Что такое одномодовое оптическое волокно
Оптические волокна. Классификация
Оптические волокно стандарт де-факто при построении магистральных сетей связи. Протяженность волоконно-оптических линий связи в России у крупных операторов связи достигает > 50 тыс.км.
Благодаря волокну мы имеем все те преимущества в связи, которых не было раньше.
Вот и попробуем рассмотреть виновника торжества — оптическое волокно.
В статье попробую написать просто о оптических волокнах, без математических выкладок и с простыми человеческими объяснениями.
Статья чисто ознакомительная, т.е. не содержит уникальных знаний, всё что будет описано может быть найдено в куче книг, однако, это не копипаст, а выжимка из «кучи» информации только лишь сути.
Классификация
Чаще всего волокна подразделяют на 2 общих типа волокон
1. Многомодовые волокна
2. Одномодовые
дадим пояснение на «бытовом» уровне что есть одномод и многомод.
Представим гипотетическую систему передачи с волокном воткнутым в нее.
Нам надо передать двоичную информацию. Импульсы электричества в волокне не распространяются, ибо диэлектрик, поэтому мы будем передавать энергию света.
Для этого нам нужен источник световой энергии. Это могут быть светодиоды и лазеры.
Теперь мы знаем что мы используем в качестве передатчика — это свет.
Подумаем как свет вводится в волокно:
1) Световое излучение имеет свой спектр, поэтому если сердцевина волокна широкая (это в многомодовом волокне), то больше спектральных составляющих света попадет в сердцевину.
Например мы передаем свет на длине волны 1300нм (к примеру), сердцевина многомода широкая, то и путей распространения у волн больше. Каждый такой путь и есть моды
2) Если же сердцевина маленькая (одномодовое волокно), то путей распространения волн соотвественно уменьшается. И так как дополнительных мод гораздо меньше, то и не будет и модовой дисперсии (о ней ниже).
Это основное отличие многомодового и одномодового волокон.
Спасибо enjoint, tegger, hazanko за замечания.
Многомодовые в свою очередь делятся на волокна со ступенчатым показателем преломления (step index multi mode fiber) и с градиентным (graded index m/mode fiber).
Одномодовые делятся на ступенчатые, стандартные (standard fiber), со смещенной дисперсией (dispersion-shifted) и ненулевой смещенной дисперсией (non-zero dispersion-shifted)
Конструкция оптического волокна
Каждое волокно состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления.
Сердцевина (которая и является основной средой передачи энергии светового сигнала) изготавливается из оптически более плотного материала, оболочка — из менее.
Так, например, запись 50/125 говорит о том, что диаметр сердцевины равен 50 мкм, оболочки — 125мкм.
Диаметры сердцевины равные 50мкм и 62,5мкм являются признаками многомодовых оптических волокон, а 8-10мкм, соответственно, одномодовым.
Оболочка же, как правило, всегда имеет диаметр размером 125мкм.
Как видно диаметр сердцевины одномодового волокна имеет намного меньший размер, нежели диаметр многомодового. Меньший диаметр сердцевины позволяет уменьшить модовую дисперсию (о которой, возможно, будет написано в отдельной статье, а также вопросы распространения света в волокне), а соответственно увеличить дальность передачи. Однако, тогда бы одномодовые волокна вытеснили многомоды, благодаря более лучшим «транспортным» характеристикам, если бы не необходимость использовать дорогие лазеры с узким спектром излучения. В многомодовых волокнах используются светодиоды с более размазанным спектром.
Поэтому для недорогих оптических решений, таких как локальные сети интернет-провайдеров применения многомода случается.
Профиль показателя преломления
Вся пляска с бубном у волокна с целью увеличения скорости передачи была вокруг профиля показателя преломления. Так как основным сдерживающим фактором увеличения скорости является модовая дисперсия.
Кратко суть в следующем:
когда излучение лазера поступает в сердцевину волокна, то сигнал передается по ней в виде отдельных мод (грубо: лучей света. А на самом деле разные спектральные составляющие вводимого сигнала)
Причем входят «лучи» под разными углами, поэтому время распространения энергии отдельно взятых мод различается. Это проиллюстрировано на рисунке ниже. 
Здесь отображены 3 профиля преломления:
ступенчатый и градиентный для многомодового волокна и ступенчатый для одномодового.
Видно, что в многомодовых волокнах моды света распространяются по различным путям, но, из-за постоянного коэффициента преломления сердцевины с ОДИНАКОВОЙ скоростью. Те моды, которые вынуждены идти по ломанной линии приходят позже, чем моды, идущие по прямой. Поэтому исходный сигнал растягивается во времени.
Другое дело с градиентным профилем, те моды которые раньше шли по центру — замедляются, а моды, которые шли по ломанному пути, наоборот, ускоряются. Это произошло оттого, что коэффициент преломления сердечника теперь непостоянен. Он увеличивается параболически от краев к центру.
Это позволяет увеличить скорость передачи и получить распознаваемый сигнал на приеме.
Области применения оптических волокон
| Многомодовое волокно | Одномодовое волокно | |
| MMF 50(62.5)/125 Градиентное | SF 9/125 ступенчатое | SF 9/125 со смещенной дисперсией (с ненулевой смещенной дисп.) |
| ЛВС(GigaEther,FDDI,ATM) | Протяженные ЛВС, магистрали SDH | Сверхпротяженные магистрали SDH |
К этому можно добавить, что магистральные кабели теперь все почти идут с ненулевой смещенной дисперсий, что позволяет использовать на этих кабелях спектральное волновое уплотнение (WDM) без нужды замены кабеля.
А при построении пассивных оптических сетей часто используют многомодовое волокно.
Спасибо тем, кто конструктивно критиковал.
PS
если будет интересно, то могут появиться статьи о
— дисперсии
— типах волоконно-оптических кабелей (не волокон)
— системах передачи, используемых для wdm/dwdm уплотнения.
— процедура сварки оптических волокон. и типы сколов.
Одномодовое и многомодовое волокно: в чём разница?
Worton
Купить FS оптические патч-корды
Растущий спрос на увеличинную ширину полосы частот и быстрые сетевые соединения значительно увеличивает рост рынка волокна, особенно одномодовое волокно (SMF) и многомодовое волокно (MMF). Несмотря на то, что эти 2 типа кабелей оптического волокна широко применяются в различных областях, часто бывает сложно выбрать нужное волокно, так как разница между одномодовым и многомодовым волокном не всегда ясна. Сегодня мы решили рассмотреть строение волокна, различия в расстоянии передачи данных, цене и цвете волокна. Все это поможет нам сравнить одномодовое волокно и многомодовое волокно и понять разницу и сходство между ними.
Одномодовое и многомодовое волокно: определение
Исходя из определения моды, многомод (MultiMode MM) позволяет подавать несколько световых сигналов. Одномод (SingleMode MM)- позволяет пропустить через себя лишь один сигнал.
Одномодовое и многомодовое волокно: диаметр-сердечника
Одномодовое и многомодовое волокно: длина волны & источник света
Из-за большого размера сердечника многомодового волокна, в нем чаще всего используются недорогие источники света, такие как светодиоды (светоизлучающие диоды) и VCSEL (поверхностно-излучающий лазер свертикальным резонатором), которые работают на длине волны 850 нм и 1310 нм. В то время как в одномодовом оптоволокне часто используются лазеры или лазерные диоды для производства света, впрыскиваемого в кабель. Наиболее часто встречающаяся длина волны одномодового волокна составляет 1310 нм и 1550 нм.
Одномодовое и многомодовое волокно: пропускная способность
Ширина полосы пропускания многомодового волокна ограничена его световым режимом, а максимальная ширина полосы в настоящее время составляет 28000 МГц * км волокна OM5. В то время как полоса пропускания одномодового волокна теоретически неограничена, поэтому такое волокно может пропускать один световой режима за один раз.
Кроме того, существуют также некоторые различия между одномодовым и многомодовым оптоволоконным цветовым кодом. Больше узнать об этом вы можете, прочитав статью: “Как определить цветовой код оптоволоконного кабеля?”
Одномодовое и многомодовое волокно: расстояние
Как известно, одномодовое волокно подходит для работы на большие расстояния, а многомодовое оптическое волокно предназначено для работы на коротких дистанциях. Давайте определим количественные различия расстояния между одномодовым и многомодовым волокном.
Из таблицы видно, что расстояние между кабелями одномодового волокна намного длиннее, чем у многомодового волокна со скоростью передачи данных от 1G до 10G, но многомодовое волокно типа OM3/OM4/OM5 поддерживает более высокую скорость передачи данных. Чаще всего многомодовое оптоволокно используется для организации ЛВС (локально-вычислительной сети) и СКС (структурированной кабельной сети) небольших размеров в рамках одного здания или прилегающих строений (около 500 метров). Волоконно-оптические линии связи с одномодовыми волокнами используют для подключения удаленных зданий, например для организации системы видеонаблюдения в рамках района, города или даже магистрали (1000м и более).
Одномодовое и многомодовое волокно: стоимость разводки кабелей
Стоимость одномодового и многомодового волокна – одна из самых часто обсуждаемых тем на форумах. Для многих людей выбор зависит стоимости оптического модуля, стоимости системы и стоимости установки.
Стоимость оптического модуля
По сравнению с одномодовыми модулями стоимость многомодовых модулей почти в два-три раза ниже. В таблице ниже приведены примеры одномодовых и многомодовых модулей FS.COM, совместимых с оборудованием Cisco.
Из таблицы видно, что разница в ценах сильно возрастает с увеличением скорости передачи данных.
Стоимость системы
Одномодовое волокно, как правило, ориентировано на работу на большие расстояния, что требует использования модулей с лазерами, которые работают на более длинных волнах с более узкой спектральной шириной. Эти характеристики трансивера в сочетании с необходимостью более точного выравнивания и более прочных разъемов для меньших диаметров сердечника приводят к значительно более высокой стомости модулей и общим более высоким затратам на одноканальные волоконно-оптические соединения.
Способы изготовления модулей в на базе VCSEL, которые оптимизированы для использования с многомодовыми волокнами, легче встраиваются в массивные устройства и являются более дешевыми по сравнению с эквивалентными одномодовыми трансиверами. Несмотря на использование нескольких волоконно-оптических линий и массивов с несколькими трансиверами, существует значительная экономия по сравнению с одномодовыми технологиями, использующими одно- или многоканальную работу по симплекс-дуплексному подключению.
Стоимость установки
Одномодовое волокно часто стоит меньше, чем многомодовое волокно. При построении волоконно-оптической сети 1G, которую вы хотите модернизировать до 10G или быстрее, в конечном итоге экономия на стоимости волокна для одномодового режима позволяет сэкономить половину цены. В то время как многомодовые волокна OM3 или OM4 увеличивают стомость на 35% для SFP модулей. Одномодовое волокно более дорогое, но затраты на замену многомодового волокна значительно выше, особенно если они следуют в порядке: OM1-OM2-OM3-OM4. Для разницы между OM3 и OM4, пожалуйста, прочтите: OM3 патч-корд vs OM4 патч-корд: какой выбрать?
На сегодняшний день цена на использования одномодового режима снижается. Но если вам необходимо 10G соединение, до сих пор возможно использовать многомодовый режим работы.
Одномодовое волокно vs многомодовое волокно: правила выбора
Учитывая описанные характеристики многомодовых и одномодовых волокон, можно привести рекомендации по выбору типа волокна в зависимости от производительности приложения и расстояния, на котором оно должно работать:
для скоростей свыше 10 Гбит/с выбор в пользу одномодового волокна независимо от расстояния
для 10-гигабитных приложений и расстояний свыше 550 м выбор также в пользу одномодового волокна
для 10-гигабитных приложений и расстояний до 550 м также возможно применение многомодового волокна OM4
для 10-гигабитных приложений и расстояний до 300 м также возможно применение многомодового волокна OM3
для 1-гигабитных приложений и расстояний до 600-1100 м возможно применение многомодового волокна OM4
для 1-гигабитных приложений и расстояний до 600-900 м возможно применение многомодового волокна OM3
для 1-гигабитных приложений и расстояний до 550 м возможно применение многомодового волокна OM2
Вывод
Одномодовая оптическая кабельная система подходит для приложений передачи данных на длинные расстояния и широко используется в сетях операторов связи, MAN и PON. Многомодовая волоконно-оптическая кабельная система имеет более короткий охват и широко используется на предприятиях, в центрах обработки данных и локальных сетях. Независимо от того, какой из них вы выбираете, исходя из общей стоимости волокна, выбор того, который наилучшим образом соответствует потребностям вашей сети, является важной задачей для каждого сетевого дизайнера.
Типы оптического волокна
Оптические волокна (ОВ), уложенные в оптический кабель (ОК) для защиты их от внешних воздействий при эксплуатации линии связи и сохранения при строительно-монтажных работах, вот уже более 40 лет используются в качестве среды передачи сигнала. За всё это время было разработано и стало применяться огромное количество видов оптоволокна, обладающих различными свойствами, что даёт возможность применять их для решения разнообразных задач.
В данном обзоре рассмотрим ключевые свойства ОВ и области их применения. Почитать о конструкции и принципе работы волокна в качестве световода можно в статье, посвящённой оптическим кабелям с ОВ двух основных типов — одномодовыми и многомодовыми.
Знание параметров ОВ и ОК нужно не только инженерам-проектировщикам систем связи, но и менеджерам разного уровня, принимающим решения по развитию сети и закупке ОК, а также всем, кто хочет получить более подробную информацию о факторах, которые могут быть решающими для конкретных применений. Дополнительные сведения можно также получить и из первых рук — от компаний-производителей.
Оптическое волокно для промышленных целей выпускается как кабельными (в основном для собственных кабелей), так и специализированными зарубежными компаниями: Alcatel, Corning, Fujikura, OFS (Furukawa), Sumitomo и др.
Ниже рассмотрим классификацию промышленно выпускаемых одномодовых и многомодовых ОВ и их характеристики.
Классификация промышленных типов оптических волокон
Оптическое волокно или световод — это гибкий и прозрачный (стеклянный или пластмассовый) цилиндрический стержень с поперечным сечением в форме круга. Он состоит из трех слоев: сердцевины, оболочки и покрытия.
В системах связи ОВ является основной средой для передачи сигнала. Сигнал — модулированная по интенсивности световая волна — распространяется в основном внутри сердцевины диаметром от 6 до 62,5 мкм (в зависимости от типа волокна), а точнее — по цилиндрическому волноводу, образованному сердцевиной и оболочкой, используя явление полного внутреннего отражения (ПВО) света от границы раздела «сердцевина-оболочка».
Существуют четыре основных параметра, по которым обычно проводят классификацию типов оптоволокна:
Кроме этого, существует ряд других ОВ специального типа с узко специализированным назначением.
Классификация многомодовых ОВ
ММ волокна по профилю показателя преломления делятся на:
Кроме того, они (условно) делятся на четыре класса в зависимости от материала ОВ:
В телекоммуникационных системах применяются почти исключительно волокна класса А1 (практически только первые два типоразмера). Учитывая относительно большое затухание ММ волокна, оно используется при прокладке внутри объектов или на небольшие расстояния до 1–2 км. В этой связи его основным потребителем являются локальные сети, а не сети связи, ориентированные на одномодовые ОВ.
Кроме того, стандарт ISO/IEC 11801 (начиная с версии 2002 г.) определил четыре категории ММ ОВ: ОМ1, ОМ2, ОМЗ и OM4 и, соответственно, четыре класса ММ ОВ каналов, отличающихся значением широкополосности. Максимальный по этому параметру класс позволяет многомодовым ОВ обеспечить дальность передачи гигабитного Ethernet (GE) 3 км.
Классификация одномодовых ОВ
ОМ волокна обычно изготавливаются из кварцевого стекла (SiO2), имеют постоянный диаметр оболочки 125 мкм, а диаметр сердцевины составляет 7–10 мкм, однако нормируемым параметром является диаметр модового поля (8–11 мкм), который лучше характеризует потери при вводе света в ОВ и зависит от длины волны (фактически он на 10–12 % больше диаметра сердцевины). Методы измерения этого параметра определены стандартами: европейскими IEC 793-1-С9 и американскими EIA/TIA-455-164/-165/-167А.
По профилю показателя преломления
Изменение профиля ПП позволяет изменить положение точки нулевой дисперсии, наклон дисперсионной кривой и значение дисперсии в конкретной области длин волн.
По характеристике дисперсии
Профили ПП определяют не только уровень и характер изменения дисперсии, но и тип одномодового ОВ. Как правило, выделяют 3 типа профилей: для ОВ без сдвига дисперсии, со сдвигом нуля дисперсии в третье окно прозрачности (вблизи 1550 нм) и с выравниванием дисперсии (в определенном диапазоне третьего окна прозрачности, т. е. также вблизи 1550 нм). В соответствии с этим ОМ волокно делят на:
Классификация специальных типов волокон
В связи с развитием систем с WDM и оптических усилителей (ОУ), а также ряда специальных применений появились специальные типы оптических волокон:
Ниже рассмотрены основные типы и характеристики современных оптических волокон, выпускаемых (как для целей магистральной связи, так и специальных ОВ) компаниями-производителями Corning, Fujikura и Sumitomo — наиболее широко представленными на российском рынке.
Волокно, используемое производителями кабельной продукции, может свободно выбираться потребителями для обеспечения своих конкретных нужд на стадии оформлении заказа. Для удобства потребителя сведения о параметрах ОВ и рекомендуемые стандартами ITU-T значения обычно представляются в виде таблиц. Эти таблицы можно найти в описаниях стандартов, а также в спецификациях производителей волокна.
Подписывайтесь на канал ВОЛС.Эксперт
Показываем, как правильно выполнять монтаж оптических муфт и кроссов, разбираем частые ошибки, даем полезные советы специалистам.
Основные характеристики ММ волокон
Основные параметры ММ ОВ описаны и регламентированы в рек. G.651. Однако рек. G.651 не отражает, естественно, все разнообразие марок ММ ОВ. Значительно более информативны спецификации, приводимые в каталогах компаниями-производителями.
Параметры, перечисленные в спецификациях, как правило, достаточно понятны, однако некоторые из них нуждаются в пояснении.
Одномодовые ОВ, регламентированные стандартами ITU-T
Основные параметры ОМ ОВ описаны и регламентированы в рек. ITU-T G.650, G.652–657, которые используются в основном для ссылок в официальных документах на тип волокна. В них, однако, приводятся основные (чаще всего предельные) характеристики ОВ соответствующих категорий (типов).
ITU-T (МСЭ-Т) регламентируют шесть типов ОМ ОВ, а именно:
Каталоги оптического волокна позволяет проектировщикам ВОЛС ориентироваться в типе и параметрах одномодовых ОВ, на которые производители ссылаются чаще всего по названию стандарта.
Основные характеристики ОМ волокон
Ряд других параметров — механических, точностных и температурных — обычно отражен в меньшей степени.
Рекомендации по применению оптических волокон в системах связи
Раньше все волокна использовались в основном в системах магистральной связи с технологиями PDH, SDH и WDM. Сегодня они стали использоваться в сетях доступа — PON, FTTB, FTTH с технологиями Ethernet, IP, ATM и локальных сетях. Приводим краткую сводку рекомендаций, которые накопились в процессе использования в них ОВ:
Рекомендуем ознакомиться с описанием выпускаемой волоконной продукции фирмы Corning в соответствующем материале либо на сайте производителя.
Илья Смирнов,
технический эксперт, преподаватель ВОЛС.Эксперт
Типы оптического волокна, применяемого в телекоммуникационных сетях
Современные тенденции развития телекоммуникационных сетей все больше склоняются к использованию оптических линий связи. Если до недавнего времени «оптика» применялась только для глобальных сетей, то сейчас она начинает составлять конкуренцию традиционным кабельным сетям с металлическими (медными) токопроводящими сердечниками, а также технологиям беспроводной передачи данных. Учитывая, что ежегодно внедряются новые технологии, снижающие производственные затраты, волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) начинают применяться всё ближе к конечному пользователю. Основой кабелей, используемых в ВОЛС, является оптическое волокно разных видов, о котором и пойдет речь в этой статье.
Принцип действия и основные рабочие параметры оптоволокна
Оптическое волокно представляет собой светопрозрачный материал в виде нитей небольшого диаметра круглого сечения. Оно функционирует, как волновод, по которому осуществляется передача фотонов в видимом или инфракрасном диапазоне спектра. Принципиальная конструкция любого оптоволокна состоит из двух основных элементов: сердцевины и оболочки. Одно или несколько таких волокон, объединенных в одну структуру и покрытых различными защитными материалами, является волоконно-оптическим кабелем.
Следует заметить, что в зависимости от области применения и внешних эксплуатационных характеристик материалы и структура защитной оболочки различных марок оптоволоконного кабеля могут варьироваться в широком диапазоне. Поэтому при его выборе следует обращать внимание не только на тип сердцевины.
Передача данных по оптоволокну производится в виде светового импульса с определённой модуляцией. Луч света многократно отражается от оптической оболочки и распространяется по сердцевине с высокой скоростью и на значительные расстояния. При этом в зависимости от изначального угла, под которым световые волны попадают в сердцевину, возможна передача нескольких потоков информации одновременно.
Одним из ключевых параметров, определяющих эффективность передачи информации, является показатель преломления оболочки сердцевин. Однако не менее важен профиль параметра преломления сердцевины — он описывает зависимость величины коэффициента преломления от величины поперечного сечения оптического волокна. Если профиль преломление остаётся стабильным на всей протяженности оптоволоконного кабеля, то он называется ступенчатым. Если этот показатель изменяемый, кроме того он уменьшается, от центральной оси сердцевины к периферии, то он получает название градиентный. Встречаются марки волоконно-оптического кабеля, у которых профиль показателя преломления сердцевины описывается более сложными формулами.
Среди главных рабочих, параметров описывающих эксплуатационные характеристики оптического волокна специалисты выделяют следующие:
Затухание. Эффект постепенного снижения мощности оптического импульса. По мере его прохождения по оптическому волноводу. Это явление вызывается сочетанием различных физических процессов, среди которых ключевыми являются длина волны электромагнитного излучения видимого спектра. Данный показатель измеряется в дБ/км. Затухание определяет фактическую дальность передачи сигнала (без ретранслятора) по оптоволокну разных типов.
Дисперсия. Характеризуется увеличением диапазона частоты светового импульса. Такое явление получило наименование оптического уширения. Негативный эффект заключается в перекрывании диапазона соседних импульсов, передаваемых одновременно, что проявляется в возникновении ошибок при приеме и расшифровке данных. Эффект дисперсии негативно влияет как на скорость передачи данных так и на максимально допустимое расстояние трансляции.
Классификация оптических волокон по материалу изготовления
На данный момент для коммерческого использования доступна довольно широкая номенклатура оптоволокон. Условно их можно классифицировать по следующим характеристикам:
Имеют особый вид покрытия оболочки с повышенными характеристиками отражения.
Однако наибольшее распространение получили типы оптических волокон, которые используются в телекоммуникационных сетях, для передачи больших объемов данных на значительные расстояния. Основными параметрами, по которым выполняется деление телекоммуникационного оптоволокна на типы, являются:
Геометрическая форма и габаритные размеры сердцевины, определяющие параметры преломления световых волн. В зависимости от этого появляется возможность одновременной передачи нескольких световых импульсов (мод) направленных под различными углами. В зависимости от их количества производится дополнительное отделение оптоволоконных кабелей на одно- и многомодовые.
Зависимости от сочетания перечисленных характеристик можно выделить четыре основных группы оптоволоконных кабелей:
В связи с более широкой областью применения и востребованностью коммуникационных оптоволоконных кабелей более подробно опишем перечисленные типы оптического волокна.
Кварцевое многомодовое оптическое волокно
Многомодовая оптика передает световые импульсы (моды) по разным траекториям, что отображается во времени распространения импульса и приводит к его уширению. Оптоволокно с градиентным типом профиля, в отличие от ступенчатого, сокращает временной промежуток передачи различных мод. Плавное изменение параметров преломления, характерное для градиенты, обеспечивает большую скорость передачи мод высшего порядка, которые входят в оптическую сердцевину под острым углом по отношению к оболочке. Моды, передающиеся по траектории приближенной к сердцевине, распространяются медленнее. Это приводит к возникновению межмодовой дисперсии, которая снижает скорость и дальность передачи оптического сигнала по сравнению с одномодовыми.
Многомодовое оптоволокно применяется для передачи электромагнитных волн в диапазоне 850 и 1310 нм. Для волн такой длины характерны показатели затухания 3,5 и 1,5 дБ/км. Оно производится в двух типоразмерах: 62,5 / 125 мкм и 50/125 мкм, где первый показатель диаметр сердцевины, а второй оболочки. Рабочие характеристики волокон должны соответствовать международному стандарту ISO/IEC 11801. В соответствии с этим нормативом многомоды делят на 4 класса, которые отличаются шириной пропускной полосы:
ОМ2 – стандарт 50/125 мкм;
ОМ3 – волокно модернизировано для лучшей совместимости с лазером, 50/125 мкм
ОМ4 – оптимизированное волокно с улучшенными характеристиками, предназначенное для работы с лазером, 50/125 мкм.
Причина, почему более поздние варианты оптического волокна адаптируются под работу с лазером, заключается в следующем. Первоначально для передачи светового сигнала использовались точечные LED лампы (светодиоды повышенной интенсивности). Позднее после разработки полупроводниковых лазеров структуру оптических волокон оптимизировали для работы с ними.
Различные типы многомодового оптоволокна имеют свою специфику применения:
Несмотря на то, что многомодовое оптоволокно обладает значительно лучшими эксплуатационными характеристиками, чем одномодовое, оно всё ещё сохраняет свою актуальность на телекоммуникационных объектах любого уровня. Причина заключается в широком ассортименте соединительных элементов, конвекционного и другого оборудования. Кроме того, стоимость аксессуарам и периферийного оборудования для толстых многомодовых кабелей значительно ниже за счёт меньших требований к допускам.
Кварцевое одномодовое оптическое волокно
На высокое качество сигнала также влияет чрезвычайно низкий показатель затухания, составляющий менее 0,4 дБ/км. При этом диапазон электромагнитного излучения одномодового оптоволокна, которое используются в коммуникационных сетях, может составлять 1310-1500 мкм. При производстве одномодового оптического волокна могут использоваться различные покрытия и технологии спектрального уплотнения, что позволяет передавать световые волны в других рабочих диапазонах.
Следует отметить, что отсутствие межмодовой дисперсии в одномодовом волокне заменяется хроматической дисперсией, которая также является причиной уширения оптического импульса. Суть хроматической дисперсии заключается в том, что невозможно создать идеальную монохроматическую световую волну, даже лазером. Однако существует такая длина волны для каждого конкретного вида одномодового оптоволокна, когда эффект хроматической дисперсии приближается к нулю.
Область максимально эффективного затухания сигнала называется «водным пиком».
Тип одномодового волокна
Показатель длина волны при нулевой хроматической дисперсии
Рекомендуемая область использования
G.652 С несмещенной дисперсией
1300 нм (при нулевой дисперсии)
1383 нм (частота «водного пика»)
Стандартные и магистральные телекоммуникационные сети
G.653 С нулевой дисперсией
Используются для трансляции волн при длине 1550 нм
G.654 Со смещением длиной волны отсечки
В магистральных телекоммуникационных сетях
G.655 С ненулевой дисперсией
1530-1565 нм – дисперсия существует, но незначительная
Телекоммуникационные линии со спектральным уплотнением
G.656 С ненулевой смещенной дисперсией и широкополосной передачи
Телекоммуникационные линии со спектральным уплотнением
Каналы типа DWDM/CWDM
G.657 С отсутствующими потерями при макроизгибе
Имеет уменьшенный радиус изгиба с минимизацией потерь на нем
Используется для прокладки в стесненных условиях ограниченного пространства
Кроме того по типу оптической оболочки и дополнительным материалам входящим в состав сердцевины можно выделит следующие марки кабелей с одномодовыми волокнами:
Изотропные, для передачи электромагнитного импульса ИК диапазоне. С длиной волны в диапазоне 488-1650 нм, имеют диаметр сердечника в диапазоне 2.8 мкм до 9.9 при размере оболочки от 50 до 125 МК;
Пластиковое оптоволокно (POF)
Пластиковое или полимерное оптоволокно разрабатывалось, как бюджетная альтернатива кварцевому, к тому же обладающая целым перечнем физико-механических преимуществ. Как правило POF представлены в виде волокон с большим диаметром сердцевины. Размеры различных марок могут немного варьироваться, но наиболее часто встречается типоразмер 980/1000 мкм сердцевина и оболочка соответственно.
Полимерные волокна производятся из оргстекла – полиметилметакрилата. Они имеют ступенчатый показатель преломления светового импульса. И по сравнению даже с многомодовым кварцевым оптоволокном характеризуется очень высокими потерями сигнала, доходящими до 100-200 дБ/км, в зависимости от типа. Поэтому наиболее целесообразно использовать данный тип в сочетании с оптическим оборудованием работающим в видимом диапазоне светового спектра, на который приходится минимальный показатель потерь сигнала: 520, 560 и 650 нм. Это позволяет использовать бюджетное оборудование, где в качестве источников светового импульса выступает не лазер, а светодиоды.
Дополнительным преимуществом для оптического кабеля большой площади сечения является существенное упрощение монтажных работ. Изготовление патч-кордов не требует высокой точности и особых профессиональных навыков, допуская большие отклонения. Все приспособления для работы с POF кабелем имеют доступную цену.
Преимущества и технические ограничения пластикового оптического волокна обуславливают область его использования. Это коммуникационные линии, к которым предъявляются высокие требования по устойчивости к внешним воздействиям и эксплуатационной простоты. При этом коммуникационные параметры не являются ключевыми, так как передача данных осуществляется на небольшие расстояния. Это могут быть детали различных приборов и детекторов, медицинского и инженерного оборудования, локальные корпоративные и даже домашние сети передачи данных.
Кварцевое с полимерной оболочкой (HCS)
Наиболее распространённым форм-фактором для HCS оптики является соотношение размеров сердцевины и оболочки 200/230 мкм. Однако в некоторых устройства, особенно медицинском оборудовании могут встречаться кварц-полимерные волокна диаметром сердцевины 300-500 мкм. Соответственно, такой тип оптического проводника является многомодовым.
По своим эксплуатационным характеристикам HCS демонстрирует средние параметры между пластиковым кварцевыми волокнами. Минимальное затухание сигнала наблюдается при передаче световой волны с частотой 850 нм и не превышает 1-10 дБ/км. Оборудование, которое может быть использовано для работы с HCS оптикой, полностью совместимо с POF волокнами использующими длину волны 650 нм. При этом, также подходит активное оборудование, используемое для кварцевых оптических кабелей с длиной волны 850нм.
Благодаря значительно меньшим потерям при затухании сигнала, телекоммуникационные HCS кабеля могут использоваться для передачи данных на несколько километров.
Заключение
Как видно из предоставленной информации наибольшей популярностью в коммерческих структурах пользуются не самые «быстрые», а более дешевые и удобные в использовании волокна. При достаточно широком ассортименте оптоволокна, который предлагает современный рынок, наибольшей востребованностью пользуется «пластик» для создания высокопродуктивных локальных сетей и «пластиковый композит» при необходимости создания более продолжительных коммуникаций.