Optiska fibrer. Klassificering. Skillnaden mellan multimode och single mode fiber

Trots det enorma utbudet av fiberoptiska kablar är fibrerna i dem nästan desamma. Dessutom finns det mycket färre tillverkare av fibrer själva (Corning, Lucent och Fujikura är de mest kända) än kabeltillverkare.

Beroende på typen av konstruktion, eller snarare beroende på kärnans storlek, delas optiska fibrer in i singelmode (OM) och multimode (MM). Strängt taget bör dessa termer användas i relation till den specifika våglängd som används.

I fallet med multimodfiber är kärndiametern (typiskt 50 eller 62,5 µm) nästan två storleksordningar större än ljusets våglängd. Detta innebär att ljus kan färdas genom en fiber längs flera oberoende vägar (moder). I det här fallet är det uppenbart att olika lägen har olika längd, och signalen vid mottagaren kommer att bli märkbart "utsmetad" med tiden.

På grund av detta har lärobokstypen av stegformade fibrer (alternativ 1), med ett konstant brytningsindex (konstant densitet) över hela tvärsnittet av kärnan, inte använts på länge på grund av den stora modala spridningen.

Den ersattes av en gradientfiber (alternativ 2), som har en ojämn densitet av kärnmaterialet. Figuren visar tydligt att strålarnas väglängder reduceras kraftigt på grund av utjämning. Även om strålarna som färdas längre från ljusledarens axel övervinner stora avstånd, har de också en hög utbredningshastighet. Detta sker på grund av att materialets densitet från mitten till den yttre radien minskar enligt en parabolisk lag. En ljusvåg fortplantar sig ju snabbare desto lägre densitet mediet har.

Som ett resultat kompenseras längre banor mer fart. Med ett bra urval av parametrar går det att minimera skillnaden i förökningstid. Följaktligen kommer intermodspridningen av en graderad fiber att vara mycket mindre än den för en fiber med konstant kärndensitet.
Men oavsett hur gradient-multimodfibrerna är balanserade, kan detta problem helt elimineras endast genom att använda fibrer med en tillräckligt liten kärndiameter. I vilken, vid lämplig våglängd, en enda stråle utbreder sig.

En fiber med en kärndiameter på 8 eller 9,5 mikron är faktiskt vanlig, vilket är tillräckligt nära den vanliga våglängden på 1,3 mikron. Interfrekvensspridning kvarstår med en icke-ideal strålningskälla, men dess effekt på signalöverföring är hundratals gånger mindre än intermod eller material. Följaktligen är bandbredden för en enkelmodskabel mycket större än för en multimodskabel.

Som ofta är fallet har den högre presterande fibertypen sina nackdelar. Först och främst är detta naturligtvis en högre kostnad, på grund av kostnaden för komponenter och kraven på installationens kvalitet.

Jämförelse av singlemode och multimode-teknologier.

alternativ	Singelläge	Multimode
Använda våglängder	1,3 och 1,5 µm	0,85 µm, sällan 1,3 µm
Dämpning, dB/km.	0,4 - 0,5	1,0 - 3,0
Typ av sändare	laser, sällan LED	Ljusdiod
Kärntjocklek.	8 eller 9,5 µm	50 eller 62,5 µm
Överföringsområde Fast Ethernet.	ca 20 km	upp till 2 km
Överföringssortiment av specialdesignade Fast Ethernet-enheter.	över 100 km.	upp till 5 km
Möjlig överföringshastighet.	10 GB eller mer.	upp till 1 GB. begränsad längd
Applikationsområde.	telekommunikation	lokala nätverk

Material tillhandahålls

Singlemode och multimode optisk kabel

En tunn genomskinlig ven som bär ljus i sig definieras optisk fiber. Huvudsyftet med en optisk kabel är grunden för linjer som kan överföra ett paket med digital data över snabb hastighet. Optiken är inte många i sin struktur: kärnan, den inre beklädnaden och den yttre beklädnaden, som skyddar den optiska fibern från yttre negativa faktorer. Vart och ett av dessa element spelar en roll i den optiska fiberns funktion.

Hittills är typerna av optisk fiber kända: singelläge och multimode.

Single mode optisk kabel

PÅ optisk enkellägeskabel kärnstorleken är +/-9 mm med standard skalstorlek 125 mm. Endast en kärna kan uppfylla sitt funktionella syfte, vilket är typiskt för denna typ av optisk fiber. När strålarna passerar genom den optiska fibern är banan för deras rörelse oförändrad och samtidigt, så strukturen hos den applicerade signalen kan inte förvrängas. Digitala signaler kan sändas över många kilometer utan risk för strålspridning. För att arbeta med monofilamentoptik används en laser som använder ljus med en viss vågstorlek. Bra Generella egenskaper ger skäl för användningen av denna typ av fiber överallt, men dess höga kostnad och relativa bräcklighet minskar utvärderingskriterierna.

I sin tur, single mode fiber kan vara:

• strålförskjuten.
  Optisk fiber av denna typ kännetecknas av en mindre kärndiameter, vilket gör att den kan användas i driftsområdet 1,5 μm på bredbandslinjer med optiska förstärkare.
• med en fördriven minsta längd vågor,
  där fibern kan stödja en fortplantad signal. Sådan fiber använder en stor mängd ström för att överföra data över långa avstånd, och har utvecklats för användning i marina linjer.
• med icke-nollförskjuten strålspridning.
  Vid användning av denna typ av fiber kan icke-linjära effekter inte påverka kvaliteten på den tillförda signalen och dess struktur, vilket gör det möjligt att använda denna fiber i DWDM-tekniksystem.

Multimode optisk kabel

PÅ multimod optisk kabel(se avsnitt) ljusstrålarna är avsevärt spridda, och i detta fall uppstår en betydande förvrängning av strukturen hos den överförda signalen. Kärnan har en indikator på +/- 60 mikron, huden är standard - 125 mikron. Användningen av en konventionell lysdiod för funktionen av en flerkärnig (till skillnad från en laser, som används i en monofilamentfiber) ger en ökning av fiberns livslängd och har en positiv effekt på dess kostnad. Samtidigt ökar dämpningsindexet i en multicore jämfört med en monocore och fluktuerar inom 15 dB/km.

Multimode fiber varierar med trampade och lutning.

Den stegade fiberoptiska kabeln har en stor strålspridning på grund av ojämna hopplager av tätheten hos kvartskärnan, så dess tillämpning är begränsad korta rader anslutningar. Gradient optisk fiber kännetecknas av minskad strålspridning på grund av den jämna fördelningen av brytningsindex. Kärndiametern för den gradient flerkärniga fibern är +/- 55 µm, manteln är ett standardvärde (125 µm).

Läsa 9773 en gång Senast ändrad Söndagen den 21 december 2014 kl. 02.00

Optisk fiber (optisk fiber)– Det här är en tunn glastråd (ibland plast) designad för att överföra ljus över långa avstånd.

För närvarande används optisk fiber i stor utsträckning både i industriell och inhemsk skala. Under 2000-talet har fiber och dess teknologier fallit i pris på grund av nya framsteg inom tekniska framsteg, och det som tidigare ansågs vara för dyrt och innovativt anses nu vara vardagligt.

Vad är fiberoptik?

1. singelläge;
2. multimode;

Vad är skillnaden mellan dessa två typer av fiber?

Så i vilken fiber som helst finns det en central kärna och ett hölje:

singelmodsfiber

I singelmodsfiber är centrumkärnan 9 µm och fiberbeklädnaden är 125 µm (därav 9/125-märkningen för singelmodsfiber). Alla ljusflöden (lägen), på grund av den lilla diametern på den centrala kärnan, löper parallellt eller längs kärnans centrala axel. Våglängdsområdet som används i singelmodsfiber är från 1310 till 1550 nm och använder en fokuserad smalt fokuserad laserstråle.

Multimode fiber

I multimodfiber är kärnan 50 µm eller 62,5 µm och beklädnaden är också 125 µm. I detta avseende överförs många ljusflöden genom multimodfiber, som har olika banor och reflekteras ständigt från "kanterna" av den centrala kärnan. Våglängderna som används i multimodfiber är från 850 till 1310 nm och använder spridda strålar.

Skillnader i egenskaperna hos single-mode och multimode fiber

En viktig roll spelas av signaldämpning i single-mode och multimode optiska fibrer. Dämpningen i en enkelmodsfiber på grund av en smal stråle är flera gånger lägre än i en multimodsfiber, vilket återigen understryker fördelen med en enkelmodsfiber.

Slutligen är ett av huvudkriterierna fiberns bandbredd. Återigen har singelmodsfiber en fördel jämfört med flermodsfiber. Bandbredd single-mode är många gånger (om inte "en storleksordning") högre än multi-mode.

Det har alltid varit brukligt att betrakta FOCL:er byggda på multimodfiber som mycket billigare än på singelmode. Detta berodde på att lysdioder, snarare än lasrar, användes som ljuskälla i multiläget. Dock i senaste åren lasrar började användas både i singelläge och i multiläge, vilket påverkade prisutjämningen för utrustning för olika typer optisk fiber.

Optisk fiber är de facto standarden för konstruktion av stamnät för kommunikation. Längden på fiberoptiska kommunikationslinjer i Ryssland med stora telekomoperatörer når > 50 tusen km. Tack vare fiber har vi alla fördelar inom kommunikation som inte fanns tidigare. Så låt oss försöka överväga tillfällets hjälte - optisk fiber. I artikeln ska jag försöka skriva enkelt om optiska fibrer, utan matematiska beräkningar och med enkla mänskliga förklaringar. Artikeln är rent inledande, d.v.s. innehåller ingen unik kunskap, allt som kommer att beskrivas kan hittas i ett gäng böcker, men detta är inte en copy-paste, utan en kläm från "högen" av information, bara essensen.

Klassificering

Oftast är fibrer uppdelade i 2 allmän typ fibrer 1. Multimode-fibrer 2. Single-mode-fibrer Låt oss ge en förklaring på "hushållsnivå" att det finns single-mode och multi-mode. Föreställ dig ett hypotetiskt transmissionssystem med en fiber inkopplad i den. Vi måste överföra binär information. Pulser av elektricitet sprider sig inte i fibern, eftersom det är ett dielektrikum, så vi kommer att överföra ljusets energi. För att göra detta behöver vi en källa till ljusenergi. Det kan vara lysdioder och lasrar. Nu vet vi att det vi använder som sändare är ljus. Låt oss tänka på hur ljus införs i fibern: 1) Ljusstrålning har sitt eget spektrum, så om kärnan i fibern är bred (detta är i en multimodfiber) kommer fler spektrala komponenter av ljus att komma in i kärnan.

Till exempel sänder vi ljus vid en våglängd på 1300nm (till exempel), kärnan i multimoden är bred, då har vågorna fler utbredningsvägar. Varje sådan väg är en mod

2) Om kärnan är liten (single-mode fiber), så reduceras vågornas utbredningsvägar på motsvarande sätt. Och sedan ytterligare mods mycket mindre, då blir det ingen modal spridning (mer om det nedan). Detta är huvudskillnaden mellan multimode och singelmodsfibrer.

Tack enjoint, tegger, hazanko för kommentarerna.

Multimode är i sin tur uppdelade i fibrer med ett stegindex för brytning (stegindex multimodfiber) och med en gradient (gradient index m / mode fiber).

Single-mode är indelade i stegvis, standard (standardfiber), med skiftad dispersion (dispersionsskiftad) och icke-nollskiftad dispersion (icke-noll dispersion-skiftad)

Optisk fiberdesign

Varje fiber består av en kärna och en beklädnad med olika brytningsindex. Kärnan (som är huvudmediet för att överföra energin från en ljussignal) är gjord av ett optiskt tätare material, skalet är gjort av ett mindre tätt. Så till exempel anger posten 50/125 att kärnans diameter är 50 mikron och skalet är 125 mikron. Kärndiametrar lika med 50 μm och 62,5 μm är tecken på multimode optiska fibrer, och 8-10 μm, respektive, single-mode. Skalet har som regel alltid en diameter på 125 μm.

Som du kan se är diametern på kärnan i en enkelmodsfiber mycket mindre än diametern på en multimodsfiber. Den mindre kärndiametern gör det möjligt att minska den modala spridningen (som kanske kommer att skrivas in separat artikel, såväl som problem med ljusutbredning i fibern), och följaktligen öka överföringsområdet. Men enmodsfibrer skulle då ersätta multimodfibrer på grund av bättre "transport"-egenskaper, om det inte vore för behovet av att använda dyra lasrar med ett smalt emissionsspektrum. Multimode-fibrer använder lysdioder med ett mer spritt spektrum.

Därför, för billiga optiska lösningar som ISP LAN, finns flerlägesapplikationer.

Brytningsindexprofil

Hela dansen med en tamburin vid fibern för att öka överföringshastigheten låg runt brytningsindexprofilen. Eftersom den huvudsakliga begränsande faktorn för att öka hastigheten är modal dispersion. Kortfattat är essensen följande: när laserstrålning kommer in i fiberns kärna, sänds signalen genom den i form av separata lägen (ungefär: ljusstrålar. Men i själva verket, olika spektrala komponenter i insignalen) Dessutom , "strålar" kommer in under olika vinklar, så utbredningstiden för energin för individuella lägen är annorlunda. Detta illustreras i figuren nedan.

3 brytningsprofiler visas här: stegvis och gradient för multimodfiber och stegvis för enkelläge. Det kan ses att i multimodfibrer fortplantar sig ljuslägena längs olika vägar, men på grund av kärnans konstanta brytningsindex, med SAMMA hastighet. De lägen som tvingas följa en bruten linje kommer senare än de som följer en rät linje. Därför sträcks den ursprungliga signalen ut i tiden. En annan sak är med gradientprofilen, de lägen som brukade gå i centrum saktar ner, och lägena som gick längs den brutna banan, tvärtom, accelererar. Detta beror på att kärnans brytningsindex nu är inkonsekvent. Den ökar paraboliskt från kanterna mot mitten. Detta gör att du kan öka överföringshastigheten och få en igenkännbar signal i receptionen.

Tillämpningar av optiska fibrer

Dessutom kommer stamkablar nu nästan alla med icke-nollskiftad dispersion, vilket tillåter användning av spektral vågdelningsmultiplexering (WDM) på dessa kablar utan att kabeln behöver bytas ut.

Och när man bygger passiva optiska nätverk används ofta multimodfiber.

Tack för den konstruktiva kritiken.

PS om det är intressant så kan det finnas artiklar om - spridning - typer av fiber optiska kablar(ej fibrer) - transmissionssystem som används för wdm/dwdm packning. - förfarande för skarvning av optiska fibrer. och typer av chips. Taggar:

• optisk fiber
• optisk fiber
• fiber
• dispersion

www.habr.com

Skillnaden mellan singel- och multimode optiska kablar

Hem / Artiklar / Skillnaden mellan enkel- och multimode optiska kablar

Det finns två typer av kablar i fiberoptiska kommunikationslinjer. Nämligen: en fiberoptisk kabel är multimode och följaktligen singelmode.

Som namnet antyder, av arkitektur enkellägeskabel tillåter inte mer än en stråle att passera genom den - lägen. Sålunda ligger skillnaden mellan singelmods- och multimodoptiska kablar i hur optisk strålning utbreder sig genom dem. Storleken på fiberkärnan är den viktigaste egenskapen som kan påverka om du köper en optisk single-mode kabel eller någon annan.

Den mindre diametern på kärnan ger en mindre modal spridning, och som ett resultat, möjligheten att överföra information över långa avstånd utan användning av routrar, repeatrar och repeatrar. Negativ faktorär att single-mode fiber och elektroniska komponenter som sänder, tar emot och transformerar data, samt att bibehålla de tekniska egenskaperna hos optiska kablar, är mycket dyra.

När det gäller specifika dimensioner har singelmodsfiber en mycket tunn kärna med en diameter på 10 µm eller mindre. Kabelbandbredden varierar från 10 Gbps och uppåt.

Multimode optisk kabel

Till skillnad från en enkellägeskabel låter en multilägeskabel dig passera n:te antalet lägen genom sig själv. En sådan ledare kan innehålla mer än en oberoende ljusväg. Men storleken på kärndiametern gör att ljuset mer sannolikt reflekteras från ytan av kärnans yttre beklädnad, och detta ökar i sin tur den modala spridningen. Strålspridning i kabeln leder till en minskning av signalöverföringsavståndet och behovet av att öka antalet repeatrar.

Alla ingenjörer som har slutfört designen av fibern, som slutresultat i nätverket, kommer att få en dataöverföringshastighet på 2,5 Gbps. Frågan uppstår igen: "Om jag köper en fiberoptisk kabel, vilken ska jag välja?" Allt beror på de tekniska parametrarna och önskad kvalitet anslutningar. Du kan till exempel köpa en 8-fiber optisk kabel. I en sådan ledare, som indikerat, finns det 8 fibrer, som är placerade i centralmodulen.

www.volioptika.ru

Datorblogg

En optisk kabel är en tunn flexibel fiber som gör att ljus kan sändas över långa avstånd på grund av effekten inre reflektion strålar från skalväggarna. Optisk kabel idag tillverkas enligt två tekniker - single-mode och multi-mode. Om hur en optisk enkellägeskabel skiljer sig från en multilägeskabel och kommer att diskuteras vidare.

Funktionsprincip

En optisk enkellägeskabel är speciellt utformad för att bära ett "läge" eller en ljusstråle. Samtidigt låter en optisk multimodkabel dig samtidigt sända flera "lägen" eller strålar, som var och en reflekteras inuti kabeln i sin egen brytningsvinkel.

Geometriska skillnader

Multimode och single-mode optisk kabel har betydande skillnader som är synliga för blotta ögat. En multimodkabel har en signalbärande kärna som är minst 62,5 mikron i diameter. Single-mode kabel är tunnare och har en kärna som är 8 till 10 mikron i diameter. Moderna nätverkskort är utrustade med en optisk port och flera nätverkskort installeras på servrar samtidigt med stöd för direkt anslutning av en enkelläges- eller multimodekabel via en speciell kontakt.

Bandbreddsskillnader

Multimode optisk fiber har en bandbredd som är upp till flera hundra MHz per kilometer. Tack vare sina egenskaper kan multimodkabel överföra data över ett avstånd på upp till 10 miles och kan använda relativt billiga optiska repeatrar (signalsändtagare) för att öka dataöverföringsavståndet. Lär dig mer om hur ett fiberoptiskt nätverk fungerar i vår nya artikel.

Samtidigt kan en singelmodskabel överföra data över 10 km, men måste använda strålning från en dyr halvledarlaserdiod eller andra singelmodssändare. En sådan diod består vanligtvis av två emitterande moduler som bildar ett gemensamt ljusflöde med data i en riktning. Sändare monterade på en optisk enkellägeskabel kostar vanligtvis fyra gånger eller mer än jämförbara enheter för att vidarebefordra multimodesignaler.

pcnotes.com

Singlemode eller multimode, vilken kabel ska jag välja? Vad är bättre?

När man svarar på frågan vilken optisk kabel som är bättre i singelläge eller multiläge, kan det inte finnas två åsikter. Förbi tekniska specifikationer och prestanda - optisk enkellägeskabel är bättre än multiläge. Den låter dig överföra stora mängder data över långa avstånd (upp till 40 km för 10GBASE och 40GBASE applikationer). Därför är kostnaden för en enkellägeskabel (och utrustning för dataöverföring över den) högre än för en multimodskabel.

Men ändå, vilken optisk kabel ska man välja för en viss uppgift? Nedan följer några praktiskt råd, vad du kan fokusera på när du väljer typ av kabel:

• först och främst tittar vi på vilken typ av aktiv utrustning som används och kraven (inklusive uppdragsbeskrivning) Kundens eller driftorganisationens IT-tjänster. och strikt följa rekommendationerna från tillverkaren av aktiv utrustning eller kunden när du väljer typ av kabel och annan optisk utrustning;
• om det är nödvändigt att lägga kabeln över avstånd på mer än 500 m (främst för stamnätsanslutningar mellan avlägsna stora noder) och för att överföra en stor mängd data, använder vi endast optisk enkellägeskabel;
• för att överföra data inom samma byggnad mellan kors- och serverrum på olika våningar eller i olika byggnader är det ofta vettigt att använda en multimodekabel. Det är billigare och mindre krävande på antalet svängar/nedförsbackar och deras radie;
• ja, i de situationer där det inte finns tillräcklig information om den aktiva utrustningen som används, längden på stamledningarna och andra tekniska data - använd en enkellägeskabel. Du kan definitivt inte gå fel!

Dessutom bör vi inte glömma att för varje applikation i ett fiberoptiskt nätverk rekommenderas att lägga två fibrer och tillhandahålla 100 % redundans av optiska fibrer (till exempel om du planerar att överföra data via optik lokalt nätverk(1), telefoni (2) och videoövervakning (3), då ska antalet fibrer i kabeln vara 3*2*100% reserv=12 fibrer).

Det finns två typer av kablar i fiberoptiska kommunikationslinjer. Nämligen: en fiberoptisk kabel är multimode och följaktligen singelmode.

Som namnet antyder tillåter singelmodskabelarkitektur inte mer än en stråle - ett läge - att passera genom sig själv. Skillnaden mellan optiska kablar för singelmod och multimod ligger alltså i hur optisk strålning utbreder sig genom dem. Storleken på fiberkärnan är den viktigaste egenskapen som kan påverka om du köper en optisk single-mode kabel eller någon annan.

Den mindre diametern på kärnan ger en mindre modal spridning, och som ett resultat - möjligheten att överföra information över långa avstånd utan användning av routrar, repeatrar och repeatrar. På den negativa sidan är singelmodsfiber och de elektroniska komponenterna som sänder, tar emot och transformerar data, samt upprätthåller prestanda hos optiska kablar, mycket dyra.

När det gäller specifika dimensioner har singelmodsfiber en mycket tunn kärna med en diameter på 10 µm eller mindre. Kabelbandbredden varierar från 10 Gbps och uppåt.

Multimode optisk kabel

Till skillnad från en enkellägeskabel låter en multilägeskabel dig passera n:te antalet lägen genom sig själv. En sådan ledare kan innehålla mer än en oberoende ljusväg. Men storleken på kärndiametern gör att ljuset mer sannolikt reflekteras från ytan av kärnans yttre beklädnad, och detta ökar i sin tur den modala spridningen. Strålspridning i kabeln leder till en minskning av signalöverföringsavståndet och behovet av att öka antalet repeatrar.

Alla ingenjörer som har slutfört designen av fibern, som slutresultat i nätverket, kommer att få en dataöverföringshastighet på 2,5 Gbps. Frågan uppstår igen: "Om jag köper en fiberoptisk kabel, vilken ska jag välja?" Allt beror på tekniska indikatorer och den erforderliga kvaliteten på kommunikationen. Du kan till exempel köpa en 8-fiber optisk kabel. I en sådan ledare, som indikerat, finns det 8 fibrer, som är placerade i centralmodulen.