Optička vlakna. Klasifikacija. Razlika između multimodnog i single modnog vlakna

Unatoč ogromnoj raznolikosti optičkih kablova, vlakna u njima su gotovo ista. Štaviše, mnogo je manje samih proizvođača vlakana (najpoznatiji su Corning, Lucent i Fujikura) od proizvođača kablova.

Prema vrsti konstrukcije, odnosno prema veličini jezgre, optička vlakna se dijele na jednomodna (OM) i višemodna (MM). Strogo govoreći, ove termine treba koristiti u odnosu na određenu talasnu dužinu koja se koristi.

U slučaju multimodnog vlakna, prečnik jezgre (obično 50 ili 62,5 µm) je skoro dva reda veličine veći od talasne dužine svetlosti. To znači da svjetlost može putovati kroz vlakno duž nekoliko nezavisnih puteva (moda). U ovom slučaju je očigledno da različiti modovi imaju različite dužine, a signal na prijemniku će vremenom biti primjetno "razmazan".

Zbog toga se udžbenički tip stepenastih vlakana (opcija 1), sa konstantnim indeksom prelamanja (konstantne gustine) po cijelom poprečnom presjeku jezgre, dugo vremena nije koristio zbog velike modalne disperzije.

Zamijenjeno je gradijentnim vlaknom (opcija 2), koje ima neujednačenu gustoću materijala jezgre. Slika jasno pokazuje da su dužine putanje zraka znatno smanjene zbog zaglađivanja. Iako zrake koje putuju dalje od ose svjetlosnog vodiča savladavaju velike udaljenosti, one također imaju veliku brzinu širenja. To se događa zbog činjenice da se gustoća materijala od centra do vanjskog radijusa smanjuje prema paraboličkom zakonu. Svjetlosni val širi se brže, što je gustina medija niža.

Kao rezultat toga, duže putanje se kompenziraju više brzine. Uz dobar izbor parametara, moguće je minimizirati razliku u vremenu propagacije. Shodno tome, intermodna disperzija gradiranih vlakana bit će mnogo manja od one kod vlakna sa konstantnom gustinom jezgre.
Međutim, bez obzira na to kako su gradijentna multimodna vlakna uravnotežena, ovaj problem se može u potpunosti eliminirati samo korištenjem vlakana s dovoljno malim promjerom jezgre. U kojoj će se, na odgovarajućoj talasnoj dužini, širiti jedan jedini snop.

Vlakno s promjerom jezgre od 8 ili 9,5 mikrona je zapravo uobičajeno, što je dovoljno blizu uobičajenoj talasnoj dužini od 1,3 mikrona. Interfrekventna disperzija sa neidealnim izvorom zračenja ostaje, ali njen uticaj na prenos signala je stotinama puta manji od intermodnog ili materijalnog. U skladu s tim, širina pojasa jednomodnog kabela je mnogo veća nego kod višemodnog kabela.

Kao što je često slučaj, tip vlakna sa boljim performansama ima svoje nedostatke. Prije svega, naravno, ovo je veći trošak, zbog cijene komponenti i zahtjeva za kvalitetom ugradnje.

Poređenje singlemode i multimode tehnologija.

Opcije	Singlemode	Multimode
Korišćene talasne dužine	1,3 i 1,5 µm	0,85 µm, rijetko 1,3 µm
Prigušenje, dB/km.	0,4 - 0,5	1,0 - 3,0
Tip predajnika	laser, rijetko LED	Dioda koja emituje svetlost
Debljina jezgra.	8 ili 9,5 µm	50 ili 62,5 µm
Domet prijenosa Fast Ethernet.	oko 20 km	do 2 km
Raspon prijenosa posebno dizajniranih Fast Ethernet uređaja.	preko 100 km.	do 5 km
Moguća brzina prijenosa.	10 GB ili više.	do 1 GB. ograničena dužina
Područje primjene.	telekomunikacije	lokalne mreže

Materijal obezbeđen

Jednomodni i višemodni optički kabl

Definisana je tanka prozirna vena koja u sebi nosi svetlost optičko vlakno. Osnovna namjena optičkog kabla je osnova linija koje mogu prenijeti paket digitalnih podataka brza brzina. Optika nije brojna po svojoj strukturi: jezgra, unutrašnja i vanjska obloga koja štiti optičko vlakno od vanjskih negativnih faktora. Svaki od ovih elemenata igra ulogu u funkcionisanju optičkog vlakna.

Do danas su poznate vrste optičkih vlakana: single mode i multimode.

Jednomodni optički kabl

AT jednomodni optički kabl veličina jezgra je +/-9mm sa standardnom veličinom kože 125mm. Samo jedno jezgro može ispuniti svoju funkcionalnu svrhu, što je tipično za ovu vrstu optičkog vlakna. Kada zraci prolaze kroz optičko vlakno, putanja njihovog kretanja je nepromijenjena i istovremena, tako da struktura primijenjenog signala ne može biti izobličena. Digitalni signali se mogu prenositi na mnogo kilometara bez rizika od rasipanja zraka. Za rad s monofilamentnom optikom koristi se laser koji koristi svjetlost određene veličine valova. Dobri Opće karakteristike daju osnove za upotrebu ove vrste vlakana svuda, ali njena visoka cijena i relativna krhkost smanjuju kriterije procjene.

sa svoje strane, jednomodno vlakno može biti:

• snop-shifted.
  Optičko vlakno ovog tipa odlikuje se manjim promjerom jezgre, što mu omogućava da se koristi u radnom rasponu od 1,5 μm na širokopojasnim linijama pomoću optičkih pojačala.
• sa raseljenim minimalna dužina talasi,
  na kojoj vlakno može podržati jedan propagirani signal. Takvo vlakno koristi veliku količinu energije za prijenos podataka na velike udaljenosti i razvijeno je za korištenje u morskim linijama.
• sa pomaknutim širinom snopa različitom od nule.
  Kada se koristi ova vrsta vlakana, nelinearni efekti ne mogu uticati na kvalitet dostavljenog signala i njegovu strukturu, što omogućava upotrebu ovog vlakna u sistemima DWDM tehnologije.

Višemodni optički kabl

AT višemodnog optičkog kabla(vidi odjeljak) svjetlosni zraci su značajno raspršeni, iu tom slučaju dolazi do značajnog izobličenja strukture emitovanog signala. Jezgra ima indikator +/- 60 mikrona, koža je standardna - 125 mikrona. Korištenje konvencionalne LED diode za funkcioniranje višejezgrene jedinice (za razliku od lasera, koji se koristi u monofilamentnom vlaknu) osigurava povećanje vijeka trajanja vlakna i ima pozitivan učinak na njegovu cijenu. Istovremeno, indeks slabljenja u višejezgrenom uređaju je povećan u odnosu na monocore i fluktuira unutar 15 dB/km.

Višemodno vlakno se razlikuje po stupio i gradijent.

Stepeni optički kabel ima veliko rasipanje snopa zbog neujednačenog skoka slojeva gustine kvarcnog jezgra, pa je njegova primjena ograničena. kratke linije veze. Gradijentno optičko vlakno karakterizira smanjeno rasipanje zraka zbog glatke raspodjele indeksa prelamanja. Prečnik jezgre gradijentnog višežilnog vlakna je +/- 55 µm, omotač je standardna vrijednost (125 µm).

Čitaj 9773 jednom Zadnja izmjena Nedjelja, 21. decembar 2014. 02:00

Optičko vlakno (optičko vlakno)- Ovo je tanka staklena (ponekad plastična) nit dizajnirana da prenosi svjetlost na velike udaljenosti.

Trenutno se optička vlakna široko koriste kako u industrijskim tako iu kućnim razmjerima. U 21. vijeku vlakna i njihove tehnologije su pojeftinile zbog novih napretka u tehnološkom napretku, a ono što se ranije smatralo preskupim i inovativnim danas se smatra svakodnevnim.

Šta je optičko vlakno?

1. single mode;
2. multimode;

Koja je razlika između ove dvije vrste vlakana?

Dakle, u bilo kojem vlaknu postoji središnja jezgra i omotač:

jednomodno vlakno

Kod jednomodnog vlakna, središnja jezgra je 9 µm, a omotač vlakana je 125 µm (otuda oznaka 9/125 jednomodnog vlakna). Svi svetlosni tokovi (modovi), zbog malog prečnika centralnog jezgra, idu paralelno ili duž centralne ose jezgra. Opseg talasnih dužina koji se koristi u jednomodnom vlaknu je od 1310 do 1550 nm i koristi fokusirani usko fokusirani laserski snop.

Višemodno vlakno

U multimodnim vlaknima, jezgro je 50 µm ili 62,5 µm, a omotač je također 125 µm. S tim u vezi, mnogi svjetlosni tokovi se prenose kroz višemodna vlakna, koja imaju različite putanje i stalno se reflektiraju od "ivica" središnjeg jezgra. Talasne dužine koje se koriste u multimodnim vlaknima su od 850 do 1310 nm i koriste raspršene zrake.

Razlike u karakteristikama jednomodnog i višemodnog vlakna

Važnu ulogu igra slabljenje signala u monomodnim i višemodnim optičkim vlaknima. Slabljenje jednomodnog vlakna zbog uskog snopa je nekoliko puta manje nego kod multimodnog vlakna, što još jednom naglašava prednost jednomodnog vlakna.

Konačno, jedan od glavnih kriterija je propusnost vlakna. Opet, jednomodno vlakno ima prednost u odnosu na multimodno vlakno. Bandwidth single-mode je mnogo puta (ako ne i "red magnitude") veći od multi-mode.

Oduvijek je bilo uobičajeno smatrati da su FOCL izgrađeni na višemodnom vlaknu mnogo jeftiniji nego na jednomodnom. To je bilo zbog činjenice da su LED, a ne laseri, korišteni kao izvor svjetlosti u višenamjenskom režimu. Međutim, u poslednjih godina laseri su počeli da se koriste i u jednom i u više modu, što je uticalo na izjednačavanje cena opreme za razne vrste optičko vlakno.

Optičko vlakno je de facto standard u izgradnji okosnih komunikacionih mreža. Dužina optičkih komunikacionih linija u Rusiji sa velikim telekom operaterima dostiže > 50 hiljada km. Zahvaljujući vlaknima, imamo sve prednosti u komunikaciji koje ranije nisu postojale. Pokušajmo razmotriti junaka prilike - optičko vlakno. U članku ću pokušati jednostavno pisati o optičkim vlaknima, bez matematičkih proračuna i s jednostavnim ljudskim objašnjenjima. Članak je čisto uvodni, tj. ne sadrži jedinstveno znanje, sve što će biti opisano može se naći u gomili knjiga, međutim, ovo nije copy-paste, već istiskivanje iz "gomile" informacija, samo suština.

Klasifikacija

Najčešće se vlakna dijele na 2 opšti tip vlakna 1. Višemodna vlakna 2. Jednomodna vlakna Hajde da na nivou "domaćinstva" objasnimo da postoje single-mode i multi-mode. Zamislite hipotetički sistem prenosa sa vlaknom uključenim u njega. Moramo prenijeti binarne informacije. Impulsi električne energije se ne šire u vlaknu, jer je ono dielektrik, pa ćemo prenositi energiju svjetlosti. Da bismo to učinili, potreban nam je izvor svjetlosne energije. To mogu biti LED diode i laseri. Sada znamo da je ono što koristimo kao predajnik svjetlost. Razmislimo o tome kako se svjetlost uvodi u vlakno: 1) Svjetlosno zračenje ima svoj spektar, pa ako je jezgro vlakna široko (ovo je u multimodnom vlaknu), tada će više spektralnih komponenti svjetlosti ući u jezgro.

Na primjer, prenosimo svjetlost na talasnoj dužini od 1300nm (na primjer), jezgro multimoda je široko, tada valovi imaju više putanja širenja. Svaka takva staza je mod

2) Ako je jezgro malo (jednomodno vlakno), onda se putevi širenja talasa shodno tome smanjuju. I od tada dodatni modovi mnogo manje, onda neće biti modalne disperzije (više o tome u nastavku). Ovo je glavna razlika između multimodnih i single modnih vlakana.

Hvala enjoint, tegger, hazanko na komentarima.

Multimode se, pak, dijele na vlakna sa stepenastim indeksom prelamanja (indeks koraka multimodnog vlakna) i sa gradijentom (gradirani indeks m / modno vlakno).

Jednomodni se dijele na stepenaste, standardne (standardno vlakno), sa pomaknutom disperzijom (pomaknuta disperzijom) i disperzijom pomaknuta od nule (pomaknuta disperzijom bez nule)

Dizajn optičkih vlakana

Svako vlakno se sastoji od jezgre i omotača s različitim indeksima prelamanja. Jezgro (koje je glavni medij za prijenos energije svjetlosnog signala) je napravljeno od optički gušćeg materijala, ljuska je od manje gustog. Tako, na primjer, unos 50/125 označava da je prečnik jezgra 50 mikrona, a ljuske 125 mikrona. Prečnici jezgra jednaki 50 μm i 62,5 μm su znakovi multimodnih optičkih vlakana, a 8-10 μm, respektivno, single-modnih. Ljuska, u pravilu, uvijek ima prečnik od 125 μm.

Kao što vidite, prečnik jezgre jednomodnog vlakna je mnogo manji od prečnika multimodnog vlakna. Manji prečnik jezgre omogućava smanjenje modalne disperzije (što će, možda, biti zapisano u poseban članak, kao i pitanja širenja svjetlosti u vlaknu) i, shodno tome, povećati domet prijenosa. Međutim, jednomodna vlakna bi tada zamijenila višemodna vlakna zbog svojih boljih "transportnih" karakteristika, da nije bilo potrebe za korištenjem skupih lasera uskog spektra. Višemodna vlakna koriste LED diode sa širim spektrom.

Stoga, za jeftina optička rješenja kao što su ISP LAN, primjenjuju se multi-mode aplikacije.

Profil indeksa loma

Cijeli ples s tamburom na vlaknu u cilju povećanja brzine prijenosa bio je oko profila indeksa prelamanja. Budući da je glavni ograničavajući faktor u povećanju brzine modalna disperzija. Ukratko, suština je sledeća: kada lasersko zračenje uđe u jezgro vlakna, signal se prenosi kroz njega u obliku odvojenih modova (otprilike: zraci svetlosti. Ali u stvari, različite spektralne komponente ulaznog signala) Štaviše , "zrake" ulaze ispod različitim uglovima, pa je vrijeme širenja energije pojedinih modova različito. Ovo je ilustrovano na donjoj slici.

Ovdje su prikazana 3 profila prelamanja: stepenasti i gradijent za višemodna vlakna i stepenasti za single mod. Vidi se da se u multimodnim vlaknima svjetlosni modovi šire različitim putevima, ali, zbog konstantnog indeksa prelamanja jezgre, ISTOM brzinom. Oni načini koji su primorani da prate isprekidanu liniju dolaze kasnije od onih koji prate pravu liniju. Stoga je originalni signal rastegnut u vremenu. Druga stvar je sa profilom gradijenta, oni modovi koji su nekada išli u centru usporavaju, a modovi koji su išli po izlomljenom putu, naprotiv, ubrzavaju. To je zato što indeks loma jezgre sada nije konzistentan. Parabolično se povećava od rubova prema centru. To vam omogućava da povećate brzinu prijenosa i dobijete prepoznatljiv signal na prijemu.

Primjena optičkih vlakana

Osim toga, glavni kablovi sada gotovo svi dolaze sa disperzijom koja nije pomaknuta od nule, što omogućava korištenje spektralnog multipleksiranja s podjelom valova (WDM) na ovim kablovima bez potrebe zamjene kabela.

A pri izgradnji pasivnih optičkih mreža često se koristi višemodna vlakna.

Hvala na konstruktivnoj kritici.

PS ako je zanimljivo, onda mogu postojati članci o - disperziji - vrstama vlakana optički kablovi(ne vlakna) - prenosni sistemi koji se koriste za wdm/dwdm sabijanje. - postupak spajanja optičkih vlakana. i vrste čipsa. Tagovi:

• optičko vlakno
• optičko vlakno
• vlakna
• disperzija

www.habr.com

Razlika između jednomodnih i višemodnih optičkih kablova

Početna / Članci / Razlika između jednomodnih i višemodnih optičkih kablova

Postoje dvije vrste kablova u optičkim komunikacijskim linijama. Naime: optički kabel je višemodni i, shodno tome, jednomodni.

Kao što ime govori, po arhitekturi single mode kabl ne dozvoljava da više od jednog zraka prođe kroz njega - modovi. Dakle, razlika između monomodnih i multimodnih optičkih kablova leži u načinu na koji se optičko zračenje širi kroz njih. Veličina jezgre vlakna je najznačajnija karakteristika koja može uticati na to da li ćete kupiti jednomodni optički kabel ili bilo koji drugi.

Manji prečnik jezgre obezbeđuje manju modalnu disperziju, a kao rezultat, mogućnost prenosa informacija na velike udaljenosti bez upotrebe rutera, repetitora i repetitora. Negativan faktor je da su jednomodna vlakna i elektronske komponente koje prenose, primaju i transformišu podatke, kao i održavanje tehničkih karakteristika optičkih kablova, veoma skupe.

U pogledu specifičnih dimenzija, jednomodno vlakno ima vrlo tanku jezgru prečnika 10 µm ili manje. Širina pojasa kabla varira od 10 Gbps i više.

Višemodni optički kabl

Za razliku od jednomodnog kabla, višemodni kabl vam omogućava da prođete n-ti broj modova kroz sebe. Takav provodnik može sadržavati više od jedne nezavisne svjetlosne putanje. Međutim, veličina prečnika jezgre čini da je veća verovatnoća da će se svetlost reflektovati od površine spoljne obloge jezgra, a to zauzvrat povećava modalnu disperziju. Rasipanje zraka u kablu dovodi do smanjenja udaljenosti prijenosa signala i potrebe za povećanjem broja repetitora.

Svaki inženjer koji je završio dizajn vlakna, kao krajnjeg rezultata u mreži, dobiće brzinu prijenosa podataka od 2,5 Gbps. Ponovo se postavlja pitanje: "Ako kupim optički kabl, koji da odaberem?" Sve zavisi od tehničkih parametara i potreban kvalitet veze. Na primjer, možete kupiti optički kabel od 8 vlakana. U takvom vodiču, kao što je naznačeno, nalazi se 8 vlakana, koja se nalaze u središnjem modulu.

www.volioptika.ru

Kompjuterski blog

Optički kabel je tanko fleksibilno vlakno koje omogućava prijenos svjetlosti na velike udaljenosti zbog efekta unutrašnja refleksija zrake sa zidova školjke. Danas se optički kabel proizvodi prema dvije tehnologije - jednomodnoj i višemodnoj. O tome kako se jednomodni optički kabel razlikuje od višemodnog i o tome će se dalje raspravljati.

Princip rada

Jednomodni optički kabel je posebno dizajniran da nosi jedan "mod" ili jedan snop svjetlosti. U isto vrijeme, višemodni optički kabel omogućava vam da istovremeno prenosite nekoliko "moda" ili zraka, od kojih se svaki reflektira unutar kabela pod vlastitim kutom prelamanja.

Geometrijske razlike

Višemodni i monomodni optički kabl imaju značajne razlike koje su vidljive golim okom. Višemodni kabl ima jezgro za prenos signala prečnika najmanje 62,5 mikrona. Jednomodni kabl je tanji i ima jezgro od 8 do 10 mikrona u prečniku. Moderne mrežne kartice opremljene su optičkim priključkom i nekoliko mrežnih kartica se instalira na servere odjednom s podrškom za direktno povezivanje jednomodnog ili višemodnog kabela preko posebnog konektora.

Razlike u propusnosti

Višemodno optičko vlakno ima propusni opseg do nekoliko stotina MHz po kilometru. Zbog svojih svojstava, multimodni kabel je sposoban za prijenos podataka na udaljenosti do 10 milja, a može koristiti relativno jeftine optičke repetitore (primopredajnike signala) za povećanje udaljenosti prijenosa podataka. Saznajte više o tome kako funkcionira optička mreža u našem novom članku.

Istovremeno, jednomodni kabel može prenositi podatke preko 10 km, ali mora koristiti zračenje skupe laserske diode čvrstog stanja ili drugih monomodnih emitera. Takva dioda se obično sastoji od dva emitivna modula koji formiraju zajednički svjetlosni tok s podacima u jednom smjeru. Odašiljači montirani na jednomodnom optičkom kablu obično koštaju četiri puta ili više od sličnih uređaja za prenošenje višemodnih signala.

pcnotes.com

Singlemode ili multimode, koji kabel da odaberem? šta je bolje?

Prilikom odgovora na pitanje koji je optički kabl bolji single-mode ili multi-mode, ne mogu postojati dva mišljenja. By tehničke specifikacije i performanse - jednomodni optički kabl je bolji od višemodnog. Omogućava vam prijenos velikih količina podataka na velike udaljenosti (do 40 km za 10GBASE i 40GBASE aplikacije). Stoga je cijena jednomodnog kabela (i opreme za prijenos podataka preko njega) veća od cijene višemodnog kabela.

Ali ipak, koji optički kabel odabrati za određeni zadatak? Ispod su nekoliko praktični saveti, na šta se možete fokusirati pri odabiru vrste kabla:

• prije svega, gledamo vrstu aktivne opreme koja se koristi i zahtjeve (uključujući projektni zadatak) IT usluge korisnika ili operativne organizacije. i striktno se pridržavati preporuka proizvođača aktivne opreme ili kupca pri odabiru vrste kabla i druge optičke opreme;
• ako je potrebno položiti kabl na udaljenosti većoj od 500 m (prvenstveno za backbone veze između udaljenih velikih čvorova) i za prijenos velike količine podataka koristimo samo jednomodni optički kabel;
• za prijenos podataka unutar iste zgrade između unakrsnih i serverskih prostorija na različitim spratovima ili u različitim zgradama, često ima smisla koristiti višemodni kabl. Jeftiniji je i manje zahtjevan u pogledu broja okreta / spusta i njihovog radijusa;
• pa u onim situacijama kada nema dovoljno informacija o aktivnoj opremi koja se koristi, dužini magistralnih vodova i drugim tehničkim podacima - koristite jednomodni kabel. Definitivno ne možete pogriješiti!

Osim toga, ne treba zaboraviti da se za svaku primjenu u optičkoj mreži preporučuje polaganje dva vlakna i osigurati 100% redundantnost optičkih vlakana (na primjer, ako planirate prenijeti podatke preko optike lokalna mreža(1), telefoniju (2) i video nadzor (3), tada broj vlakana u kablu treba da bude 3*2*100% rezerva=12 vlakana).

Postoje dvije vrste kablova u optičkim komunikacijskim linijama. Naime: optički kabel je višemodni i, shodno tome, jednomodni.

Kao što naziv implicira, monomodna kablovska arhitektura ne dozvoljava da više od jednog snopa - moda - prođe kroz sebe. Dakle, razlika između monomodnih i multimodnih optičkih kablova leži u načinu na koji se optičko zračenje širi kroz njih. Veličina jezgre vlakna je najznačajnija karakteristika koja može utjecati na to da li ćete kupiti jednomodni optički kabel ili bilo koji drugi.

Manji prečnik jezgre obezbeđuje manju modalnu disperziju, a kao rezultat - mogućnost prenošenja informacija na velike udaljenosti bez upotrebe rutera, repetitora i repetitora. Sa negativne strane, jednomodno vlakno i elektronske komponente koje prenose, primaju i transformišu podatke i održavaju performanse optičkih kablova su veoma skupi.

U pogledu specifičnih dimenzija, jednomodno vlakno ima vrlo tanku jezgru prečnika 10 µm ili manje. Širina pojasa kabla varira od 10 Gbps i više.

Višemodni optički kabl

Za razliku od jednomodnog kabla, višemodni kabl vam omogućava da prođete n-ti broj modova kroz sebe. Takav provodnik može sadržavati više od jedne nezavisne svjetlosne putanje. Međutim, veličina prečnika jezgre čini da je veća verovatnoća da će se svetlost reflektovati od površine spoljne obloge jezgra, a to zauzvrat povećava modalnu disperziju. Rasipanje zraka u kablu dovodi do smanjenja udaljenosti prijenosa signala i potrebe za povećanjem broja repetitora.

Svaki inženjer koji je završio dizajn vlakna, kao krajnjeg rezultata u mreži, dobiće brzinu prijenosa podataka od 2,5 Gbps. Ponovo se postavlja pitanje: „Ako kupim optički kabl, koji da odaberem?“ Sve ovisi o tehničkim pokazateljima i potrebnoj kvaliteti komunikacije. Na primjer, možete kupiti optički kabel od 8 vlakana. U takvom vodiču, kao što je naznačeno, ima 8 vlakana, koja se nalaze u središnjem modulu.