Kabel optyczny wielomodowy i jednomodowy, różnice, zastosowanie. Światłowód jednomodowy i wielomodowy: różnice i zasady wyboru

Pomimo ogromnej różnorodności kabli światłowodowych, włókna w nich są prawie takie same. Co więcej, producentów samych włókien jest znacznie mniej (najbardziej znani są Corning, Lucent i Fujikura) niż producentów kabli.

Ze względu na rodzaj konstrukcji, a właściwie wielkość rdzenia, światłowody dzielimy na jednomodowe (OM) i wielomodowe (MM). Ściśle mówiąc, pojęcia te powinny być stosowane w odniesieniu do konkretnej stosowanej długości fali, ale po rozważeniu rysunku 8.2 staje się jasne, że na obecnym etapie rozwoju technologii nie można tego brać pod uwagę.

Ryż. 8.3. Światłowody jednomodowe i wielomodowe

W przypadku światłowodu wielomodowego średnica rdzenia (zwykle 50 lub 62,5 µm) jest prawie dwa rzędy wielkości większa niż długość fali światła. Oznacza to, że światło może podróżować przez światłowód kilkoma niezależnymi ścieżkami (modami). W tym przypadku oczywiste jest, że różne tryby mają różne długości, a sygnał w odbiorniku będzie w czasie zauważalnie „zamazany”.

Z tego powodu światłowody schodkowe typu podręcznikowego (opcja 1), o stałym współczynniku załamania (stała gęstość) na całym przekroju rdzenia, nie były od dawna stosowane ze względu na dużą dyspersję modalną.

Zostało zastąpione włóknem gradientowym (opcja 2), które ma nierówną gęstość materiału rdzenia. Rysunek wyraźnie pokazuje, że długości ścieżek promieni są znacznie skrócone dzięki wygładzaniu. Chociaż promienie przemieszczające się dalej od osi światłowodu pokonują duże odległości, mają również dużą prędkość propagacji. Dzieje się tak, ponieważ gęstość materiału od środka do promienia zewnętrznego zmniejsza się zgodnie z prawem parabolicznym. Im szybciej rozchodzi się fala świetlna, tym mniejsza jest gęstość ośrodka.

W rezultacie dłuższe trajektorie są kompensowane więcej prędkości. Przy dobrym doborze parametrów możliwe jest zminimalizowanie różnicy w czasie propagacji. W związku z tym dyspersja międzymodowa włókna stopniowanego będzie znacznie mniejsza niż w przypadku włókna o stałej gęstości rdzenia.

Jednak bez względu na to, jak zbalansowane są gradientowe włókna wielomodowe, problem ten można całkowicie wyeliminować jedynie poprzez zastosowanie włókien o odpowiednio małej średnicy rdzenia. W którym, przy odpowiedniej długości fali, propaguje się pojedyncza wiązka.

W rzeczywistości powszechne jest włókno o średnicy rdzenia 8 mikronów, co jest wystarczająco zbliżone do powszechnie stosowanej długości fali 1,3 mikrona. Dyspersja międzyczęstotliwościowa z nieidealnym źródłem promieniowania pozostaje, ale jej wpływ na transmisję sygnału jest setki razy mniejszy niż intermod lub materiał. W związku z tym przepustowość kabla jednomodowego jest znacznie większa niż w przypadku kabla wielomodowego.

Jak to często bywa, bardziej wydajny rodzaj włókna ma swoje wady. Przede wszystkim jest to oczywiście wyższy koszt, ze względu na koszt komponentów i wymagania dotyczące jakości instalacji.

Patka. 8.1. Porównanie technologii jednomodowych i wielomodowych.

Opcje	Tryb pojedyńczy	Wielomodowy
Używane długości fal	1,3 i 1,5 µm	0,85 µm, rzadko 1,3 µm
Tłumienie, dB/km.	0,4 - 0,5	1,0 - 3,0
Typ nadajnika	laser, rzadko LED	Dioda LED
Grubość rdzenia.	8 µm	50 lub 62,5 µm
Koszt włókien i kabli.	Około 70% wielomodów	-
średni koszt konwerter skrętkowy Fast Ethernet.	$300	$100
Zasięg transmisji Fast Ethernet.	około 20 km	do 2 km
Zasięg transmisji specjalnie zaprojektowanych urządzeń Fast Ethernet.	ponad 100 km.	do 5 km
Możliwa szybkość transferu.	10 GB lub więcej.	do 1 GB. ograniczona długość
Obszar zastosowań.	telekomunikacja	sieci lokalne

światłowód ma dobre właściwości użytkowe i jest przeznaczony do szybkiej transmisji danych cyfrowych. Każdy kabel składa się z elementu przenoszącego światło otoczonego osłoną tłumika, którego zadaniem jest utworzenie granicy pomiędzy mediami i uniemożliwienie przepływu poza kabel. Oba elementy wykonane są na bazie szkła kwarcowego: natomiast rdzeń ma wyższy współczynnik załamania. Dzięki temu gwarantowana jest jakość transmisji sygnału.

jednomodowy i kabel wielomodowy wykonane są z surowców o podobnym składzie, ale różniących się znacznie właściwościami technicznymi. Amortyzator dla obu opcji jest taki sam - 125 mikronów.

Ale ich rdzenie są różne: 9 mikronów - dla jednomodowych, 50 lub 62,5 mikronów - dla wielomodowych.

Zrozumienie typów światłowodów pomaga w dokładnym doborze opcji, która w opłacalny sposób zapewni odpowiednią przepustowość kanału.

Cechy kabla jednomodowego

Tutaj przejście promieni jest uważane za stabilne, ich trajektoria pozostaje niezmieniona, plus fakt, że sygnał a priori nie podlega silnym zniekształceniom. W takim włóknie realizowany jest schodkowy profil refrakcyjny. Do transmisji wykorzystywane jest specjalnie dostrojone źródło laserowe, dane są przesyłane na wiele kilometrów bez żadnych przerw: nie ma rozproszenia jako takiego.
Wśród negatywnych punktów: takie włókno jest stosunkowo krótkotrwałe w porównaniu do konkurenta, drogie w utrzymaniu - wymaga potężnego sprzętu, który wymaga strojenia.

Kabel jednomodowy jest zawsze priorytetem, jeśli chodzi o transmisję z prędkością powyżej 10 Gb/s.

Główne odmiany

1. Z przesunięciem dyspersji wiązki;
2. Z przesunięciem minimalna długość fale;
3. Z niezerową dyspersją promieni.

Cechy kabla wielomodowego

Jako urządzenie końcowe stosuje się konwencjonalną diodę LED, która nie wymaga poważnej konserwacji i kontroli, w wyniku czego zużycie światłowodu jest zmniejszone: żywotność jest zauważalnie dłuższa.

Kabel wielomodowy jest tańszy w utrzymaniu, choć nieco droższy, zapewnia wysoka jakość transmisja z prędkością do 10 Gb/s, pod warunkiem, że długość linii nie przekracza 550 metrów.

Możesz dowiedzieć się o budowie światłowodu z wideo:

Po podłączeniu w zakresie 1 Gb/s światłowód OM4 nadaje się na duże odległości - do 1,1 km². Wielordzeniowy ma znaczący wskaźnik tłumienia: w obszarze 15 dB/km.

Główne typy światłowodów

schodkowe włókno

Wykonany jest przy użyciu prostszej technologii. Ze względu na zgrubne przetwarzanie rozpraszania nie może stabilizować dyspersji przy superprędkościach, dlatego ma ograniczony zakres Aplikacje.

włókno gradientowe

Charakteryzuje się niskim rozpraszaniem wiązki, współczynnik załamania jest rozłożony gładko.

Ciekawe wideo o kablu światłowodowym, zobacz wideo poniżej:

Zastosowanie kabli jednomodowych i wielomodowych

W wielu branżach istnieją tradycje i standardy, które zalecają użycie tego lub innego rodzaju kabla.

Kabel jednomodowy Stosowany jest zawsze w transoceanicznych, morskich, magistralnych liniach komunikacyjnych o znacznej długości.

W sieciach dostawcy w celu zapewnienia dostępu do Internetu. W systemach przetwarzania związanych z centrami danych.

Kabel wielomodowy znajduje zastosowanie w sieciach danych w budynkach i między budynkami. W systemach FTTD.

Każdy rodzaj FOCL wymaga ostrożna postawa i regularną diagnostykę serwisową. Aby uzyskać pełne raporty, stosowane są precyzyjne reflektometry, które mogą wykryć nawet niewielkie straty sygnału.

W światłowodowych liniach komunikacyjnych występują dwa rodzaje kabli. Mianowicie: kabel światłowodowy jest wielomodowy i odpowiednio jednomodowy.

Jak sama nazwa wskazuje, architektura kabla jednomodowego nie pozwala na przejście więcej niż jednej wiązki – jednego modu – przez siebie. Zatem różnica między kablami optycznymi jednomodowymi i wielomodowymi polega na sposobie, w jaki propaguje się przez nie promieniowanie optyczne. Rozmiar rdzenia światłowodu jest najważniejszą cechą, która może mieć wpływ na to, czy kupujesz jednomodowy kabel optyczny, czy jakikolwiek inny.

Mniejsza średnica rdzenia zapewnia mniejszą dyspersję modalną, a co za tym idzie - możliwość przesyłania informacji na duże odległości bez użycia routerów, repeaterów i repeaterów. Czynnik ujemny jest to, że światłowód jednomodowy i komponenty elektroniczne, które przesyłają, odbierają i przekształcają dane, a także zachowują parametry techniczne kabli optycznych, są bardzo drogie.

Pod względem wymiarów światłowód jednomodowy ma bardzo cienki rdzeń o średnicy 10 µm lub mniejszej. Pasmo kabel waha się od 10 Gb/s i więcej.

Wielomodowy kabel optyczny

W przeciwieństwie do kabla jednomodowego, kabel wielomodowy umożliwia przejście przez siebie n-tej liczby trybów. Taki przewodnik może zawierać więcej niż jedną niezależną ścieżkę światła. Jednak wielkość średnicy rdzenia sprawia, że ​​jest bardziej prawdopodobne, że światło będzie odbijane od powierzchni zewnętrznej powłoki rdzenia, a to z kolei zwiększa dyspersję modalną. Rozpraszanie wiązki w kablu prowadzi do zmniejszenia odległości transmisji sygnału i konieczności zwiększenia liczby repeaterów.

Każdy inżynier, który ukończył projekt światłowodu, w efekcie końcowym w sieci otrzyma szybkość transmisji danych 2,5 Gb/s. Ponownie pojawia się pytanie: „Jeśli kupię kabel światłowodowy, to który powinienem wybrać?” Wszystko zależy od parametrów technicznych i wymagana jakość znajomości. Na przykład możesz kupić 8-włóknowy kabel optyczny. W takim przewodniku, jak wskazano, znajduje się 8 włókien, które znajdują się w module centralnym.

Światłowód jest de facto standardem w budowie szkieletowych sieci komunikacyjnych. Długość światłowodowych linii komunikacyjnych w Rosji z dużymi operatorami telekomunikacyjnymi sięga >50 tys. km. Dzięki błonnikowi mamy wszystkie zalety w komunikacji, których wcześniej nie było. Spróbujmy więc rozważyć bohatera okazji – światłowód. W artykule postaram się napisać po prostu o światłowodach, bez matematycznych obliczeń iz prostymi ludzkimi wyjaśnieniami. Artykuł ma charakter czysto wprowadzający, tj. nie zawiera unikalnej wiedzy, wszystko, co zostanie opisane, można znaleźć w kilku książkach, jednak nie jest to kopia-wklej, a wyciśnięcie z „góry” informacji, tylko esencja.

Klasyfikacja

Najczęściej włókna dzieli się na 2 typ ogólnyświatłowody 1. Włókna wielomodowe 2. Włókna jednomodowe Wyjaśnijmy na poziomie „domowym”, że istnieją jednomodowe i wielomodowe. Wyobraź sobie hipotetyczny system transmisji z podłączonym do niego włóknem. Musimy przesłać informacje binarne. Impulsy elektryczne nie rozchodzą się w światłowodzie, ponieważ jest on dielektrykiem, więc będziemy przekazywać energię światła. Aby to zrobić, potrzebujemy źródła energii świetlnej. Mogą to być diody LED i lasery. Teraz wiemy, że jako nadajnika używamy światła. Zastanówmy się, w jaki sposób światło jest wprowadzane do światłowodu: 1) Promieniowanie świetlne ma swoje własne widmo, więc jeśli rdzeń światłowodu jest szeroki (jest to światłowód wielomodowy), to do rdzenia wejdzie więcej składowych widmowych światła.

Na przykład przepuszczamy światło o długości fali 1300nm (na przykład), rdzeń multimodu jest szeroki, wtedy fale mają więcej ścieżek propagacji. Każda taka ścieżka to mod

2) Jeżeli rdzeń jest mały (światłowód jednomodowy), to ścieżki propagacji fal są odpowiednio zmniejszone. A ponieważ dodatkowe mody znacznie mniej, wtedy nie będzie dyspersji modalnej (więcej o tym poniżej). Jest to główna różnica między światłowodami wielomodowymi i jednomodowymi.

Dziękuję, tegger, hazanko za komentarze.

Z kolei wielomodowe dzieli się na włókna ze schodkowym współczynnikiem załamania światła (włókno wielomodowe ze schodkowym indeksem) oraz z gradientem (wskaźnik stopniowany m / włókno modowe).

Jednomodowe dzielą się na schodkowe, standardowe (światłowód standardowy), z przesuniętą dyspersją (z przesuniętą dyspersją) i niezerową dyspersją przesuniętą (niezerową z przesuniętą dyspersją)

Konstrukcja światłowodu

Każde włókno składa się z rdzenia i płaszcza o różnych współczynnikach załamania. Rdzeń (będący głównym nośnikiem energii sygnału świetlnego) wykonany jest z optycznie gęstszego materiału, powłoka z mniej gęstego materiału. Na przykład wpis 50/125 wskazuje, że średnica rdzenia wynosi 50 mikronów, a powłoka 125 mikronów. Średnice rdzenia równe 50 μm i 62,5 μm to oznaki światłowodów wielomodowych, a odpowiednio 8-10 μm jednomodowych. Powłoka z reguły ma zawsze średnicę 125 μm.

Jak widać średnica rdzenia światłowodu jednomodowego jest znacznie mniejsza niż średnica światłowodu wielomodowego. Mniejsza średnica rdzenia umożliwia zmniejszenie dyspersji modalnej (co być może zostanie zapisane w osobny artykuł, a także kwestie propagacji światła we włóknie) i odpowiednio zwiększyć zasięg transmisji. Jednak włókna jednomodowe zastąpiłyby wówczas włókna wielomodowe ze względu na lepsze właściwości „transportowe”, gdyby nie konieczność stosowania drogich laserów o wąskim widmie emisyjnym. Włókna wielomodowe wykorzystują diody LED o bardziej rozproszonym spektrum.

Dlatego w przypadku tanich rozwiązań optycznych, takich jak sieci ISP LAN, zdarzają się aplikacje wielotrybowe.

Profil współczynnika załamania

Cały taniec z tamburynem na włóknie w celu zwiększenia szybkości transmisji odbywał się wokół profilu współczynnika załamania światła. Ponieważ głównym czynnikiem ograniczającym wzrost prędkości jest dyspersja modalna. Krótko mówiąc, istota jest następująca: kiedy promieniowanie laserowe wchodzi do rdzenia światłowodu, sygnał jest przez niego przesyłany w postaci oddzielnych modów (w przybliżeniu: promieni światła, ale w rzeczywistości różnych składowych spektralnych sygnału wejściowego). , „promienie” wpisz poniżej różne kąty, a więc czas propagacji energii poszczególnych modów jest inny. Ilustruje to poniższy rysunek.

Wyświetlane są tutaj 3 profile refrakcji: schodkowy i gradientowy dla światłowodu wielomodowego oraz schodkowy dla jednomodowego. Widać, że we włóknach wielomodowych mody światła rozchodzą się różnymi drogami, ale ze względu na stały współczynnik załamania rdzenia z tą samą prędkością. Te tryby, które są zmuszone podążać linią przerywaną, pojawiają się później niż te, które podążają linią prostą. Dlatego oryginalny sygnał jest rozciągnięty w czasie. Inną rzeczą jest profil gradientu, te tryby, które kiedyś szły w centrum, zwalniają, a tryby, które szły po zerwanej ścieżce, wręcz przeciwnie, przyspieszają. Dzieje się tak, ponieważ współczynnik załamania rdzenia jest teraz niespójny. Zwiększa się parabolicznie od brzegów w kierunku środka. Pozwala to zwiększyć prędkość transmisji i uzyskać rozpoznawalny sygnał w odbiorze.

Zastosowania światłowodów

Ponadto, prawie wszystkie kable szkieletowe mają obecnie niezerową dyspersję przesuniętą, co pozwala na stosowanie w tych kablach multipleksowania z podziałem fali spektralnej (WDM) bez konieczności wymiany kabla.

A przy budowie pasywnych sieci optycznych często stosuje się światłowód wielomodowy.

Dziękuję za konstruktywną krytykę.

PS W razie zainteresowania mogą pojawić się artykuły na temat - dyspersji - rodzajów kabli światłowodowych (nie światłowodów) - systemów transmisyjnych stosowanych do zagęszczania wdm/dwdm. - procedura łączenia światłowodów. i rodzaje żetonów. Tagi:

• światłowód
• światłowód
• błonnik
• dyspersja

www.habr.com

Różnica między jedno- i wielomodowymi kablami optycznymi

Strona główna / Artykuły / Różnica między jedno- i wielomodowymi kablami optycznymi

W światłowodowych liniach komunikacyjnych występują dwa rodzaje kabli. Mianowicie: kabel światłowodowy jest wielomodowy i odpowiednio jednomodowy.

Jak sama nazwa wskazuje, architektura kabla jednomodowego nie pozwala na przejście więcej niż jednej wiązki – jednego modu. Zatem różnica między kablami optycznymi jednomodowymi i wielomodowymi polega na sposobie, w jaki propaguje się przez nie promieniowanie optyczne. Rozmiar rdzenia światłowodu jest najważniejszą cechą, która może mieć wpływ na to, czy kupujesz jednomodowy kabel optyczny, czy jakikolwiek inny.

Mniejsza średnica rdzenia zapewnia mniejszą dyspersję modalną, a co za tym idzie możliwość przesyłania informacji na duże odległości bez użycia routerów, repeaterów i repeaterów. Z drugiej strony światłowód jednomodowy i komponenty elektroniczne, które przesyłają, odbierają i przekształcają dane, a także utrzymują wydajność kabli optycznych, są bardzo drogie.

Pod względem wymiarów światłowód jednomodowy ma bardzo cienki rdzeń o średnicy 10 µm lub mniejszej. Przepustowość kabla waha się od 10 Gb/s i więcej.

Wielomodowy kabel optyczny

W przeciwieństwie do kabla jednomodowego, kabel wielomodowy umożliwia przejście przez siebie n-tej liczby trybów. Taki przewodnik może zawierać więcej niż jedną niezależną ścieżkę światła. Jednak wielkość średnicy rdzenia sprawia, że ​​jest bardziej prawdopodobne, że światło będzie odbijane od powierzchni zewnętrznej powłoki rdzenia, a to z kolei zwiększa dyspersję modalną. Rozpraszanie wiązki w kablu prowadzi do zmniejszenia odległości transmisji sygnału i konieczności zwiększenia liczby repeaterów.

Każdy inżynier, który ukończył projekt światłowodu, w efekcie końcowym w sieci otrzyma szybkość transmisji danych 2,5 Gb/s. Ponownie pojawia się pytanie: „Jeśli kupię kabel światłowodowy, to który powinienem wybrać?” Wszystko zależy od wskaźników technicznych i wymaganej jakości komunikacji. Na przykład możesz kupić 8-włóknowy kabel optyczny. W takim przewodniku, jak wskazano, znajduje się 8 włókien, które znajdują się w module centralnym.

www.volioptika.ru

Blog komputerowy

Kabel optyczny to cienkie, elastyczne włókno, które dzięki efektowi umożliwia przesyłanie światła na duże odległości wewnętrzne odbicie promienie ze ścian muszli. Obecnie kabel optyczny jest produkowany według dwóch technologii - jednomodowej i wielomodowej. O tym, czym kabel optyczny jednomodowy różni się od wielomodowego, co zostanie omówione dalej.

Zasada działania

Kabel optyczny jednomodowy jest specjalnie zaprojektowany do przenoszenia jednego „modu” lub jednej wiązki światła. Jednocześnie wielomodowy kabel optyczny umożliwia jednoczesne przesyłanie kilku „modów” lub wiązek, z których każdy jest ponownie odbijany wewnątrz kabla pod własnym kątem załamania.

Różnice geometryczne

Kabel optyczny wielomodowy i jednomodowy mają znaczne różnice, które są widoczne gołym okiem. Kabel wielomodowy ma rdzeń przenoszący sygnał o średnicy co najmniej 62,5 mikrona. Kabel jednomodowy jest cieńszy i ma rdzeń o średnicy od 8 do 10 mikronów. Nowoczesne karty sieciowe są wyposażone w port optyczny, a na serwerach instalowanych jest jednocześnie kilka kart sieciowych z obsługą bezpośredniego podłączenia kabla jednomodowego lub wielomodowego przez specjalne złącze.

Różnice w przepustowości

Światłowód wielomodowy ma przepustowość do kilkuset MHz na kilometr. Ze względu na swoje właściwości, kabel wielomodowy jest w stanie przesyłać dane na odległość do 10 mil i może wykorzystywać stosunkowo niedrogie wzmacniacze optyczne (nadajniki sygnału) w celu zwiększenia odległości transmisji danych. Dowiedz się więcej o działaniu sieci światłowodowej z naszego nowego artykułu.

Jednocześnie kabel jednomodowy może przesyłać dane na odległość 10 km, ale musi wykorzystywać promieniowanie z drogiej półprzewodnikowej diody laserowej lub innych emiterów jednomodowych. Taka dioda zwykle składa się z dwóch modułów emitujących, które tworzą wspólny strumień świetlny z danymi w jednym kierunku. Nadajniki zamontowane na jednomodowym kablu optycznym zazwyczaj kosztują cztery lub więcej razy więcej niż porównywalne urządzenia do przekazywania sygnałów wielomodowych.

pcnotes.com

Jednomodowy czy wielomodowy, który kabel wybrać? Co lepsze?

Odpowiadając na pytanie, który kabel optyczny jest lepszy jednomodowy czy wielomodowy, nie może być dwóch opinii. Za pomocą Specyfikacja techniczna i wydajność - jednomodowy kabel optyczny jest lepszy niż wielomodowy. Umożliwia przesyłanie dużych ilości danych na duże odległości (do 40 km dla aplikacji 10GBASE i 40GBASE). Dlatego koszt kabla jednomodowego (i sprzętu do transmisji danych przez niego) jest wyższy niż kabla wielomodowego.

Ale jaki kabel optyczny wybrać do konkretnego zadania? Poniżej kilka praktyczne porady, na czym możesz się skupić przy wyborze typu kabla:

• przede wszystkim przyglądamy się rodzajowi używanego sprzętu aktywnego oraz wymaganiom (m.in zakres zadań) usługi informatyczne klienta lub organizacji operacyjnej. i ściśle przestrzegać zaleceń producenta sprzętu aktywnego lub klienta przy wyborze rodzaju kabla i innego sprzętu optycznego;
• jeśli konieczne jest ułożenie kabla na dystansie większym niż 500 m (przede wszystkim dla połączeń szkieletowych pomiędzy odległymi dużymi węzłami) oraz do przesyłania dużej ilości danych, używamy tylko jednomodowego kabla optycznego;
• aby przesyłać dane w tym samym budynku między salami krzyżowymi i serwerowniami na różnych piętrach lub w różnych budynkach, często sensowne jest użycie kabla wielomodowego. Jest tańszy i mniej wymagający pod względem liczby zakrętów/zjazdów oraz ich promienia;
• cóż, w tych sytuacjach, w których nie ma wystarczające informacje o używanym sprzęcie aktywnym, długości linii miejskich i innych danych technicznych - użyj kabla jednomodowego. Na pewno nie możesz się pomylić!

Ponadto nie zapominajmy, że dla każdej aplikacji w sieci światłowodowej zaleca się ułożenie dwóch włókien i zapewnienie 100% rezerwy światłowodów (np. jeśli planujesz transmisję LAN (1), telefonia (2) i danych monitoringu wizyjnego za pośrednictwem optyki (3), to ilość włókien w kablu powinna wynosić 3*2*100% rezerwy=12 włókien).

Światłowód(znany jako światłowód) to zasadniczo inny typ kabla w porównaniu z dwoma typami kabla elektrycznego lub miedzianego. Informacje z niego przekazywane są nie za pomocą sygnału elektrycznego, ale za pomocą światła. Jej głównym elementem jest przezroczyste włókno szklane, przez które światło przechodzi na duże odległości (do kilkudziesięciu kilometrów) z niewielkim tłumieniem.

Ryż. 1. Światłowód. Struktura

Konstrukcja kabla światłowodowego jest bardzo prosta i podobna do konstrukcji koncentrycznego kabla elektrycznego (rysunek 1). Jedynie zamiast centralnego przewodu miedzianego stosuje się tu cienkie (około 1 - 10 półciemne średnicy) włókno szklane (3), a zamiast izolacji wewnętrznej stosuje się osłonę szklaną lub plastikową (2), która nie przepuszcza światła wyjść poza włókno szklane. W tym przypadku rozmawiamy o reżimie tzw. całkowitego wewnętrznego odbicia światła od granicy dwóch substancji o różnych współczynnikach rozbicia (dla szklanej powłoki współczynnik rozbicia jest znacznie niższy niż dla włókna centralnego). Metalowa osłona kabla jest zwykle pomijana, ponieważ nie jest tu potrzebne ekranowanie przed zewnętrznymi przeszkodami elektromagnetycznymi. Czasami jednak jest nadal używany do mechanicznej ochrony przed środowisko(taki kabel jest czasem nazywany opancerzonym, może łączyć kilka kabli światłowodowych pod jedną osłoną).

Światłowód posiada wyjątkowe cechy w zakresie bezpieczeństwa i tajności przesyłanych informacji. W zasadzie żadne zewnętrzne przeszkody elektromagnetyczne nie są w stanie zniekształcić sygnału świetlnego, a sam sygnał nie generuje zewnętrznego promieniowania elektromagnetycznego. Podłączenie do tego typu kabla w celu nieautoryzowanego słuchania sieci jest prawie niemożliwe, ponieważ naruszona jest integralność kabla. Teoretycznie przepustowość takiego kabla sięga 10 12 Hz, czyli 1000 GHz, czyli nieporównywalnie więcej niż w przypadku kabli elektrycznych. Koszt kabla światłowodowego stale spada i maleje ten moment w przybliżeniu równa się kosztowi cienkiego kabla koncentrycznego.

Typowa wielkość tłumienia sygnału w kablach światłowodowych przy częstotliwościach używanych w sieci lokalne, waha się od 5 do 20 dB / km, co w przybliżeniu odpowiada wydajności kabli elektrycznych przy niskich częstotliwościach. Natomiast w przypadku kabla światłowodowego wraz ze wzrostem częstotliwości nadawanego sygnału tłumienie wzrasta bardzo nieznacznie, a przy wysokich częstotliwościach (zwłaszcza powyżej 200 MHz) jego przewaga nad kablem elektrycznym jest niepodważalna, po prostu ma brak konkurentów.

Wady kabla światłowodowego

Najważniejszym z nich jest duża złożoność instalacji (z instalacja kabla światłowodowego separacja wymaga dokładności mikronowej, tłumienie w separacji silnie zależy od dokładności włókna szklanego i stopnia jego wypolerowania). Do montażu separacji, spawania lub klejenia używa się specjalnego żelu, który ma taki sam współczynnik łamania światła jak włókno szklane. W każdym razie wymaga to wysoko wykwalifikowanego personelu i specjalnych narzędzi. Dlatego najczęściej kabel światłowodowy sprzedawany jest w postaci wstępnie pociętych kawałków o różnych długościach, na których obu końcach jest już zainstalowany wymagany rodzaj separacji. Warto pamiętać, że złej jakości ustawienie separacji drastycznie zmniejsza dopuszczalną długość kabla ze względu na tłumienie.

Trzeba też pamiętać, że zastosowanie kabla światłowodowego wymaga specjalnych odbiorników i nadajników optycznych, które zamieniają sygnały świetlne na sygnały elektryczne i odwrotnie, co czasami znacznie podnosi koszt całej sieci.

Kable światłowodowe umożliwiają rozgałęzienie sygnału (do tego celu produkowane są specjalne rozdzielacze pasywne ( łączniki) dla 2-8 kanałów), ale z reguły służą do transmisji danych tylko w jednym kierunku między jednym nadajnikiem a jednym odbiornikiem. W końcu każde rozgałęzienie nieuchronnie znacznie osłabia sygnał świetlny, a jeśli jest wiele rozgałęzień, to światło może po prostu nie docierać do końca sieci. Ponadto w rozdzielaczach występują straty wewnętrzne, więc całkowita moc sygnału na wyjściu jest mniejsza niż moc wejściowa.

Kabel światłowodowy jest mniej wytrzymały i elastyczny niż kabel elektryczny. Typowy dopuszczalny promień gięcia wynosi około 10 - 20 cm, przy mniejszych promieniach gięcia centralne włókno może pękać. Słabo toleruje rozciąganie kabli i mechaniczne, a także wpływy zgniatania.

Wrażliwy kabel światłowodowy oraz na promieniowanie jonizujące, dzięki któremu zmniejsza się przezroczystość włókna szklanego, czyli wzrasta tłumienie sygnału . ostre krople temperatury również negatywnie na to wpływają, włókno szklane może pękać.

Używaj kabla światłowodowego tylko w sieciach o topologii gwiazdy i pierścienia. W tym przypadku nie ma problemów z dopasowaniem i uziemieniem. Kabel zapewnia idealną izolację galwaniczną komputerów sieciowych. W przyszłości ten typ kabla prawdopodobnie wyprze kable elektryczne lub przynajmniej znacznie je pokona. Zasoby miedzi na planecie wyczerpują się, a surowca do produkcji szkła jest wystarczająco dużo.

Rodzaje kabli światłowodowych

1. wielomodowy lub wielomodowy kabel, tańszy, ale gorszej jakości;
2. tryb pojedyńczy kabel, droższy, ale ma najlepsza wydajność w porównaniu do pierwszego.

Istota rozbieżności między tymi dwoma typami sprowadza się do różnych sposobów przechodzenia promieni świetlnych w kablu.

Ryż. 2. Propagacja światła w kablu jednomodowym

W kablu jednomodowym prawie wszystkie wiązki poruszają się tą samą ścieżką, dzięki czemu docierają do odbiornika w tym samym czasie, a kształt sygnału prawie nie jest zniekształcony (rys. 2). Kabel jednomodowy ma centralną średnicę włókna około 1,3 µm i przepuszcza światło tylko na tej samej długości fali (1,3 µm). Rozproszenie i straty sygnału są bardzo małe, co pozwala na przesyłanie sygnałów na znacznie większą odległość niż w przypadku zastosowania kabla wielomodowego. W przypadku kabla jednomodowego stosuje się transceivery laserowe, które wykorzystują światło tylko o wymaganej długości fali. Takie nadajniki-odbiorniki są nadal stosunkowo drogie i nietrwałe. Jednak w przyszłości kabel jednomodowy powinien stać się głównym typem ze względu na jego doskonałą wydajność. Ponadto lasery są szybsze niż konwencjonalne diody LED. Tłumienie sygnału w kablu jednomodowym wynosi około 5 dB/km i można je nawet zmniejszyć do 1 dB/km.

Ryż. 3. Propagacja światła w kablu wielomodowym

W kablu wielomodowym trajektorie promieni świetlnych mają zauważalny rozrzut, w wyniku czego kształt sygnału na końcu odbiorczym kabla jest zniekształcony (rys. 3). Włókno środkowe ma średnicę 62,5 µm, a średnica zewnętrznej osłony wynosi 125 µm (czasami podaje się ją jako 62,5/125). Transmisja wykorzystuje konwencjonalną (nie laserową) diodę LED, co zmniejsza koszty i zwiększa żywotność transceiverów w porównaniu z kablem jednomodowym. Długość fali światła w kablu wielomodowym wynosi 0,85 µm, natomiast rozrzut długości fal wynosi około 30 – 50 nm. Dopuszczalna długość kabla wynosi 2 - 5 km.

Kabel wielomodowy- Jest to obecnie główny typ kabla światłowodowego, ponieważ jest tańszy i bardziej dostępny. Tłumienie w kablu wielomodowym jest większe niż w kablu jednomodowym i wynosi 5-20 dB/km.

Typowe opóźnienie dla najpopularniejszych kabli wynosi około 4-5 ns/m, co jest zbliżone do opóźnienia w kablach elektrycznych.
Kable światłowodowe, podobnie jak kable elektryczne, są dostępne w plenum oraz nieplenum.