Классификация оптических волокон / Эксплуатационные характеристики оптических волокон

Классификация оптических волокон

① Классификация по способу передачи:

Режим распространения в оптическом волокне — это форма электромагнитного поля или оптического поля (ОН), присутствующего в волокне. Различные формы поля являются результатом многократных отражений и интерференций в оптическом волноводе. Различные режимы являются дискретными и прерывистыми. Поскольку стоячая волна должна быть стабильной в оптическом волокне, ее наличие приводит к различной форме оптического поля в поперечном сечении волокна, то есть к различным световым пятнам. Если пятно только одно, такое волокно называется одномодовым, если пятен больше двух, то оно называется многомодовым.

② Делится на диаметр сердца:

★50/125(мкм) медленно меняющееся многомодовое волокно.

★62.5/125(мкм) Усиленное многомодовое волокно с медленным затемнением

★8.3/125(мкм) Одномодовое волокно с медленным затемнением

③ По распределению показателя преломления сердцевины волокна:

★Прогрессивное индексное волокно (SIF);

Волокно с градиентным индексом (GIF);

★ кольцевые волокна (кольцевые волокна);

★ Волокно типа W

Многомодовые волокна

На определенной рабочей длине волны (850/1300 нм) по оптическому волокну, называемому многомодовым волокном, передаются несколько мод. Этот тип волокна имеет относительно большой диаметр сердцевины (от 50 до 80 мкм) и диаметр 125 мкм. В многомодовых волокнах с постепенным показателем преломления наблюдается резкое изменение между сердцевиной и оболочкой, тогда как в многомодовых волокнах с постепенным показателем преломления наблюдается постепенное изменение между сердцевиной и оболочкой. Первые ограничены примерно 50 Мбит/с, а вторые — 1 Гбит/с. В случае волокон с градуированным показателем преломления показатель преломления уменьшается от сердцевины наружу. Свет распространяется быстрее в материалах с более низким показателем преломления. Поэтому свет распространяется быстрее во внешнем материале, чем в ядре. Конечным результатом является то, что весь свет имеет тенденцию прибывать одновременно. Однако эта поправка все еще имеет ограничение по расстоянию.

Из-за дисперсии или аберрации этот тип волокна имеет худшие характеристики передачи, более узкую полосу частот и меньшую пропускную способность на более короткие расстояния.

Одномодовые волокна
Одномодовые волокна передают только первичную моду, а это означает, что свет передается только по внутренней сердцевине волокна. Поскольку дисперсия мод полностью исключена, одномодовые волокна имеют широкую полосу передачи и, следовательно, подходят для оптоволоконной связи с высокой пропускной способностью и на большие расстояния. Эти волокна имеют небольшую сердцевину (от 7 до 1 мкм), которая заставляет свет распространяться по кабелю по одному прямому пути, в отличие от многолучевого отражения, наблюдаемого в многомодовых волокнах. Однако другая форма дисперсии, называемая дисперсией, является проблематичной (см. ниже). Обычным источником света является лазер. Этот тип волокна сложен в реализации, но он обеспечивает большую пропускную способность и большие расстояния передачи.

В характеристиках волокна указан диаметр сердцевины и оболочки в долях. Например, минимальный рекомендуемый тип для FDDI (интерфейс распределенных данных по оптоволокну) — многомодовое волокно диаметром 62,5/125 мкм. Диаметр оболочки при соединении волокон должен быть одинаковым, поскольку в разъемах обычно диаметр жилы соответствует диаметру оболочки.

Многомодовые волокна с прогрессивной и градиентной рефракцией обычно доступны с диаметром сердцевины 50, 62,5 или 100 мкм. Они имеют прогрессивную рефракцию и диаметр оболочки 125 мкм.
Одномодовые волокна обычно доступны с диаметром сердцевины от 7 до 10 мкм и диаметром оболочки 125 мкм.
ITU разработал ряд рекомендаций, описывающих геометрические и передающие свойства многомодовых и одномодовых волокон. 

Ниже перечислены четыре наиболее важных рекомендации.

В Рекомендации ITU G.651 рассматриваются многомодовые волокна с градуированной рефракцией с нормальным диаметром сердцевины 50 мкм и нормальным диаметром оболочки 125 мкм.
В ITU G.652 используется одномодовое NDSF (волокно без смещения дисперсии), которое составляло большинство волоконно-оптических кабелей, проложенных в 1980-х годах, а передача происходит в диапазоне l310 нм, где дисперсия сигнала минимальна. Оптоволокно G.652 поддерживает следующие расстояния и скорости передачи данных: 2,5 Гбит/с на расстояние более 1 км, 000 Гбит/с на расстояние более 1 км и 60 Гбит/с на расстояние более 40 км.　
Стандарт ITU G.653 касается одномодовых волокон со смещенной дисперсией. В этих волокнах используется подход к проектированию, целью которого является «смещение» диапазона длин волн до области минимизации рассеяния 550 нм. В этом диапазоне затухание также сведено к минимуму, что позволяет увеличить длину кабеля.　
В ITUG.655 обсуждаются одномодовые волокна NZ-DSF (волокно с ненулевой смещенной дисперсией), которые используют дисперсионные свойства для подавления роста четырехволнового смешения. Оптоволокно NZ-DSF поддерживает сигналы высокой мощности и большие расстояния, а также близко расположенные каналы DWDM (плотный WDM) с пропускной способностью 2,5 бит/с или выше. Он поддерживает следующие расстояния и скорости передачи данных: 6000 Гбит/с на 10 км, 400 Гбит/с на 40 км и 25 Гбит/с на XNUMX км.
Стандарт G.655 — это новейшая разработка в области оптических волокон. В частности, стандарт G.655 оптимизирован для работы оптоволоконных кабелей на большие расстояния, таких как кабели WDM и подводные кабели. Он использует дисперсию, что дает хорошие результаты. Дисперсия помогает уменьшить эффекты четырехволнового смешения (FWM). Этот эффект возникает в системах DWDM, когда три длины волны смешиваются, а результирующая четвертая длина волны перекрывается и интерферирует с исходным сигналом.

При использовании DWDM по одному волокну можно передавать несколько тысяч цепей λ. Контур λ — это определенная субволна света в оптическом окне. Он имеет все функции одной схемы. λ реализуется с использованием мультиплексирования с частотным разделением каналов. Каждый λ можно рассматривать как определенный цвет инфракрасного света, передаваемого со скоростью 800 бит/с или более. Например, PowerMux от Avanex может разместить более 2,5 каналов по одному волокну с промежутком между каналами XNUMX ГГц. Поскольку каждое волокно может иметь несколько тысяч λ, коммуникационным компаниям также удобно сдавать в аренду предприятиям целые длины волн волокна. См. «Оптико-оптические сети». Альтернативой DWDM является новая технология модуляции волокна, которая улучшает функциональность существующих волокон. Системы оптоволоконной модуляции. Оптоволоконное FDM обеспечивает доступ к полной полосе пропускания волокна.

Характеристики оптического волокна
Определенные характеристики оптического волокна ограничивают его производительность. Волокна разных производителей могут различаться по этим характеристикам. Основными факторами, ограничивающими производительность, являются затухание и диффузия.