fibra monomodale a lenta attenuazione

③ Per distribuzione dell'indice di rifrazione del nucleo della fibra:

★Indice progressivo della fibra (SIF);

Fibra dell'indice di gradiente (GIF);

★ fibre anulari (fibre ad anello);

★ Fibra di tipo W

Fibre multimodali

A una determinata lunghezza d'onda operativa (850 nm/1300 nm), più modalità vengono trasmesse in una fibra ottica, denominata fibra multimodale. Questo tipo di fibra ha un diametro del nucleo relativamente grande (da 50 a 80 µm) e un diametro di 125 µm. Le fibre multimodali con un indice di rifrazione graduale mostrano un brusco cambiamento tra nucleo e rivestimento, mentre le fibre multimodali con un indice di rifrazione graduale mostrano un cambiamento graduale tra nucleo e rivestimento. I primi sono limitati a circa 50 Mbit/s, i secondi a 1 Gbit/s. Nel caso delle fibre con indice di rifrazione graduato, l'indice di rifrazione diminuisce dal nucleo verso l'esterno. La luce viaggia più velocemente nei materiali con un indice di rifrazione inferiore. La luce quindi viaggia più velocemente nel materiale esterno che nel nucleo. Il risultato finale è che tutta la luce tende ad arrivare contemporaneamente. Tuttavia, questa correzione ha ancora un limite di distanza.

A causa della dispersione o dell'aberrazione, questo tipo di fibra ha prestazioni di trasmissione inferiori, una banda di frequenza più stretta e una capacità di trasmissione inferiore su distanze più brevi.

Fibre monomodali
Le fibre monomodali trasmettono solo la modalità primaria, il che significa che la luce viene trasmessa solo lungo il nucleo interno della fibra. Poiché la dispersione dei modi è completamente evitata, le fibre monomodali hanno un'ampia banda di trasmissione e sono quindi adatte per comunicazioni in fibra ottica ad alta capacità e a lunga distanza. Queste fibre hanno un nucleo piccolo (da 7 a 1Oμm), che costringe la luce a viaggiare lungo il cavo in un unico percorso rettilineo, a differenza della riflessione multipercorso presente nelle fibre multimodali. Tuttavia, un’altra forma di dispersione, chiamata dispersione, è problematica (vedi sotto). La solita sorgente luminosa è un laser. Questo tipo di fibra è complessa da realizzare, ma offre maggiore capacità di comunicazione e maggiori distanze di trasmissione.

Le specifiche della fibra indicano il diametro del nucleo e del rivestimento in frazioni. Ad esempio, il tipo minimo consigliato per FDDI (Fiber Distributed Data Interface) è la fibra multimodale da 62,5/125 µm. Il diametro del rivestimento deve essere lo stesso quando si collegano le fibre, poiché i connettori solitamente corrispondono al diametro del nucleo con il diametro del rivestimento.

Le fibre a rifrazione progressiva multimodale e a rifrazione gradiente sono generalmente disponibili con nuclei da 50, 62,5 o 100 µm. Hanno rifrazione progressiva e diametro della guaina di 125 µm.
Le fibre monomodali sono generalmente disponibili con diametri del nucleo da 7 a 10 µm e diametri del rivestimento di 125 µm.
L'ITU ha definito una serie di raccomandazioni che descrivono le proprietà geometriche e di trasmissione delle fibre multimodali e monomodali. 

Quattro delle raccomandazioni più importanti sono elencate di seguito.

La raccomandazione ITU G.651 riguarda le fibre multimodali a rifrazione graduata con un diametro normale del nucleo di 50 µm e un diametro normale del rivestimento di 125 µm.
L'ITU G.652 si occupa di NDSF (fibra spostata senza dispersione) monomodale, che costituiva la maggior parte dei cavi in ​​fibra ottica installati negli anni 1980. E la trasmissione avviene nella gamma l310nm, dove la dispersione del segnale è minima. La fibra G.652 supporta le seguenti distanze e velocità dati: 2,5 Gbps su 1 km, 000 Gbps su 1 km e 60 Gbps su 40 km.　
Lo standard ITU G.653 si rivolge alle fibre monomodali a dispersione spostata. Queste fibre utilizzano un approccio progettuale che mira a “spostare” la gamma di lunghezze d’onda fino alla regione di minimizzazione della dispersione di 550 nm. In questa gamma anche l'attenuazione è ridotta al minimo, consentendo di estendere le distanze dei cavi.　
ITUG.655 discute le fibre monomodali NZ-DSF (fibra spostata a dispersione diversa da zero), che utilizzano proprietà di dispersione per sopprimere la crescita della miscelazione a quattro onde. La fibra NZ-DSF supporta segnali ad alta potenza e distanze più lunghe, nonché canali DWDM (WDM denso) ravvicinati con velocità di trasmissione di 2,5 OGbps o superiore. Supporta le seguenti distanze e velocità dati: 6000 Gbps per 10 km, 400 Gbps per 40 km e 25 Gbps per XNUMX km.
Lo standard G.655 è l'ultimo sviluppo nel campo delle fibre ottiche. In particolare lo standard G.655 è ottimizzato per il funzionamento di cavi in ​​fibra ottica a lunga distanza come cavi WDM e cavi sottomarini. Utilizza la dispersione, che dà buoni risultati. La dispersione aiuta a ridurre gli effetti della miscelazione a quattro onde (FWM). Questo effetto si verifica nei sistemi DWDM quando tre lunghezze d'onda vengono mescolate e la quarta lunghezza d'onda risultante si sovrappone e interferisce con il segnale originale.

Con DWDM, una singola fibra può trasmettere diverse migliaia di circuiti λ. Un circuito λ è una specifica lunghezza d'onda secondaria della luce nella finestra ottica. Ha tutte le funzioni di un unico circuito. λ è implementato utilizzando il multiplexing a divisione di frequenza. Ciascun λ può essere pensato come un colore specifico della luce infrarossa trasmessa a una velocità di lOGbit/s o più. Ad esempio, PowerMux di Avanex può posizionare più di 800 canali su una singola fibra con uno spazio di 2,5 GHz tra i canali. Poiché ogni fibra può avere diverse migliaia di λ, è anche conveniente per le società di comunicazioni affittare intere lunghezze d'onda della fibra alle imprese. Vedi “Reti in fibra ottica”. L'alternativa al DWDM è la nuova tecnologia di modulazione della fibra, che migliora la funzionalità delle fibre esistenti. Sistemi di modulazione in fibra ottica. L'FDM in fibra ottica fornisce l'accesso all'intera larghezza di banda della fibra.

Caratteristiche prestazionali della fibra ottica
Alcune caratteristiche della fibra ottica ne limitano le prestazioni. Le fibre di diversi produttori possono variare in queste caratteristiche. I principali fattori limitanti le prestazioni sono l'attenuazione e la diffusione