สายเคเบิลใยแก้วนำแสงโหมดเดี่ยวและมัลติโหมด: ความแตกต่างและกฎการเลือก ความแตกต่างระหว่างสายเคเบิลออปติคัลเดี่ยวและมัลติโหมด

ใยแก้วนำแสง (ใยแก้วนำแสง)- เป็นเกลียวแก้วบาง (บางครั้งเป็นพลาสติก) ที่ออกแบบมาเพื่อส่งแสงในระยะทางไกล

ปัจจุบันใยแก้วนำแสงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในระดับอุตสาหกรรมและในประเทศ ในศตวรรษที่ 21 ไฟเบอร์และเทคโนโลยีต่างๆ มีราคาตกต่ำลงเนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีใหม่ๆ และสิ่งที่เคยถูกมองว่าแพงเกินไปและเป็นนวัตกรรมใหม่ในปัจจุบันก็ถูกพิจารณาทุกวัน

ไฟเบอร์ออปติกคืออะไร?

1. สถานะโสด;
2. มัลติโหมด;

ไฟเบอร์ 2 ชนิดนี้แตกต่างกันอย่างไร?

ดังนั้นในเส้นใยใด ๆ ก็มีแกนกลางและปลอก:

ไฟเบอร์โหมดเดียว

ในไฟเบอร์โหมดเดียว แกนกลางคือ 9 µm และส่วนหุ้มไฟเบอร์คือ 125 µm (ด้วยเหตุนี้ การทำเครื่องหมาย 9/125 ของไฟเบอร์โหมดเดียว) ฟลักซ์แสงทั้งหมด (โหมด) เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กของแกนกลาง วิ่งขนานหรือตามแนวแกนกลางของแกน ช่วงความยาวคลื่นที่ใช้ในเส้นใยโหมดเดียวคือตั้งแต่ 1310 ถึง 1550 นาโนเมตร และใช้ลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัสเฉพาะจุดแคบ

มัลติไฟเบอร์

ในไฟเบอร์แบบมัลติโหมด แกนกลางคือ 50 µm หรือ 62.5 µm และส่วนหุ้มฉนวนก็ 125 µm ด้วย ในเรื่องนี้ฟลักซ์แสงจำนวนมากถูกส่งผ่านเส้นใยมัลติโหมดซึ่งมีวิถีที่แตกต่างกันและสะท้อนจาก "ขอบ" ของแกนกลางอย่างต่อเนื่อง ความยาวคลื่นที่ใช้ในเส้นใยมัลติโหมดอยู่ที่ 850 ถึง 1310 นาโนเมตร และใช้ลำแสงกระจัดกระจาย

ความแตกต่างในลักษณะของ single-mode และ multimode fiber

มีบทบาทสำคัญโดยการลดทอนสัญญาณในเส้นใยแก้วนำแสงโหมดเดี่ยวและมัลติโหมด การลดทอนในไฟเบอร์แบบโหมดเดียวเนื่องจากลำแสงแคบนั้นต่ำกว่าแบบมัลติโหมดหลายเท่า ซึ่งเน้นย้ำถึงข้อดีของไฟเบอร์แบบโหมดเดียวอีกครั้ง

สุดท้าย หนึ่งในเกณฑ์หลักคือแบนด์วิดท์ของไฟเบอร์ อีกครั้ง ไฟเบอร์โหมดเดียวมีข้อได้เปรียบเหนือไฟเบอร์แบบหลายโหมด แบนด์วิดธ์โหมดเดียวหลายครั้ง (ถ้าไม่ใช่ "ลำดับความสำคัญ") สูงกว่าโหมดหลายโหมด

เป็นเรื่องปกติที่จะพิจารณาว่า FOCL ที่สร้างจากไฟเบอร์มัลติโหมดนั้นมีราคาถูกกว่าโหมดเดี่ยวมาก นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่า LED แทนที่จะเป็นเลเซอร์ถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงในโหมดมัลติ อย่างไรก็ตาม ใน ปีที่แล้วเลเซอร์เริ่มใช้ทั้งในโหมดเดียวและหลายโหมดซึ่งส่งผลต่อการปรับราคาสำหรับอุปกรณ์ หลากหลายชนิดใยแก้วนำแสง

สายเคเบิลออปติคัลโหมดเดี่ยวและมัลติโหมด

มีการกำหนดเส้นเลือดโปร่งใสบาง ๆ ที่นำแสงในตัวเอง ใยแก้วนำแสง. วัตถุประสงค์หลักของสายเคเบิลออปติคัลคือพื้นฐานของสายที่สามารถส่งข้อมูลดิจิทัลได้เกิน ความเร็วที่รวดเร็ว. โครงสร้างออปติกมีไม่มากนัก: แกนกลาง แผ่นปิดด้านใน และเปลือกนอก ซึ่งปกป้องใยแก้วนำแสงจากภายนอก ปัจจัยลบ. แต่ละองค์ประกอบเหล่านี้มีบทบาทในการทำงานของใยแก้วนำแสง

จนถึงปัจจุบันรู้จักประเภทของใยแก้วนำแสง: สถานะโสดและ มัลติโหมด.

สายเคเบิลออปติคัลโหมดเดียว

ที่ สายเคเบิลออปติคัลโหมดเดียวขนาดแกน +/-9 มม. ขนาดผิวมาตรฐาน 125 มม. มีเพียงแกนเดียวเท่านั้นที่สามารถตอบสนองวัตถุประสงค์การใช้งานได้ ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับใยแก้วนำแสงประเภทนี้ เมื่อรังสีผ่านใยแก้วนำแสง วิถีการเคลื่อนที่ของพวกมันจะไม่เปลี่ยนแปลงและพร้อมๆ กัน ดังนั้นโครงสร้างของสัญญาณที่ใช้จะไม่บิดเบี้ยว สัญญาณดิจิตอลสามารถส่งผ่านได้หลายกิโลเมตรโดยไม่มีความเสี่ยงจากการกระจายของรังสี ในการทำงานกับเลนส์ใยแก้วนำแสงจะใช้เลเซอร์ซึ่งใช้แสงที่มีขนาดคลื่นที่แน่นอน คนดี ลักษณะทั่วไปให้เหตุผลในการใช้ไฟเบอร์ประเภทนี้ทุกที่ แต่ราคาสูงและมีความเปราะบางสัมพัทธ์ลดเกณฑ์การประเมิน

ในทางกลับกัน ไฟเบอร์โหมดเดียวสามารถ:

• คานขยับ.
  ใยแก้วนำแสงประเภทนี้โดดเด่นด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางที่เล็กกว่า ซึ่งช่วยให้ใช้งานได้ในช่วงการทำงาน 1.5 ไมโครเมตรบนสายบรอดแบนด์โดยใช้เครื่องขยายสัญญาณออปติคัล
• กับการพลัดถิ่น ความยาวขั้นต่ำคลื่น,
  ซึ่งเส้นใยสามารถรองรับสัญญาณที่แพร่กระจายได้เพียงสัญญาณเดียว ไฟเบอร์ดังกล่าวใช้พลังงานจำนวนมากในการส่งข้อมูลในระยะทางไกล และได้รับการพัฒนาเพื่อใช้ในการเดินเรือ
• ด้วยการกระจายลำแสงที่ไม่เป็นศูนย์.
  เมื่อใช้ไฟเบอร์ประเภทนี้ เอฟเฟกต์แบบไม่เชิงเส้นจะไม่ส่งผลต่อคุณภาพของสัญญาณที่ให้มาและโครงสร้างของสัญญาณ ซึ่งทำให้สามารถใช้ไฟเบอร์นี้ในระบบเทคโนโลยี DWDM ได้

สายเคเบิลออปติคัลมัลติโหมด

ที่ สายเคเบิลออปติคัลมัลติโหมด(ดูหัวข้อ) รังสีของแสงจะกระจัดกระจายอย่างมาก และในกรณีนี้ จะเกิดการบิดเบี้ยวของโครงสร้างของสัญญาณที่ส่ง แกนกลางมีตัวบ่งชี้ +/- 60 ไมครอนผิวหนังเป็นมาตรฐาน - 125 ไมครอน การใช้ LED แบบธรรมดาสำหรับการทำงานของมัลติคอร์ (ต่างจากเลเซอร์ที่ใช้ในเส้นใยโมโนฟิลาเมนต์) ช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของไฟเบอร์และส่งผลดีต่อต้นทุน ในเวลาเดียวกัน ดัชนีการลดทอนในมัลติคอร์จะเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับโมโนคอร์และผันผวนภายใน 15 เดซิเบล/กม.

ไฟเบอร์มัลติโหมดแตกต่างกันไปตาม ก้าวและ การไล่ระดับสี.

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงแบบขั้นบันไดมีการกระเจิงของลำแสงขนาดใหญ่เนื่องจากชั้นการกระโดดที่ไม่สม่ำเสมอของความหนาแน่นของแกนควอตซ์ การใช้งานจึงมีจำกัด เส้นสั้นการเชื่อมต่อ ไฟเบอร์ออปติกแบบไล่ระดับมีลักษณะเฉพาะด้วยการกระเจิงของลำแสงที่ลดลงเนื่องจากการกระจายดัชนีการหักเหของแสงที่ราบรื่น เส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางของเกรเดียนต์มัลติคอร์ไฟเบอร์คือ +/- 55 µm ส่วนปลอกเป็นค่ามาตรฐาน (125 µm)

อ่าน 9773 ครั้งหนึ่ง แก้ไขล่าสุดอาทิตย์, 21 ธันวาคม 2014 02:00

พวกเขาติดตามประวัติศาสตร์ของพวกเขาย้อนกลับไปในปี 1960 เมื่อเลเซอร์ตัวแรกถูกประดิษฐ์ขึ้น ในเวลาเดียวกันใยแก้วนำแสงเองก็ปรากฏขึ้นเพียง 10 ปีต่อมาและวันนี้ก็คือ พื้นฐานทางกายภาพอินเทอร์เน็ตที่ทันสมัย

ใยแก้วนำแสงที่ใช้สำหรับการส่งข้อมูลมีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันโดยพื้นฐาน ส่วนส่งแสงของเส้นใย (แกน แกน หรือแกน) อยู่ตรงกลาง รอบ ๆ เป็นแดมเปอร์ (บางครั้งเรียกว่าปลอก) งานของแดมเปอร์คือการสร้างส่วนต่อประสานระหว่างสื่อและป้องกันไม่ให้รังสีออกจากแกน

ทั้งแกนและแดมเปอร์ทำจากแก้วควอทซ์และดัชนีการหักเหของแสงของแกนสูงกว่าแดมเปอร์เล็กน้อยเพื่อให้เกิดปรากฏการณ์ที่สมบูรณ์ ภาพสะท้อนภายใน. สำหรับสิ่งนี้ ความแตกต่างในหนึ่งในร้อยก็เพียงพอแล้ว ตัวอย่างเช่น แกนกลางอาจมีดัชนีการหักเหของแสง n 1 =1.468 และแดมเปอร์ - ค่า n 2 =1.453

เส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางของเส้นใยโหมดเดียวคือ 9 µm, มัลติโหมด - 50 หรือ 62.5 µm ในขณะที่เส้นผ่านศูนย์กลางแดมเปอร์สำหรับเส้นใยทั้งหมดจะเท่ากันและเท่ากับ 125 µm โครงสร้างของไกด์นำแสงแสดงเป็นมาตราส่วนในภาพประกอบ:

โปรไฟล์ดัชนีการหักเหของแสงขั้นบันได (ขั้นตอน- ดัชนี เส้นใย) - ง่ายที่สุดสำหรับการผลิตรางนำแสง เป็นที่ยอมรับสำหรับเส้นใยโหมดเดียวโดยพิจารณาตามเงื่อนไขว่ามี "โหมด" เดียวเท่านั้น (เส้นทางของการแพร่กระจายแสงในแกนกลาง) อย่างไรก็ตาม เส้นใยมัลติโหมดแบบดัชนีขั้นตอนมีลักษณะการกระจายตัวสูงเนื่องจากการมีอยู่ของ จำนวนมากซึ่งนำไปสู่การกระจาย การ "กระจาย" ของสัญญาณ และท้ายที่สุดจะจำกัดระยะทางที่แอปพลิเคชันสามารถทำงานได้ ดัชนีการหักเหของแสงช่วยลดการกระจายตัวของโหมด แนะนำให้ใช้เส้นใยดัชนีไล่โทนสีสำหรับระบบมัลติโหมด (ให้คะแนน- ดัชนี เส้นใย) ซึ่งการเปลี่ยนจากแกนกลางไปเป็นแดมเปอร์ไม่มี "ขั้นตอน" แต่ค่อยๆ เกิดขึ้น

พารามิเตอร์หลักที่กำหนดลักษณะการกระจายตัวและดังนั้น ความสามารถของไฟเบอร์ในการรองรับแอปพลิเคชันในระยะทางที่กำหนดจึงเป็นปัจจัยแบนด์วิดท์ ปัจจุบัน เส้นใยมัลติโหมดถูกแบ่งออกเป็นสี่คลาสตามตัวบ่งชี้นี้ ตั้งแต่ OM1 (ซึ่งไม่แนะนำให้ใช้ในระบบใหม่) ไปจนถึงคลาสที่มีประสิทธิภาพสูงสุด OM4

เส้นใยโหมดเดียวแบ่งออกเป็นคลาส OS1 (เส้นใยธรรมดาที่ใช้สำหรับส่งสัญญาณที่ 1310 นาโนเมตรหรือ 1550 นาโนเมตร) และ OS2 ซึ่งสามารถใช้สำหรับการส่งบรอดแบนด์ตลอดช่วงตั้งแต่ 1310 นาโนเมตรถึง 1550 นาโนเมตร แบ่งออกเป็นช่องทางการส่งสัญญาณหรือ มากยิ่งขึ้น ช่วงกว้างตัวอย่างเช่น จาก 1280 ถึง 1625 นาโนเมตร บน ชั้นต้นการเปิดตัวของเส้นใย OS2 ถูกทำเครื่องหมายด้วยชื่อLWP (ต่ำ น้ำ จุดสูงสุด) เพื่อเน้นว่าพวกเขาลดยอดการดูดกลืนระหว่างหน้าต่างโปร่งใส การส่งข้อมูลแบบบรอดแบนด์ในเส้นใยโหมดเดียวที่มีประสิทธิภาพสูงสุดให้อัตราการส่งข้อมูลที่เกิน 10 Gbps

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงโหมดเดี่ยวและมัลติโหมด: กฎการเลือก

ด้วยคุณสมบัติที่อธิบายไว้ของเส้นใยมัลติโหมดและโหมดเดี่ยว เราสามารถให้คำแนะนำในการเลือกประเภทของไฟเบอร์ได้ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันและระยะทางที่ต้องทำงาน:

สำหรับความเร็วที่มากกว่า 10 Gb/s ให้เลือกไฟเบอร์โหมดเดียวโดยไม่คำนึงถึงระยะทาง

สำหรับการใช้งาน 10 กิกะบิตและระยะทางมากกว่า 550 ม. ยังเลือกใช้ไฟเบอร์โหมดเดียว

สำหรับการใช้งาน 10 กิกะบิตและระยะทางสูงสุด 550 ม. ไฟเบอร์มัลติโหมด OM4 ก็มีให้เช่นกัน

สำหรับการใช้งาน 10 กิกะบิตและระยะทางสูงสุด 300 ม. ไฟเบอร์มัลติโหมด OM3 ก็มีให้เช่นกัน

สำหรับการใช้งาน 1 กิกะบิตและระยะทางสูงสุด 600-1100 ม. ไฟเบอร์มัลติโหมด OM4 เป็นไปได้

สำหรับการใช้งาน 1 กิกะบิตและระยะทางสูงสุด 600-900 ม. ไฟเบอร์มัลติโหมด OM3 เป็นไปได้

ไฟเบอร์มัลติโหมด OM2 สำหรับการใช้งาน 1 กิกะบิตและระยะทางสูงสุด 550 m

ค่าใช้จ่ายของใยแก้วนำแสงส่วนใหญ่จะกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนกลาง ดังนั้นสายเคเบิลแบบมัลติโหมดซึ่งมีค่าเท่ากันในอย่างอื่นจึงมีราคาแพงกว่าสายเคเบิลแบบโหมดเดียว ในเวลาเดียวกัน อุปกรณ์ที่ใช้งานสำหรับระบบโหมดเดียวเนื่องจากการใช้แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์อันทรงพลัง (เช่น เลเซอร์ Fabry-Perot) มีราคาแพงกว่าอุปกรณ์ที่ใช้งานสำหรับระบบหลายโหมดซึ่งใช้อย่างใดอย่างหนึ่ง เลเซอร์เปล่งพื้นผิว VCSEL ราคาไม่แพงหรือแหล่งกำเนิด LED ที่ถูกกว่า เมื่อประเมินต้นทุนของระบบ จำเป็นต้องคำนึงถึงต้นทุนของทั้งโครงสร้างพื้นฐานของสายเคเบิลและอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่ ซึ่งส่วนหลังอาจสูงขึ้นอย่างมาก

จนถึงปัจจุบันมีแนวทางปฏิบัติในการเลือกสายเคเบิลออปติคัลขึ้นอยู่กับขอบเขตการใช้งาน ใช้ไฟเบอร์โหมดเดี่ยว:

ในสายการสื่อสารทางทะเลและข้ามมหาสมุทร

ในแนวลำตัวทางไกลบนบก

ในสายของผู้ให้บริการ, สายสื่อสารระหว่างโหนดในเมือง, ในช่องสัญญาณออปติคัลเฉพาะทางไกล, ในสายหลักไปยังอุปกรณ์ของผู้ปฏิบัติงาน การสื่อสารเคลื่อนที่;

ในระบบ เคเบิลทีวี(โดยหลักคือ OS2, การส่งบรอดแบนด์);

ในระบบ GPON โดยนำไฟเบอร์ไปยังโมเด็มออปติคัลซึ่งอยู่ที่ผู้ใช้ปลายทาง

ใน SCS ในทางหลวงที่ยาวกว่า 550 ม. (ตามกฎระหว่างอาคาร)

ใน SCS ที่ให้บริการศูนย์ประมวลผลข้อมูล โดยไม่คำนึงถึงระยะทาง

เส้นใยมัลติโหมดใช้เป็นหลัก:

ใน SCS ในลำต้นภายในอาคาร (ซึ่งตามกฎแล้วระยะทางอยู่ภายใน 300 เมตร) และในลำตัวระหว่างอาคารหากระยะทางไม่เกิน 300-550 เมตร

ในกลุ่ม SCS แนวนอนและในระบบ FTTD ( เส้นใย- ถึง- ที่- โต๊ะ) ที่ผู้ใช้ติดตั้งเวิร์กสเตชันด้วยการ์ดเครือข่ายออปติคัลมัลติโหมด

ในศูนย์ข้อมูลนอกเหนือจากไฟเบอร์โหมดเดียว

ในทุกกรณีที่ระยะทางอนุญาตให้ใช้สายเคเบิลมัลติโหมดได้ แม้ว่าสายเคเบิลจะมีราคาแพงกว่า แต่การประหยัดในอุปกรณ์ที่ใช้งานจะช่วยชดเชยค่าใช้จ่ายเหล่านี้ได้

คาดว่าในปีต่อๆ ไป ไฟเบอร์ OS2 จะค่อยๆ แทนที่ OS1 (กำลังถูกยกเลิก) และไฟเบอร์ 62.5/125 µm จะหายไปในระบบมัลติโหมด เนื่องจากจะถูกแทนที่ด้วยไฟเบอร์ 50 µm ทั้งหมด น่าจะเป็น OM3- คลาส OM4

การทดสอบสายเคเบิลออปติคัลโหมดเดี่ยวและมัลติโหมด

หลังการติดตั้ง ส่วนออปติคัลที่ติดตั้งทั้งหมดจะต้องได้รับการทดสอบ เฉพาะการวัดที่ดำเนินการโดยอุปกรณ์พิเศษเท่านั้นที่สามารถรับประกันคุณสมบัติของสายและช่องสัญญาณที่ติดตั้ง สำหรับการรับรอง SCS จะใช้อุปกรณ์ที่มีแหล่งกำเนิดรังสีที่ผ่านการรับรองที่ปลายด้านหนึ่งและมาตรวัดที่อีกด้านหนึ่ง อุปกรณ์ดังกล่าวผลิตโดย Fluke Networks, JDSU, Psiber; อุปกรณ์ดังกล่าวทั้งหมดมีฐานของการสูญเสียแสงที่อนุญาตไว้ล่วงหน้าตามมาตรฐานโทรคมนาคม TIA/EIA, ISO/IEC และอื่นๆ ตรวจสอบเส้นแสงที่ยาวขึ้นโดยใช้ เครื่องวัดแสงสะท้อนมีช่วงไดนามิกและความละเอียดที่เหมาะสม

ในระหว่างขั้นตอนการทำงาน ส่วนออปติคัลที่ติดตั้งทั้งหมดต้องใช้ความระมัดระวังและการใช้งานพิเศษเป็นประจำ ผ้าเช็ดทำความสะอาด แท่ง และผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดอื่นๆ.

ไม่ใช่เรื่องแปลกที่สายเคเบิลที่วางจะเสียหาย ตัวอย่างเช่น เมื่อขุดร่องลึกหรือเมื่อดำเนินการ งานซ่อมภายในอาคาร ในกรณีนี้ จำเป็นต้องใช้ OTDR หรือเครื่องมือวินิจฉัยอื่นๆ ที่ใช้หลักการสะท้อนแสงและแสดงระยะห่างถึงจุดที่เกิดความล้มเหลวเพื่อค้นหาข้อบกพร่อง (มีรุ่นที่คล้ายกันจาก Fluke Networks, EXFO, JDSU, NOYES (FOD), Greenlee การสื่อสารและอื่นๆ)

โมเดลราคาประหยัดที่พบในท้องตลาดได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อจำกัดความเสียหาย บ่อยครั้งที่พวกเขาไม่สามารถดำเนินการวินิจฉัยโดยละเอียดของสายออปติคัล ระบุความไม่เท่าเทียมกันทั้งหมด และสร้างรายงานอย่างมืออาชีพ นอกจากนี้ยังมีความน่าเชื่อถือและทนทานน้อยกว่า

อุปกรณ์คุณภาพสูง - ในทางกลับกันมีความน่าเชื่อถือสามารถวินิจฉัยได้ FOCLในรายละเอียดที่เล็กที่สุด ให้สร้างตารางเหตุการณ์ที่ถูกต้อง สร้างรายงานที่แก้ไขได้ สิ่งหลังมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับรองสายออพติคอลเพราะบางครั้งมี รอยเชื่อมด้วยการสูญเสียที่ต่ำจนทำให้รีเฟล็กโตมิเตอร์ไม่สามารถระบุการเชื่อมต่อดังกล่าวได้ แต่การเชื่อมยังคงอยู่และจะต้องแสดงในรายงาน ในกรณีนี้ ซอฟต์แวร์ให้คุณบังคับกำหนดเหตุการณ์ในการติดตามและวัดความสูญเสียได้ด้วยตนเอง

อุปกรณ์ระดับมืออาชีพจำนวนมากยังมีความสามารถในการขยายการทำงานด้วยการเพิ่มตัวเลือก: กล้องจุลทรรศน์วิดีโอสำหรับตรวจสอบปลายไฟเบอร์, แหล่งที่มา รังสีเลเซอร์และมิเตอร์ไฟฟ้า โทรศัพท์ออปติคอล เป็นต้น

ประเภทของใยแก้วนำแสง

ใยแก้วนำแสงมีสองประเภท: มัลติโหมด (MM) และ สถานะโสด (SM) ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนนำแสงต่างกัน มัลติไฟเบอร์ในทางกลับกันมีสองประเภท: ด้วยโปรไฟล์แบบขั้นบันไดและแบบไล่ระดับสีของดัชนีการหักเหของแสงเหนือส่วนตัดขวาง

ไฟเบอร์ออปติกดัชนีขั้นมัลติโหมด

ในไฟเบอร์แบบสเต็ป สามารถกระตุ้นและขยายโหมดได้ถึงพันโหมดด้วยการกระจายแบบต่างๆ ทั่วทั้งภาคตัดขวางและความยาวของไฟเบอร์ โหมดมีเส้นทางแสงที่แตกต่างกันและดังนั้น หลายครั้งการแพร่กระจายไปตามเส้นใย ซึ่งทำให้พัลส์ของแสงกว้างขึ้นเมื่อเดินทางผ่านเส้นใย ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การกระจายตัวระหว่างโหมดและส่งผลโดยตรงต่อความเร็วในการส่งข้อมูลผ่านไฟเบอร์ ขอบเขตของใยแก้วนำแสงแบบก้าวเป็นสายสื่อสารสั้น (สูงสุด 1 กม.) พร้อมอัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงถึง 100 Mb / s ความยาวคลื่นในการทำงานของรังสีมักจะอยู่ที่ 0.85 ไมครอน

ไฟเบอร์ออปติกมัลติโหมดพร้อมดัชนีการหักเหของแสง

มันแตกต่างจากขั้นบันไดตรงที่ดัชนีการหักเหของแสงเปลี่ยนแปลงไปอย่างราบรื่นจากตรงกลางถึงขอบ ส่งผลให้โหมดต่างๆ ดำเนินไปอย่างราบรื่น การกระจายระหว่างโหมดจึงเล็กลง

การไล่ระดับสีไฟเบอร์ตามมาตรฐานมีเส้นผ่านศูนย์กลางแกน 50 ไมครอน และ 62.5 ไมครอน เส้นผ่านศูนย์กลางหุ้ม 125 ไมครอน ใช้ในสายภายในวัตถุที่มีความยาวสูงสุด 5 กม. โดยมีอัตราการส่งข้อมูลสูงสุด 100 Mb / s ที่ความยาวคลื่น 0.85 ไมครอนและ 1.35 ไมครอน

ใยแก้วนำแสงโหมดเดียว

มาตรฐาน สถานะโสดใยแก้วนำแสงมีเส้นผ่านศูนย์กลางแกน 9 µm และเส้นผ่านศูนย์กลางหุ้ม 125 µm

มีโหมดเดียวเท่านั้นที่มีอยู่และแพร่กระจายในไฟเบอร์นี้ (แม่นยำกว่านั้นคือโหมดเสื่อมสองโหมดที่มีโพลาไรซ์มุมฉาก) ดังนั้นจึงไม่มีการกระจายระหว่างโหมดซึ่งทำให้สามารถส่งสัญญาณในระยะทางสูงสุด 50 กม. ในอัตรา มากถึง 2.5 Gbit / s และสูงกว่าโดยไม่ต้องสร้างใหม่ ความยาวคลื่นในการทำงาน λ1 = 1.31 µm และ λ2 = 1.55 µm

หน้าต่างโปร่งใสใยแก้วนำแสง

เมื่อพูดถึงหน้าต่างโปร่งใสของใยแก้วนำแสงพวกเขามักจะวาดภาพดังกล่าว

หน้าต่างโปร่งใสใยแก้วนำแสง

ปัจจุบันไฟเบอร์ที่มีคุณสมบัตินี้ถือว่าล้าสมัยไปแล้ว เมื่อนานมาแล้ว การผลิตใยแก้วนำแสง AllWave ZWP (จุดยอดน้ำเป็นศูนย์) ได้รับการควบคุมซึ่งไอออนไฮดรอกไซด์ในองค์ประกอบของแก้วควอทซ์จะถูกกำจัด กระจกดังกล่าวไม่มีหน้าต่างอีกต่อไป แต่มีการเปิดในช่วง 1300 ถึง 1600 นาโนเมตร

หน้าต่างโปร่งใสทั้งหมดอยู่ในช่วงอินฟราเรด กล่าวคือ แสงที่ส่องผ่าน FOCL ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตา เป็นที่น่าสังเกตว่ารังสีที่มองเห็นได้ด้วยตาสามารถนำเข้าไปในใยแก้วนำแสงมาตรฐานได้เช่นกัน ด้วยเหตุนี้จึงใช้บล็อกขนาดเล็กซึ่งมีอยู่ในรีเฟลกโตมิเตอร์บางตัวหรือแม้แต่ตัวชี้เลเซอร์จีนที่ดัดแปลงเล็กน้อย ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ดังกล่าว คุณจะพบรอยร้าวในสายไฟ ที่ใดที่เส้นใยขาด จะเห็นแสงเรืองรอง แสงดังกล่าวจะลดทอนลงในเส้นใยอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงสามารถใช้ได้ในระยะทางสั้น ๆ เท่านั้น (ไม่เกิน 1 กม.)

ความยืดหยุ่นของใยแก้วนำแสง

ฉันหวังว่ารูปถ่ายจะสร้างความมั่นใจให้กับผู้ที่คุ้นเคยกับการเห็นกระจกว่าแตกและเปราะบาง

ใยแก้วนำแสง. ความยืดหยุ่นของไฟเบอร์

ไฟเบอร์โหมดเดี่ยวทั่วไปแสดงไว้ที่นี่ เช่นเดียวกับแก้วควอทซ์ 125 ไมครอนซึ่งใช้ได้ทุกที่ เนื่องจากการเคลือบวานิช เส้นใยจึงสามารถทนต่อการโค้งงอได้ โดยมีรัศมี 5 มม. (มองเห็นได้ชัดเจนในรูป) อนิจจาแสงและด้วยเหตุนี้สัญญาณจึงไม่ผ่านการโค้งงออีกต่อไป

ข้อมูลเกี่ยวกับการถอดรหัสการทำเครื่องหมายของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่อยู่ในสถานที่นี้มีอยู่ในหน้า:

สายไฟเบอร์ออปติก(อาคา สายไฟเบอร์ออปติก) เป็นสายเคเบิลชนิดที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานเมื่อเทียบกับสายไฟฟ้าหรือสายทองแดงสองประเภท ข้อมูลจากมันไม่ได้ถูกส่งโดยสัญญาณไฟฟ้า แต่โดยแสง องค์ประกอบหลักของมันคือไฟเบอร์กลาสโปร่งใสซึ่งแสงส่องผ่านในระยะทางไกล (สูงถึงสิบกิโลเมตร) โดยมีการลดทอนเล็กน้อย

ข้าว. หนึ่ง. ใยแก้วนำแสง. โครงสร้าง

โครงสร้างของสายไฟเบอร์ออปติกนั้นเรียบง่ายมากและคล้ายกับสายไฟฟ้าโคแอกเซียล (รูปที่ 1) ไฟเบอร์กลาส (3) แบบบาง (เส้นผ่านศูนย์กลางกึ่งมืดประมาณ 1 - 10) ถูกใช้แทนตัวนำทองแดงตรงกลาง และแทนที่จะใช้ฉนวนภายใน จะใช้แก้วหรือปลอกพลาสติก (2) ซึ่งไม่ให้แสง ให้ไปไกลกว่าไฟเบอร์กลาส ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงเกี่ยวกับระบอบการปกครองของแสงสะท้อนภายในทั้งหมดที่เรียกว่าจากส่วนต่อประสานของสารสองชนิดที่มีค่าสัมประสิทธิ์การแตกหักต่างกัน (สำหรับเปลือกแก้วค่าสัมประสิทธิ์การแตกหักนั้นต่ำกว่าสำหรับเส้นใยกลางมาก) ปลอกโลหะของสายเคเบิลมักจะถูกละไว้เนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันจากสิ่งกีดขวางทางแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกที่นี่ อย่างไรก็ตาม บางครั้งก็ยังคงใช้สำหรับการป้องกันทางกลกับ สิ่งแวดล้อม(สายเคเบิลดังกล่าวบางครั้งเรียกว่าหุ้มเกราะสามารถรวมสายเคเบิลใยแก้วนำแสงหลาย ๆ อันไว้ใต้ปลอกเดียว)

สายไฟเบอร์ออปติกมีลักษณะพิเศษในแง่ของความปลอดภัยและความลับของข้อมูลที่ส่ง โดยหลักการแล้ว ไม่มีสิ่งกีดขวางทางแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกที่สามารถบิดเบือนสัญญาณแสงได้ และสัญญาณเองก็ไม่ได้สร้างรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากภายนอก การเชื่อมต่อกับสายเคเบิลประเภทนี้สำหรับการฟังเครือข่ายโดยไม่ได้รับอนุญาตนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยเพราะความสมบูรณ์ของสายเคเบิลถูกละเมิด ในทางทฤษฎีแบนด์วิดท์ของสายเคเบิลดังกล่าวถึง 10 12 Hz นั่นคือ 1,000 GHz ซึ่งสูงกว่าสายไฟฟ้าอย่างไม่มีที่เปรียบ ค่าใช้จ่ายของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงลดลงอย่างต่อเนื่องและใน ช่วงเวลานี้ประมาณเท่ากับราคาของสายโคแอกเชียลแบบบาง

ปริมาณการลดทอนสัญญาณโดยทั่วไปในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่ความถี่ที่ใช้ใน เครือข่ายท้องถิ่น, ช่วงตั้งแต่ 5 ถึง 20 dB / km ซึ่งใกล้เคียงกับประสิทธิภาพของสายไฟฟ้าที่ความถี่ต่ำ แต่ในกรณีของสายไฟเบอร์ออปติกที่มีความถี่เพิ่มขึ้นของสัญญาณที่ส่ง การลดทอนจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย และที่ความถี่สูง (โดยเฉพาะมากกว่า 200 MHz) ความได้เปรียบเหนือสายไฟฟ้านั้นหักล้างไม่ได้ ไม่มีคู่แข่ง

ข้อเสียของสายไฟเบอร์ออปติก

ที่สำคัญที่สุดคือความซับซ้อนในการติดตั้งสูง (ด้วย งานติดตั้งสายไฟเบอร์ออปติกการแยกสารต้องใช้ความแม่นยำระดับไมครอน การลดทอนในการแยกขึ้นอยู่กับความแม่นยำของใยแก้วและระดับการขัดเงาอย่างมาก) ในการติดตั้งการแยก การเชื่อมหรือการติดกาวจะใช้เจลพิเศษซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การหักของแสงเท่ากับไฟเบอร์กลาส ไม่ว่าในกรณีใด การดำเนินการนี้ต้องใช้บุคลากรที่มีคุณสมบัติสูงและเครื่องมือพิเศษ ดังนั้นส่วนใหญ่มักจะขายสายไฟเบอร์ออปติกในรูปแบบของชิ้นส่วนก่อนตัดที่มีความยาวต่างกันที่ปลายทั้งสองซึ่งมีการติดตั้งประเภทการแยกที่ต้องการแล้ว เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การจดจำว่าการตั้งค่าการแยกคุณภาพต่ำช่วยลดความยาวสายเคเบิลที่อนุญาตได้อย่างมากเนื่องจากการลดทอน

คุณต้องจำไว้ว่าการใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงต้องใช้เครื่องรับและส่งสัญญาณออปติคอลพิเศษที่จะเปลี่ยนสัญญาณแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้าและในทางกลับกันซึ่งในบางครั้งจะเพิ่มต้นทุนของเครือข่ายโดยรวมอย่างมาก

สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกช่วยให้สามารถแยกสัญญาณได้ (มีการผลิตผู้จัดจำหน่ายแบบพาสซีฟพิเศษสำหรับสิ่งนี้ ( ข้อต่อ) สำหรับ 2-8 ช่องสัญญาณ) แต่ตามกฎแล้วจะใช้สำหรับการส่งข้อมูลในทิศทางเดียวเท่านั้นระหว่างเครื่องส่งหนึ่งเครื่องและเครื่องรับหนึ่งเครื่อง ท้ายที่สุด การแตกแขนงใดๆ จะทำให้สัญญาณแสงอ่อนลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และหากมีกิ่งจำนวนมาก แสงนั้นก็อาจไปไม่ถึงจุดสิ้นสุดของเครือข่าย นอกจากนี้ยังมีการสูญเสียภายในในผู้จัดจำหน่าย ดังนั้นกำลังสัญญาณทั้งหมดที่เอาต์พุตจะน้อยกว่ากำลังไฟฟ้าเข้า

สายไฟเบอร์ออปติกมีความแข็งแรงและยืดหยุ่นน้อยกว่าสายไฟฟ้า รัศมีการโค้งงอที่อนุญาตโดยทั่วไปคือประมาณ 10 - 20 ซม. โดยมีรัศมีการโค้งงอที่เล็กกว่า เส้นใยกลางอาจหักได้ ทนต่อสายเคเบิลและการยืดตัวทางกลได้ไม่ดีรวมถึงอิทธิพลจากการกดทับ

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่ละเอียดอ่อนและรังสีไอออไนซ์ซึ่งความโปร่งใสของไฟเบอร์กลาสลดลงนั่นคือการลดทอนสัญญาณเพิ่มขึ้น . หยดคมอุณหภูมิก็ส่งผลเสียเช่นกัน ไฟเบอร์กลาสสามารถแตกได้

ใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงในเครือข่ายที่มีโทโพโลยีแบบดาวและวงแหวนเท่านั้น ในกรณีนี้ไม่มีปัญหาในการจับคู่และการต่อสายดิน สายเคเบิลนี้ให้การแยกคอมพิวเตอร์เครือข่ายแบบกัลวานิกในอุดมคติ ในอนาคต สายเคเบิลประเภทนี้มีแนวโน้มที่จะดึงสายไฟออกไป หรืออย่างน้อยก็มีประสิทธิภาพเหนือกว่าสายเคเบิลเหล่านี้อย่างมาก ปริมาณทองแดงสำรองในโลกหมดลง และมีวัตถุดิบเพียงพอสำหรับการผลิตแก้ว

ประเภทของสายไฟเบอร์ออปติก

1. มัลติโหมดหรือ มัลติโหมดสายเคเบิลถูกกว่า แต่คุณภาพต่ำกว่า
2. สถานะโสดสายแพงกว่าแต่มี ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดเมื่อเทียบกับครั้งแรก

สาระสำคัญของความคลาดเคลื่อนระหว่างทั้งสองประเภทจะลดลงเป็นโหมดทางเดินของแสงในสายเคเบิลที่แตกต่างกัน

ข้าว. 2. การแพร่กระจายของแสงในสายเคเบิลโหมดเดียว

ในสายเคเบิลโหมดเดียว ลำแสงเกือบทั้งหมดเดินทางในเส้นทางเดียวกัน อันเป็นผลมาจากการที่พวกมันไปถึงเครื่องรับในเวลาเดียวกัน และรูปร่างของสัญญาณแทบไม่บิดเบี้ยว (รูปที่ 2) สายเคเบิลโหมดเดียวมีเส้นผ่านศูนย์กลางไฟเบอร์ตรงกลางประมาณ 1.3 µm และส่งผ่านแสงที่ความยาวคลื่นเดียวกันเท่านั้น (1.3 µm) การกระจายและการสูญเสียสัญญาณมีขนาดเล็กมาก ซึ่งช่วยให้คุณส่งสัญญาณในระยะทางที่ไกลกว่าในกรณีของการใช้สายเคเบิลมัลติโหมด สำหรับสายเคเบิลโหมดเดียวจะใช้ตัวรับส่งสัญญาณเลเซอร์ซึ่งใช้แสงเฉพาะกับความยาวคลื่นที่ต้องการเท่านั้น ตัวรับส่งสัญญาณดังกล่าวยังค่อนข้างแพงและไม่คงทน อย่างไรก็ตาม ในอนาคต สายเคเบิลโหมดเดี่ยวควรเป็นประเภทหลักเนื่องจากประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม นอกจากนี้ เลเซอร์ยังเร็วกว่า LED ทั่วไปอีกด้วย การลดทอนสัญญาณในสายเคเบิลโหมดเดียวจะอยู่ที่ประมาณ 5 เดซิเบล/กม. และสามารถลดได้ถึง 1 เดซิเบล/กม.

ข้าว. 3. การขยายพันธุ์ของแสงในสายเคเบิลมัลติโหมด

ในสายเคเบิลแบบมัลติโหมดวิถีของรังสีแสงมีการแพร่กระจายที่เห็นได้ชัดเจนอันเป็นผลมาจากรูปร่างของสัญญาณที่ปลายรับของสายเคเบิลบิดเบี้ยว (รูปที่ 3) เส้นใยกลางมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 62.5 µm และเส้นผ่านศูนย์กลางของปลอกด้านนอกเท่ากับ 125 µm (บางครั้งรายงานเป็น 62.5/125) การส่งสัญญาณใช้ LED แบบธรรมดา (ไม่ใช่เลเซอร์) ซึ่งช่วยลดต้นทุนและเพิ่มอายุการใช้งานของตัวรับส่งสัญญาณเมื่อเทียบกับสายเคเบิลโหมดเดียว ความยาวคลื่นของแสงในสายเคเบิลมัลติโหมดคือ 0.85 µm ในขณะที่มีความยาวคลื่นกระจายอยู่ที่ประมาณ 30 - 50 นาโนเมตร ความยาวสายเคเบิลที่อนุญาตคือ 2 - 5 กม.

สายเคเบิลมัลติโหมด- เป็นสายไฟเบอร์ออปติกประเภทหลักในเวลานี้ เพราะมีราคาถูกและมีจำหน่ายมากกว่า การลดทอนในสายเคเบิลมัลติโหมดนั้นมากกว่าในสายเคเบิลโหมดเดียวและอยู่ที่ 5 - 20 dB/km

ความล่าช้าโดยทั่วไปสำหรับสายเคเบิลทั่วไปส่วนใหญ่อยู่ที่ประมาณ 4-5 ns/m ซึ่งใกล้เคียงกับการหน่วงเวลาในสายไฟฟ้า
สายไฟเบอร์ออปติก เช่น สายไฟฟ้า มีอยู่ใน plenumและ ไม่ใช่ plenum.