Classificatie van optische vezels / Prestatiekenmerken van optische vezels

Classificatie van optische vezels

① Classificatie naar wijze van overdracht:

De voortplantingswijze in een optische vezel is de vorm van het elektromagnetische veld, of optisch veld (HE), dat in de vezel aanwezig is. De verschillende veldvormen zijn het resultaat van meerdere reflecties en interferenties in de optische golfgeleider. De verschillende modi zijn discreet en discontinu. Omdat een staande golf stabiel moet zijn in een optische vezel, resulteert de aanwezigheid ervan in de verschillende vormen van het optische veld in de dwarsdoorsnede van de vezel, dat wil zeggen de verschillende lichtvlekken. Als er maar één spot is, wordt deze vezel een single-mode vezel genoemd, als er meer dan twee spots zijn, wordt dit een multi-mode vezel genoemd.

② Verdeeld door de diameter van het hart:

★50/125 (μm) langzaam variërende multi-mode glasvezel.

★62.5/125(μm) Versterkte, langzaam dimmende multimode glasvezel

★8.3/125(μm) Langzaam dimmende single-mode glasvezel

③ Door verdeling van de brekingsindex van de vezelkern:

★Progressieve indexvezel (SIF);

Gradiëntindexvezel (GIF);

★ ringvormige vezels (ringvezels);

★ Type W-vezel

Multimode vezels

Bij een bepaalde bedrijfsgolflengte (850 nm/1300 nm) worden meerdere modi verzonden in een optische vezel, de zogenaamde multimode glasvezel. Dit type vezel heeft een relatief grote kerndiameter (50 tot 80 µm) en een diameter van 125 µm. Multimode vezels met een geleidelijke brekingsindex vertonen een abrupte verandering tussen kern en bekleding, terwijl multimode vezels met een geleidelijke brekingsindex een geleidelijke verandering vertonen tussen kern en bekleding. De eerste zijn beperkt tot ongeveer 50 Mbit/s en de tweede tot 1 Gbit/s. In het geval van vezels met een geleidelijke brekingsindex neemt de brekingsindex af vanaf de kern naar buiten. Licht plant zich sneller voort in materialen met een lagere brekingsindex. Licht reist daarom sneller in het buitenste materiaal dan in de kern. Het eindresultaat is dat al het licht de neiging heeft tegelijkertijd aan te komen. Deze correctie heeft echter nog steeds een afstandslimiet.

Als gevolg van dispersie of aberratie heeft dit type glasvezel slechtere transmissieprestaties, een smallere frequentieband en een lagere transmissiecapaciteit over kortere afstanden.

Single-mode vezels
Single-mode vezels zenden alleen de primaire modus uit, wat betekent dat licht alleen langs de binnenkern van de vezel wordt doorgelaten. Omdat modusspreiding volledig wordt vermeden, hebben single-mode vezels een brede transmissieband en zijn daarom geschikt voor optische vezelcommunicatie met hoge capaciteit en lange afstanden. Deze vezels hebben een kleine kern (7 tot 1O µm), die het licht dwingt om in één enkel recht pad langs de kabel te reizen, in tegenstelling tot de multipath-reflectie die wordt aangetroffen in multimode-vezels. Een andere vorm van dispersie, genaamd dispersie, is echter problematisch (zie hieronder). De gebruikelijke lichtbron is een laser. Dit type glasvezel is complex om te implementeren, maar biedt een grotere communicatiecapaciteit en grotere transmissieafstanden.

Vezelspecificaties geven de kern- en bekledingsdiameter in fracties aan. Het minimaal aanbevolen type voor FDDI (Fiber Distributed Data Interface) is bijvoorbeeld 62,5/125 µm multimode glasvezel. Bij het verbinden van de vezels moet de claddiameter gelijk zijn, omdat connectoren doorgaans de kerndiameter afstemmen op de claddiameter.

Multimode progressieve brekings- en gradiëntbrekingsvezels zijn doorgaans verkrijgbaar in kerngroottes van 50, 62,5 of 100 µm. Ze hebben een progressieve breking en een manteldiameter van 125 µm.
Single-mode vezels zijn doorgaans verkrijgbaar met kerndiameters van 7 tot 10 µm en bekledingsdiameters van 125 µm.
De ITU heeft een reeks aanbevelingen gedefinieerd die de geometrische en transmissie-eigenschappen van multimode- en single-mode vezels beschrijven. 

Hieronder staan ​​vier van de belangrijkste aanbevelingen vermeld.

ITU-aanbeveling G.651 heeft betrekking op multimode-vezels met gegradeerde breking met een normale kerndiameter van 50 µm en een normale manteldiameter van 125 µm.
ITU G.652 houdt zich bezig met single-mode NDSF (non-dispersion shifted fiber), dat de meerderheid vormde van de glasvezelkabels die in de jaren 1980 werden geïnstalleerd. En transmissie vindt plaats in het l310nm-bereik, waar de signaalverspreiding minimaal is. G.652 glasvezel ondersteunt de volgende afstanden en datasnelheden: 2,5 Gbps over 1 km, 000 Gbps over 1 km en 60 Gbps over 40 km.　
De ITU G.653-standaard heeft betrekking op dispersie-verschoven single-mode vezels. Deze vezels maken gebruik van een ontwerpbenadering die tot doel heeft het golflengtebereik te ‘verschuiven’ naar het 550 nm verstrooiingsminimalisatiegebied. In dit bereik wordt de demping ook geminimaliseerd, waardoor de kabelafstanden kunnen worden vergroot.　
ITUG.655 bespreekt NZ-DSF (non-zero dispersion shifted fiber) single-mode vezels, die dispersie-eigenschappen gebruiken om menggroei met vier golven te onderdrukken. NZ-DSF-glasvezel ondersteunt signalen met hoog vermogen en langere afstanden, evenals dicht bij elkaar geplaatste DWDM-kanalen (dense WDM) met een doorvoersnelheid van 2,5OGbps of hoger. Het ondersteunt de volgende afstanden en datasnelheden: 6000 Gbps voor 10 km, 400 Gbps voor 40 km en 25 Gbps voor XNUMX km.
De G.655-standaard is de nieuwste ontwikkeling op het gebied van optische vezels. In het bijzonder is de G.655-standaard geoptimaliseerd voor de werking van glasvezelkabels over lange afstanden, zoals WDM-kabels en onderzeese kabels. Er wordt gebruik gemaakt van dispersie, wat goede resultaten oplevert. Dispersie helpt de effecten van viergolfmixen (FWM) te verminderen. Dit effect treedt op in DWDM-systemen wanneer drie golflengten worden gemengd en de resulterende vierde golflengte overlapt en interfereert met het oorspronkelijke signaal.

Met DWDM kan één enkele vezel enkele duizenden λ-circuits verzenden. Een circuit λ is een specifieke subgolflengte van licht in het optische venster. Het heeft alle functies van één enkel circuit. λ wordt geïmplementeerd met behulp van frequentieverdelingsmultiplexing. Elke λ kan worden gezien als een specifieke kleur infrarood licht die wordt uitgezonden met een snelheid van lOGbit/s of meer. De PowerMux van Avanex kan bijvoorbeeld meer dan 800 kanalen op één enkele vezel plaatsen met een opening van 2,5 GHz tussen de kanalen. Omdat elke vezel enkele duizenden λs kan hebben, is het voor communicatiebedrijven ook handig om glasvezellengten aan bedrijven te verhuren. Zie “Glasvezelnetwerken”. Het alternatief voor DWDM is nieuwe vezelmodulatietechnologie, die de functionaliteit van bestaande vezels verbetert. Glasvezelmodulatiesystemen. Glasvezel FDM biedt toegang tot de volledige bandbreedte van de glasvezel.

Prestatiekenmerken van optische vezels
Bepaalde kenmerken van optische vezels beperken de prestaties ervan. Vezels van verschillende fabrikanten kunnen qua deze kenmerken variëren. De belangrijkste prestatiebeperkende factoren zijn verzwakking en diffusie