1.4.1.4 Τύποι πολυτροπικών ινών

Τα πρότυπα της Διεθνούς Ένωσης Τηλεπικοινωνιών (ITU-T) G 651 και του Ινστιτούτου Ηλεκτρολόγων Μηχανικών (IEEE) 802.3 καθορίζουν τα χαρακτηριστικά της πολλαπλής λειτουργίας καλώδια οπτικών ινών. Οι αυξημένες απαιτήσεις εύρους ζώνης σε συστήματα πολλαπλών λειτουργιών, συμπεριλαμβανομένων των Gigabit Ethernet (GigE) και 10 GigE, σχετίζονται με τους ορισμούς τεσσάρων διαφορετικών κατηγοριών διεθνών οργανισμών προτύπων (ISO).

Πρότυπα	Χαρακτηριστικά	Μήκος κύματος	Πεδίο εφαρμογής
Ζ 651,1 ISO/IEC 11801:2002 (OM1) και 2008		850 και 1300 nm	Μετάδοση δεδομένων μέσω δημόσιων δικτύων
Ζ 651,1 ISO/IEC 11801:2002 (OM2) και 2008	Πολυτροπική ίνα κλίσης	850 και 1300 nm	Μετάδοση βίντεο και δεδομένων σε δημόσια δίκτυα
Ζ 651,1 ISO/IEC 11801:2002 (OM3) και 2008	Βελτιστοποιημένο για λέιζερ. πολυτροπική ίνα κλίσης. μέγιστο 50/125 μm	Βελτιστοποιημένο κάτω από 850 nm	για εκπομπές GigE και 10GigE σε τοπικά δίκτυα (έως 300 m)
Ζ 651,1 ISO/IEC 11801:2002 (OM4) και 2008	Βελτιστοποιημένο για VCSEL	Βελτιστοποιημένο κάτω από 850 nm	Για μεταφορές 40 και 100 Gbps σε κέντρα δεδομένων

1.4.1.5 50 μm. έναντι πολυτροπικών ινών 62,5 μm

Κατά τη δεκαετία του 1970, οι οπτικές επικοινωνίες βασίζονταν σε πολύτροπες ίνες 50 μm που προέρχονταν από LED και χρησιμοποιούνται τόσο για μικρές όσο και για μεγάλες αποστάσεις. Στη δεκαετία του 1980, άρχισαν να χρησιμοποιούνται λέιζερ και ίνες μονής λειτουργίας και για πολύ καιρόπαρέμεινε η προτιμώμενη επιλογή για επικοινωνίες μεγάλων αποστάσεων. Ταυτόχρονα, οι πολυτροπικές ίνες ήταν πιο αποδοτικές και οικονομικά αποδοτικές για τοπικά δίκτυα όπως οι επικοινωνίες πανεπιστημιούπολης σε αποστάσεις από 300 έως 2000 m.

Λίγα χρόνια αργότερα, οι ανάγκες των τοπικών δικτύων αυξήθηκαν και οι υψηλότεροι ρυθμοί μεταφοράς δεδομένων, συμπεριλαμβανομένων των 10 Mbps, κατέστησαν απαραίτητοι. Πίεσαν για την εισαγωγή πολυτροπικής ίνας με πυρήνα 62,5 micron, η οποία θα μπορούσε να μεταδώσει ένα ρεύμα 10 Mbit/s σε απόσταση μεγαλύτερη από 2000 m, λόγω της ικανότητάς της να εισάγει πιο εύκολα φως από διόδους εκπομπής φωτός (LED). Ταυτόχρονα, ένα υψηλότερο αριθμητικό διάφραγμα εξασθενεί περισσότερο το σήμα στις ενώσεις των συνδέσμων και στις στροφές των καλωδίων. Η πολύτροπη ίνα με πυρήνα 62,5 micron έχει γίνει η κύρια επιλογή για σύντομους συνδέσμους, κέντρα δεδομένων και πανεπιστημιουπόλεις που λειτουργούν στα 10 Mbps.

Σήμερα, το Gigabit Ethernet (1 Gbps) είναι το πρότυπο και τα 10 Gbps είναι πιο συνηθισμένα σε τοπικά δίκτυα. Η λειτουργία πολλαπλών λειτουργιών 62,5 μm έχει φτάσει στα όριά της, υποστηρίζοντας 10 Gbps σε μέγιστο όριο 26 m. Αυτοί οι περιορισμοί έχουν επιταχύνει την ανάπτυξη νέων οικονομικά αποδοτικών λέιζερ που ονομάζονται VCSEL και 50 μm ίνες πυρήνα βελτιστοποιημένες για μήκος κύματος 850 nm.

Η ζήτηση για αυξημένους ρυθμούς δεδομένων και χωρητικότητα υποδηλώνει αυξημένη χρήση ινών 50 μm βελτιστοποιημένης με λέιζερ ικανή για πάνω από 2000 MHz o km και μετάδοση δεδομένων σε μεγάλες αποστάσεις. Στο σχεδιασμό επιτόπιας εγκατάστασης, τα δίκτυα πρέπει να σχεδιάζονται ώστε να λαμβάνουν υπόψη τις ανάγκες του αύριο.

1.4.1.6 Εύρος ζώνης και μήκος μετάδοσης

Όταν σχεδιάζετε οπτικά καλώδια, είναι σημαντικό να κατανοήσετε τις δυνατότητές τους όσον αφορά το εύρος ζώνης και την απόσταση. Για να εξασφαλιστεί η κανονική λειτουργία του συστήματος, οι όγκοι μεταφοράς δεδομένων πρέπει να καθοριστούν λαμβάνοντας υπόψη τις μελλοντικές ανάγκες

Το πρώτο βήμα είναι η εκτίμηση του μήκους μετάδοσης σύμφωνα με τον πίνακα συνιστώμενων αποστάσεων ISO/IEC 11801 για δίκτυα Ethernet. Αυτός ο πίνακας προϋποθέτει συνεχή μήκη καλωδίων χωρίς συσκευές, συνδέσεις, συνδέσμους ή άλλες απώλειες στη μετάδοση σήματος.

Δεύτερο βήμα, η υποδομή καλωδίωσης πρέπει να λαμβάνει υπόψη τη μέγιστη εξασθένηση του καναλιού για να εξασφαλίσει αξιόπιστη μετάδοση σημάτων σε απόσταση. Αυτή η τιμή εξασθένησης πρέπει να λαμβάνει υπόψη το σύνολο της απώλειας καναλιού

Εξασθένηση ινών, που αντιστοιχεί σε 3,5 dB/km για πολύτροπες ίνες στα 850 nm και 1,5 dB/km για πολύτροπες ίνες στα 1300 nm (σύμφωνα με τα πρότυπα ANSI/TIA-568-B.3 και ISO/IEC 11801).

Συνδέσεις ινών (συνήθως απώλεια 0,1 dB), σύνδεσμοι (συνήθως έως 0,5 dB) και άλλες απώλειες.

Η μέγιστη εξασθένηση καναλιού ορίζεται στο πρότυπο ANSI/TIA-568-B.1 ως εξής.

Μετάφραση Anna Motush

Ορισμός: ίνες που υποστηρίζουν περισσότερους από έναν τρόπους για μια συγκεκριμένη κατεύθυνση πόλωσης

Οι πολύτροπες ίνες είναι οπτικές ίνες που υποστηρίζουν πολλαπλούς εγκάρσιους τρόπους λειτουργίας για δεδομένη οπτική συχνότητα και πόλωση. Ο αριθμός των τρόπων λειτουργίας καθορίζεται από το μήκος κύματος και τον δείκτη διάθλασης του υλικού. Οι πολύτροπες ίνες χωρίζονται σε ίνες βαθμιδωτού δείκτη και ίνες βαθμίδωσης.

Οι τιμές της ακτίνας του πυρήνα και του αριθμητικού ανοίγματος προσδιορίζονται για τις ίνες, επιτρέποντας τον προσδιορισμό της παραμέτρου V. Για μεγάλες αξίεςΣτην παράμετρο V, ο αριθμός των τρόπων λειτουργίας είναι ανάλογος του V 2 . Ειδικότερα, για ίνες με μεγάλη διάμετρο πυρήνα ( δεξιά πλευράΕικ. 1), ο αριθμός των τρόπων λειτουργίας μπορεί να είναι πολύ μεγάλος. Τέτοιες ίνες μπορούν να μεταδώσουν φως από κακής ποιότηταςδέσμη (για παράδειγμα, που παράγεται από διόδους υψηλής ισχύος), αλλά για να διατηρηθεί μια ποιοτική δέσμη από πηγή φωτός υψηλής φωτεινότητας, θα είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε μια ίνα με μικρότερο πυρήνα και μέτριο αριθμητικό άνοιγμα, αν και εισάγει αποτελεσματικά την ακτινοβολία στην ίνα μπορεί να είναι πιο δύσκολο.

Σε σύγκριση με την τυπική ίνα απλής λειτουργίας, η πολύτροπη ίνα έχει συνήθως μεγαλύτερο πυρήνα καθώς και υψηλό αριθμητικό διάφραγμα, όπως 0,2-0,3. Το τελευταίο σας επιτρέπει να εργάζεστε κατά την κάμψη της ίνας, αλλά οδηγεί επίσης σε πιο έντονη σκέδαση, η οποία καθορίζεται από την παραβίαση του γεωμετρικού σχήματος της οπτικής ίνας. Η συνέπεια αυτών των παραβιάσεων είναι ότι ορισμένες από τις ακτίνες φεύγουν από την οπτική ίνα. Η ένταση της σκέδασης εξαρτάται όχι μόνο από την ποιότητα του υλικού από το οποίο κατασκευάζεται ο πυρήνας, αλλά και από την ποιότητα της επένδυσης, καθώς μέρος του οπτικού σήματος διαδίδεται επίσης σε αυτό. Το προφίλ του δείκτη διάθλασης είναι ως επί το πλείστον ορθογώνιο, αλλά μερικές φορές βρίσκεται και παραβολικό. (Δείτε παρακάτω).

Η πολύτροπη ίνα αποτελείται από έναν πυρήνα και μια επένδυση. Στους κοινούς τύπους γραμμών επικοινωνίας οπτικών ινών (βλ. παρακάτω) που βασίζονται σε πολύτροπες ίνες 50/125 και 62,5/125, η διάμετρος του πυρήνα είναι 50 και 62,5 μικρά, αντίστοιχα, και η διάμετρος επένδυσης είναι 125 μικρά. Τέτοιες ίνες υποστηρίζουν εκατοντάδες λειτουργίες.

Η έγχυση φωτός σε πολυτροπική ίνα είναι αρκετά απλή, γιατί Οι απαιτήσεις για τη διατήρηση της ακρίβειας της ρύθμισης της γωνίας και της θέσης της δοκού δεν είναι πολύ αυστηρές. Από την άλλη πλευρά, η χωρική συνοχή στην έξοδο των πολύτροπων ινών είναι χαμηλή και η κατανομή της έντασης εξόδου είναι δύσκολο να ελεγχθεί για λόγους που εξηγούνται παρακάτω.

Το Σχήμα 2 δείχνει τα προφίλ ηλεκτρικού πεδίου σε λειτουργίες με διαθλαστικό βήμα ίνας, υπολογισμένο για συγκεκριμένο μήκος κύματος. Αυτή είναι η κύρια λειτουργία (LP 01) με κατανομή έντασης κοντά στο Gaussian και αρκετούς τρόπους υψηλότερης τάξης με πιο σύνθετα χωρικά προφίλ. Κάθε λειτουργία έχει διαφορετική σταθερά διάδοσης. Οποιαδήποτε κατανομή πεδίου μπορεί να θεωρηθεί ως υπέρθεση τρόπων.

Το συνολικό ηλεκτρικό πεδίο που κατανέμεται σε μια πολύτροπη ίνα είναι μια υπέρθεση πολλών τρόπων. Η ένταση εξαρτάται όχι μόνο από την οπτική ισχύ σε όλους τους τρόπους λειτουργίας, αλλά και από τη σχετική φάση, όπου μπορεί να προκύψει μέγιστο ή ελάχιστο λόγω της παρεμβολής διαφορετικών τρόπων λειτουργίας.

Τόσο η ισχύς όσο και η φάση καθορίζονται από τις αρχικές συνθήκες και οι σχετικές φάσεις ποικίλλουν συνεχώς κατά μήκος της ίνας λόγω της εξάρτησης από τις σταθερές διάδοσης. Έτσι, το πολύπλοκο μοτίβο της έντασης με την πάροδο του χρόνου αλλάζει συνεχώς σε μήκος διάδοσης πολύ κάτω του 1 mm.

Το σχήμα 3 δείχνει ένα κινούμενο παράδειγμα που δείχνει κατανομές έντασης που συμβαίνουν σε διαστήματα 2 μm. Αυτό το σχέδιο παρεμβολής εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τυχόν αλλαγές στην κάμψη ή το τέντωμα των ινών, καθώς και από τη θερμοκρασία.

Σημειώστε ότι για φως με μεγάλο οπτικό εύρος ζώνης (π.χ. λευκό φως) τέτοιες σύνθετες κατανομές έντασης δεν παρατηρούνται επειδή το διάγραμμα έντασης είναι διαφορετικό για κάθε μήκος κύματος, έτσι ώστε οι συνεισφορές από διαφορετικά μήκη κύματος να υπολογίζονται κατά μέσο όρο. Όσο μεγαλύτερη είναι η ίνα, τόσο χαμηλότερο είναι το εύρος οπτικών συχνοτήτων που απαιτείται για αυτόν τον μέσο όρο.

Οι οπτικές ίνες στις οποίες τόσο ο πυρήνας όσο και η επένδυση είναι κατασκευασμένα από γυαλί χαλαζία είναι ο πιο κοινός τύπος οπτικών ινών. Οι οπτικές ίνες χαλαζία είναι ικανές να μεταδίδουν ένα σήμα πληροφοριών με τη μορφή κύματος φωτός σε σημαντικές αποστάσεις, γι' αυτό και χρησιμοποιούνται ευρέως στις τηλεπικοινωνίες για αρκετές δεκαετίες.

Όπως είναι γνωστό, όλες οι ίνες χαλαζία χωρίζονται σε single-mode (SM - single-mode) και multimode (MM - multimode), ανάλογα με τον αριθμό των τρόπων διάδοσης της οπτικής ακτινοβολίας. Οι ίνες μονής λειτουργίας χρησιμοποιούνται για μετάδοση δεδομένων υψηλής ταχύτητας σε μεγάλες αποστάσεις, ενώ οι πολύτροπες ίνες είναι κατάλληλες για μικρότερες γραμμές. Αυτό το άρθρο θα μιλήσει για την πολυτροπική ίνα, τα χαρακτηριστικά, τους τύπους και τις εφαρμογές της. Αφιερωμένο σε single-mode fiber. Βασικά θέματα επικοινωνίας οπτικών ινών (η έννοια της οπτικής ίνας, τα κύρια χαρακτηριστικά της, η έννοια του τρόπου λειτουργίας...) συζητούνται στο άρθρο "".

Αξίζει να σημειωθεί ότι όχι μόνο οι ίνες χαλαζία είναι πολύτροπες, αλλά και οι ίνες που κατασκευάζονται από άλλα υλικά, για παράδειγμα, και. Αυτό το άρθρο θα μιλήσει μόνο για πολυτροπικές ίνες πυριτίου.

Δομή πολυτροπικής ίνας χαλαζία

Διάφοροι χωρικοί τρόποι οπτικής ακτινοβολίας μπορούν να διαδοθούν ταυτόχρονα σε έναν οπτικό κυματοδηγό. Ο αριθμός των τρόπων διάδοσης εξαρτάται, ειδικότερα, από τις γεωμετρικές διαστάσεις της οπτικής ίνας. Μια ίνα στην οποία διαδίδονται περισσότεροι από ένας τρόποι οπτικής ακτινοβολίας ονομάζεται πολυλειτουργικό . Στις τηλεπικοινωνίες, χρησιμοποιούνται κυρίως πολυτροπικές ίνες χαλαζία με διάμετρο πυρήνα και επένδυσης 50/125 και 62,5/125 μm (διατίθεται επίσης η απαρχαιωμένη ίνα 100/140 μm).

Η πολύτροπη ίνα πυριτίου έχει τόσο πυρήνα όσο και επένδυση από γυαλί χαλαζία. Κατά τη διαδικασία παραγωγής, με ντόπινγκ του αρχικού υλικού με ορισμένες ακαθαρσίες, επιτυγχάνεται το επιθυμητό προφίλ δείκτη διάθλασης. Εάν μια τυπική μονοτροπική ίνα έχει βαθμιδωτό προφίλ δείκτη διάθλασης (ο δείκτης διάθλασης είναι ο ίδιος σε όλα τα σημεία της διατομής του πυρήνα), τότε στην περίπτωση μιας πολύτροπης ίνας, πιο συχνά σχηματίζεται ένα προφίλ κλίσης (το διάθλαση ο δείκτης μειώνεται σταδιακά από τον κεντρικό άξονα του πυρήνα προς την επένδυση). Αυτό γίνεται για να μειωθεί η επίδραση της διατροπικής διασποράς. Με προφίλ κλίσης, οι λειτουργίες υψηλότερης τάξης που εισέρχονται στην ίνα με μεγαλύτερη γωνία και ταξιδεύουν σε μεγαλύτερες τροχιές έχουν επίσης υψηλότερες ταχύτητες από αυτές που διαδίδονται κοντά στον πυρήνα (Εικ. 1). Διατίθενται επίσης πολύτροπες ίνες με διαφορετικό προφίλ δείκτη διάθλασης.

Ρύζι. 1. Πολύτροπη ίνα με κλίση

Η ίνα χαλαζία έχει ένα χαρακτηριστικό φασματικής εξασθένησης με τρία παράθυρα διαφάνειας (χαμηλότερη εξασθένηση) - γύρω στα μήκη κύματος 850, 1300 και 1550 nm. Για την εργασία με πολύτροπη ίνα, χρησιμοποιούνται κυρίως μήκη κύματος 850 και 1300 (1310) nm. Οι τυπικές τιμές εξασθένησης σε αυτά τα μήκη κύματος είναι 3,5 και 1,5 dB/km, αντίστοιχα.

Για την προστασία της ίνας, εφαρμόζεται μια κύρια επίστρωση από πολυμερές υλικό (συνήθως ακρυλικό) στο οπτικό κέλυφος, το οποίο είναι βαμμένο σε ένα από τα δώδεκα τυπικά χρώματα. Η διάμετρος της επικαλυμμένης οπτικής ίνας είναι τυπικά περίπου 250 μm. Ινα οπτικό καλώδιοαποτελείται από μία ή περισσότερες ίνες με κύρια επίστρωση, καθώς και από διάφορα ενισχυτικά και προστατευτικά στοιχεία. Στην απλούστερη μορφή του, ένα πολυτροπικό οπτικό καλώδιο είναι μια οπτική ίνα που περιβάλλεται από νήματα Kevlar και τοποθετείται σε ένα εξωτερικό προστατευτικό περίβλημα πορτοκαλί χρώμα(Εικ. 2).

Ρύζι. 2. Καλώδιο πολλαπλών λειτουργιών Simplex

Σύγκριση με single-mode fiber

Λόγω της επιρροής της διασποράς ενδοτρόπων (Εικ. 3), η πολυτροπική ίνα έχει περιορισμούς στην ταχύτητα και το εύρος διάδοσης πληροφοριών σε σύγκριση με την ίνα μονής λειτουργίας. Η επίδραση της διασποράς του τρόπου χρωματικής και πόλωσης είναι πολύ μικρότερη. Το μήκος των πολυτροπικών γραμμών επικοινωνίας περιορίζεται επίσης από μεγαλύτερη εξασθένηση σε σύγκριση με την οπτική ίνα απλής λειτουργίας.

Ρύζι. 3. Διεύρυνση παλμού στην πολυτροπική ίνα ως αποτέλεσμα της διασποράς μεταξύ των λειτουργιών

Ταυτόχρονα, χάρη στη μεγάλη διάμετρο, οι απαιτήσεις για την απόκλιση της ακτινοβολίας της πηγής σήματος, καθώς και για την ευθυγράμμιση ενεργών (πομποί, δέκτες...) και παθητικών (βύσματα σύνδεσης, προσαρμογείς...) είναι μειωμένος. Ως εκ τούτου, ο εξοπλισμός για πολύτροπες ίνες είναι φθηνότερος από ό,τι για ίνα μονής λειτουργίας (αν και η ίδια η πολύτροπη ίνα είναι κάπως ακριβότερη).

Ιστορία και ταξινόμηση

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες πολύτροπες ίνες είναι 50/125 και 62,5/125 microns. Οι πρώτες εμπορικές πολύτροπες ίνες, που ξεκίνησαν να παράγονται τη δεκαετία του 1970, είχαν διάμετρο πυρήνα 50 μm και προφίλ δείκτη βημάτων. Ως πηγές οπτικής ακτινοβολίας χρησιμοποιήθηκαν δίοδοι εκπομπής φωτός (LED). Η αύξηση της μεταδιδόμενης κίνησης οδήγησε στην εμφάνιση ινών με πυρήνα 62,5 μm. Η μεγαλύτερη διάμετρος κατέστησε δυνατή την αποτελεσματικότερη χρήση της ακτινοβολίας LED, η οποία έχει υψηλή απόκλιση. Ωστόσο, αυτό αύξησε τον αριθμό των τρόπων μετάδοσης, κάτι που είναι γνωστό ότι έχει αρνητική επίδραση στα χαρακτηριστικά μετάδοσης. Επομένως, όταν άρχισαν να χρησιμοποιούνται λέιζερ στενής δέσμης αντί για LED, η ίνα 50/125 micron άρχισε να κερδίζει ξανά δημοτικότητα. Περαιτέρω ανάπτυξη στην ταχύτητα και το εύρος μετάδοσης πληροφοριών διευκολύνθηκε από την εμφάνιση ινών με προφίλ δείκτη διάθλασης κλίσης.

Οι ίνες που χρησιμοποιήθηκαν με τα LED είχαν διάφορα ελαττώματα και ανωμαλίες κοντά στον άξονα του πυρήνα, δηλαδή στην περιοχή όπου συγκεντρώνεται το μεγαλύτερο μέρος της ακτινοβολίας λέιζερ (Εικ. 4). Ως εκ τούτου, υπήρχε ανάγκη να βελτιωθεί η τεχνολογία παραγωγής, η οποία οδήγησε στην εμφάνιση ινών που έγιναν γνωστές ως «ίνες βελτιστοποιημένες για λέιζερ».

Ρύζι. 4. Διαφορές στη διάδοση της ακτινοβολίαςLED και λέιζερ σε οπτική ίνα

Έτσι προέκυψε η ταξινόμηση των πολύτροπων ινών πυριτίας, η οποία στη συνέχεια περιγράφηκε λεπτομερώς σε διάφορα πρότυπα. Το πρότυπο ISO/IEC 11801 προσδιορίζει 4 κατηγορίες πολυτροπικών ινών, τα ονόματα των οποίων έχουν καθιερωθεί σταθερά στην καθημερινή χρήση. Έχουν οριστεί με λατινικά γράμματα OM (Optical Multimode) και ένας αριθμός που υποδεικνύει την κατηγορία ινών:

• OM1 - τυπική πολύτροπη ίνα 62,5/125 μm.
• OM2 - τυπική πολύτροπη ίνα 50/125 μm.
• OM3 - 50/125 μm πολύτροπη ίνα βελτιστοποιημένη για λειτουργία λέιζερ.
• Το OM4 είναι μια πολύτροπη ίνα 50/125 μm βελτιστοποιημένη για λειτουργία λέιζερ με βελτιωμένη απόδοση.

Για κάθε κατηγορία, το πρότυπο καθορίζει τις τιμές της εξασθένησης και του εύρους ζώνης (μια παράμετρος που καθορίζει την ταχύτητα μετάδοσης του σήματος). Τα δεδομένα παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Οι ονομασίες OFL (overfilled launch) και EMB (effective modal bandwidth) υποδεικνύουν διαφορετικές μεθόδους για τον προσδιορισμό του εύρους ζώνης κατά τη χρήση LED και λέιζερ, αντίστοιχα.

Πίνακας 1. Παράμετροι πολυτροπικών οπτικών ινών διαφορετικών κατηγοριών.

Σήμερα, οι κατασκευαστές ινών παράγουν επίσης ίνες OM1 και OM2 που είναι βελτιστοποιημένες για λειτουργία λέιζερ. Για παράδειγμα, οι ίνες ClearCurve OM2 και InfiniCor 300 (OM1) της Corning είναι κατάλληλες για χρήση με πηγές λέιζερ.

Άλλα βιομηχανικά πρότυπα (IEC 60793-2-10, TIA-492AA, ITU G651.1) παρέχουν παρόμοιες ταξινομήσεις για πολύτροπες ίνες πυριτίου.

Εκτός από αυτές τις κύριες κατηγορίες, παράγεται μια μεγάλη ποικιλία άλλων τύπων πολυτροπικών ινών, που διαφέρουν σε ορισμένες παραμέτρους. Μεταξύ αυτών, αξίζει να επισημανθούν πολυτροπικές ίνες με χαμηλές απώλειες κάμψης για τοποθέτηση σε περιορισμένους χώρους και ίνες με μειωμένη ακτίνα προστατευτικής επίστρωσης (200 microns) για πιο συμπαγή τοποθέτηση σε καλώδια πολλαπλών ινών.

Εφαρμογή πολυτροπικής ίνας χαλαζία

Η ίνα μονής λειτουργίας είναι αναμφίβολα ανώτερη από την πολύτροπη ίνα στα οπτικά της χαρακτηριστικά. Ωστόσο, δεδομένου ότι τα συστήματα επικοινωνίας που βασίζονται σε οπτική ίνα απλής λειτουργίας είναι πιο ακριβά, σε πολλές περιπτώσεις, ειδικά σε σύντομες γραμμές, συνιστάται η χρήση πολυτροπικής ίνας.

Το πεδίο εφαρμογής της πολυτροπικής ίνας καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τον τύπο του πομπού που χρησιμοποιείται και το μήκος κύματος λειτουργίας. Για μετάδοση μέσω πολυτροπικής ίνας, χρησιμοποιούνται συχνότερα τρεις τύποι εκπομπών:

• LED(850/1300 nm). Λόγω της μεγάλης απόκλισης της ακτινοβολίας και του πλάτους του φάσματος, τα LED μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μετάδοση σε μικρές αποστάσεις και σε χαμηλές ταχύτητες. Ταυτόχρονα, οι γραμμές που βασίζονται σε LED χαρακτηρίζονται από χαμηλό κόστος λόγω της χαμηλής τιμής των ίδιων των LED και της δυνατότητας χρήσης φθηνότερων ινών OM1 και OM2.
• Λέιζερ Fabry-Perot(1310 nm, λιγότερο συχνά 1550 nm). Δεδομένου ότι τα λέιζερ FP (Fabry-Perot) έχουν ένα αρκετά μεγάλο φασματικό πλάτος (2 nm), χρησιμοποιούνται κυρίως με πολυτροπικές ίνες.
• Λέιζερ VCSEL(850 nm). Ο ειδικός σχεδιασμός των λέιζερ κάθετης κοιλότητας επιφανειακής εκπομπής (VCSEL - vertical-cavity surface-emitting laser) συμβάλλει στη μείωση του κόστους της διαδικασίας παραγωγής τους. Η ακτινοβολία VCSEL χαρακτηρίζεται από χαμηλή απόκλιση και συμμετρικό μοτίβο ακτινοβολίας, αλλά η ισχύς της είναι χαμηλότερη από την ισχύ ακτινοβολίας ενός λέιζερ FP. Επομένως, τα VCSEL είναι κατάλληλα για μικρές γραμμές υψηλής ταχύτητας, καθώς και για συστήματα παράλληλης μετάδοσης δεδομένων.

Ο Πίνακας 2 παρουσιάζει τις περιοχές μετάδοσης για πολυτροπικές ίνες των τεσσάρων κύριων κατηγοριών σε διάφορα κοινά δίκτυα (δεδομένα λαμβάνονται από τον ιστότοπο The Fiber Optic Association). Αυτές οι κατά προσέγγιση τιμές βοηθούν στην αξιολόγηση της σκοπιμότητας της πολυτροπικής ίνας πυριτίου στην πράξη.

Πίνακας 2. Εύρος μετάδοσης σήματος σε πολυτροπικές ίνες διαφορετικών κατηγοριών (σε μέτρα).

Καθαρά	Ρυθμός Baud	Πρότυπο	OM1		ΟΜ2		ΟΜ3		ΟΜ4
			850 nm	1300 nm	850 nm	1300 nm	850 nm	1300 nm	850 nm	1300 nm
Γρήγορο Ethernet	100 Mbit/s	100BASE-SX	300	-	300	-	300	-	300	-
		100BASE-FX	2000	-	2000	-	2000	-	2000	-
Gigabit Ethernet	1 Gbit/s	1000BASE-SX	275	-	550	-	800	-	880	-
		1000BASE-LX	-	550	-	550	-	550	-	550
10 Gigabit Ethernet	10 Gbps	10GBASE-S	33	-	82	-	300	-	450	-
		10GBASE-LX4	-	300	-	300	-	300	-	300
		10GBASE-LRM	-	220	-	220	-	220	-	220
40 Gigabit Ethernet	40 Gbps	40GBASE-SR4	-	-	-	-	100	-	125	-
100 Gigabit Ethernet	100 Gbps	100GBASE-SR10	-	-	-	-	100	-	125	-
Κανάλι ινών 1G	1,0625 Gbit/s	100-MX-SN-I	300	-	500	-	860	-	860	-
Κανάλι ινών 2G	2,125 Gbps	200-MX-SN-I	150	-	300	-	500	-	500	-
Κανάλι ινών 4G	4,25 Gbps	400-MX-SN-I	70	-	150	-	380	-	400	-
Κανάλι ινών 10G	10.512 Gbps	1200-MX-SN-I	33	-	82	-	300	-	300	-
Κανάλι ινών 16G	14.025 Gbps	1600-MX-SN	-	-	35	-	100	-	125	-
FDDI	100 Mbit/s	ANSI X3.166	-	2000	-	2000	-	2000	-	2000

________________________________________________________________

Εντοπίζουν την ιστορία τους πίσω στο 1960, όταν εφευρέθηκε το πρώτο λέιζερ. Ταυτόχρονα, η ίδια η οπτική ίνα εμφανίστηκε μόλις 10 χρόνια αργότερα και σήμερα αποτελεί τη φυσική βάση του σύγχρονου Διαδικτύου.

Οι οπτικές ίνες που χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση δεδομένων έχουν ουσιαστικά παρόμοια δομή. Το τμήμα της ίνας που εκπέμπει φως (πυρήνας, πυρήνας ή πυρήνας) βρίσκεται στο κέντρο, με έναν αποσβεστήρα (μερικές φορές ονομάζεται επένδυση) γύρω του. Η λειτουργία του αποσβεστήρα είναι να δημιουργεί μια διεπαφή μεταξύ των μέσων και να αποτρέπει την έξοδο της ακτινοβολίας από τον πυρήνα.

Τόσο ο πυρήνας όσο και ο αποσβεστήρας είναι κατασκευασμένοι από γυαλί χαλαζία και ο δείκτης διάθλασης του πυρήνα είναι ελαφρώς υψηλότερος από αυτόν του αποσβεστήρα για να αντιληφθεί το φαινόμενο της συνολικής εσωτερικής ανάκλασης. Για αυτό, αρκεί μια διαφορά εκατοστών - για παράδειγμα, ο πυρήνας μπορεί να έχει δείκτη διάθλασης n 1 = 1,468 και ο αποσβεστήρας μπορεί να έχει τιμή n 2 = 1,453.

Η διάμετρος του πυρήνα των ινών μονής λειτουργίας είναι 9 μικρά, πολλαπλών λειτουργιών - 50 ή 62,5 μικρά, ενώ η διάμετρος του αποσβεστήρα για όλες τις ίνες είναι η ίδια και είναι 125 μικρά. Η δομή των οδηγών φωτός στην κλίμακα φαίνεται στην εικόνα:

Προφίλ βαθμιδωτού δείκτη διάθλασης (βήμα- δείκτης ίνα) - το πιο απλό για την κατασκευή οδηγών φωτός. Είναι αποδεκτό για ίνες μονής λειτουργίας, όπου συμβατικά θεωρείται ότι υπάρχει μόνο ένας «τρόπος» (οδός διάδοσης φωτός στον πυρήνα). Ωστόσο, οι πολύτροπες ίνες βαθμιδωτού δείκτη χαρακτηρίζονται από υψηλή διασπορά που προκαλείται από την παρουσία του μεγάλη ποσότηταλειτουργία, η οποία οδηγεί σε σκέδαση σήματος και τελικά περιορίζει την απόσταση στην οποία μπορούν να λειτουργήσουν οι εφαρμογές. Ο δείκτης διάθλασης κλίσης επιτρέπει την ελαχιστοποίηση της διασποράς του τρόπου λειτουργίας. Για συστήματα πολλαπλών λειτουργιών, συνιστώνται ανεπιφύλακτα οι διαβαθμισμένες ίνες δείκτη. (βαθμολογήθηκε- δείκτης ίνα) , στο οποίο η μετάβαση από τον πυρήνα στον αποσβεστήρα δεν έχει "βήμα", αλλά συμβαίνει σταδιακά.

Η κύρια παράμετρος που χαρακτηρίζει τη διασπορά και, κατά συνέπεια, την ικανότητα μιας ίνας να υποστηρίζει εφαρμογές σε ορισμένες αποστάσεις είναι ο ευρυζωνικός συντελεστής. Επί του παρόντος, οι πολύτροπες ίνες χωρίζονται σε τέσσερις κατηγορίες σύμφωνα με αυτόν τον δείκτη, από την OM1 (που δεν συνιστάται για χρήση σε νέα συστήματα) έως την πιο παραγωγική κατηγορία OM4.

Κατηγορία ινών	Μέγεθος πυρήνα/αποσβεστήρα, µm	παράγοντας ευρυζωνικότητας, Λειτουργία OFL, MHz km		Σημείωμα
		850 nm	1300 nm
				Χρησιμοποιείται για την επέκταση προηγουμένως εγκατεστημένων συστημάτων. Δεν συνιστάται η χρήση σε νέα συστήματα.
				Χρησιμοποιείται για την υποστήριξη εφαρμογών με απόδοση έως 1 Gbps σε αποστάσεις έως και 550 m.
				Η ίνα είναι βελτιστοποιημένη για χρήση πηγών λέιζερ. Στη λειτουργία RML, το εύρος ζώνης στα 850 nm είναι 2000 MHz km. Η ίνα χρησιμοποιείται για την υποστήριξη εφαρμογών με απόδοση έως και 10 Gbps σε αποστάσεις έως και 300 m.
				Η ίνα είναι βελτιστοποιημένη για χρήση πηγών λέιζερ. Στη λειτουργία RML, το εύρος ζώνης στα 850 nm είναι 4700 MHz km. Η ίνα χρησιμοποιείται για την υποστήριξη εφαρμογών με απόδοση έως και 10 Gbps σε αποστάσεις έως και 550 m.

Οι ίνες μονής λειτουργίας χωρίζονται σε κατηγορίες OS1 (συμβατικές ίνες που χρησιμοποιούνται για μετάδοση σε μήκη κύματος είτε 1310 nm είτε 1550 nm) και OS2, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μετάδοση ευρείας ζώνης σε ολόκληρο το εύρος από 1310 nm έως 1550 nm, χωρισμένες σε κανάλια μετάδοσης , ή ακόμα περισσότερο ευρύ φάσμα, για παράδειγμα, από 1280 έως 1625 nm. Στο αρχικό στάδιο της παραγωγής, οι ίνες OS2 ονομάστηκαν LWP (Χαμηλός Νερό Κορυφή) , για να τονίσουμε ότι ελαχιστοποιούν τις κορυφές απορρόφησης μεταξύ των παραθύρων διαφάνειας. Η ευρυζωνική μετάδοση στις ίνες μονής λειτουργίας υψηλότερης απόδοσης παρέχει ταχύτητες μετάδοσης άνω των 10 Gbps.

Καλώδιο οπτικών ινών μονής και πολλαπλής λειτουργίας: κανόνες επιλογής

Δεδομένων των περιγραφόμενων χαρακτηριστικών των πολυτροπικών και μονότροπων ινών, ακολουθούν ορισμένες οδηγίες για την επιλογή του τύπου ίνας ανάλογα με την απόδοση της εφαρμογής και την απόσταση στην οποία πρέπει να λειτουργεί:

για ταχύτητες άνω των 10 Gbps, επιλέξτε οπτική ίνα απλής λειτουργίας ανεξάρτητα από την απόσταση

Για εφαρμογές 10 Gigabit και αποστάσεις άνω των 550 m, η ίνα απλής λειτουργίας είναι επίσης η επιλογή

Για εφαρμογές 10 Gigabit και αποστάσεις έως 550 m, είναι επίσης δυνατή η πολυλειτουργική ίνα OM4

Για εφαρμογές 10 Gigabit και αποστάσεις έως 300 m, είναι επίσης δυνατή η ίνα πολλαπλών λειτουργιών OM3

Για εφαρμογές 1 Gigabit και αποστάσεις έως 600-1100 m, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ίνα πολλαπλών λειτουργιών OM4

Για εφαρμογές 1 Gigabit και αποστάσεις έως 600-900 m, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ίνα πολλαπλών λειτουργιών OM3

Για εφαρμογές 1 Gigabit και αποστάσεις έως 550 m, είναι δυνατή η πολυτροπική ίνα OM2

Το κόστος μιας οπτικής ίνας καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τη διάμετρο του πυρήνα, επομένως ένα καλώδιο πολλαπλών τρόπων, αν και όλα τα άλλα είναι ίσα, είναι πιο ακριβό από ένα καλώδιο μονής λειτουργίας. Ταυτόχρονα, ο ενεργός εξοπλισμός για συστήματα απλής λειτουργίας, λόγω της χρήσης πηγών λέιζερ υψηλής ισχύος (για παράδειγμα, λέιζερ Fabry-Perot), είναι σημαντικά πιο ακριβός από τον ενεργό εξοπλισμό για συστήματα πολλαπλών λειτουργιών, τα οποία χρησιμοποιούν είτε σχετικά φθηνό Λέιζερ επιφανειακής εκπομπής VCSEL ή ακόμα φθηνότερες πηγές LED. Κατά την εκτίμηση του κόστους ενός συστήματος, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη το κόστος τόσο της υποδομής καλωδίωσης όσο και του ενεργού εξοπλισμού, και το τελευταίο μπορεί να είναι σημαντικά υψηλότερο.

Σήμερα, υπάρχει μια πρακτική επιλογής ενός οπτικού καλωδίου ανάλογα με το εύρος χρήσης. Χρησιμοποιείται ίνα απλής λειτουργίας:

σε θαλάσσιες και υπερωκεάνιες καλωδιακές γραμμές επικοινωνίας·

σε χερσαίες γραμμές κορμού μεγάλων αποστάσεων.

σε γραμμές παρόχου, γραμμές επικοινωνίας μεταξύ κόμβων πόλεων, σε αποκλειστικά οπτικά κανάλια μεγάλων αποστάσεων, σε αυτοκινητόδρομους προς εξοπλισμό χειριστή κινητές επικοινωνίες;

σε συστήματα καλωδιακής τηλεόρασης (κυρίως OS2, ευρυζωνική μετάδοση).

σε συστήματα GPON με οπτική ίνα που φτάνει σε ένα οπτικό μόντεμ που βρίσκεται στον τελικό χρήστη.

σε SCS σε αυτοκινητόδρομους μεγαλύτερους από 550 m (συνήθως μεταξύ κτιρίων).

σε κέντρα δεδομένων που εξυπηρετούν SCS, ανεξαρτήτως απόστασης.

Η πολύτροπη ίνα χρησιμοποιείται κυρίως:

σε SCS σε αυτοκινητόδρομους εντός κτιρίου (όπου, κατά κανόνα, οι αποστάσεις είναι 300 m) και σε αυτοκινητόδρομους μεταξύ κτιρίων, εάν η απόσταση δεν υπερβαίνει τα 300-550 m.

σε οριζόντια τμήματα SCS και σε συστήματα FTTD ( ίνα- να- ο- γραφείο), όπου οι χρήστες εγκαθιστούν σταθμούς εργασίας με πολλαπλές κάρτες οπτικού δικτύου.

σε κέντρα δεδομένων εκτός από οπτική ίνα απλής λειτουργίας.

σε όλες τις περιπτώσεις που η απόσταση επιτρέπει τη χρήση καλωδίων πολλαπλών τρόπων λειτουργίας. Αν και τα ίδια τα καλώδια είναι πιο ακριβά, η εξοικονόμηση ενεργού εξοπλισμού αντισταθμίζει αυτό το κόστος.

Μπορούμε να περιμένουμε ότι τα επόμενα χρόνια, η ίνα OS2 θα αντικαταστήσει σταδιακά το OS1 (καταργείται) και οι ίνες 62,5/125 μm θα εξαφανιστούν στα συστήματα πολλαπλών λειτουργιών, αφού θα αντικατασταθούν πλήρως από ίνες 50 μm, πιθανώς της OM3- τάξεις OM4.

Δοκιμή οπτικών καλωδίων μονής και πολλαπλής λειτουργίας

Μετά την εγκατάσταση, όλα τα εγκατεστημένα οπτικά τμήματα υπόκεινται σε δοκιμή. Μόνο οι μετρήσεις που πραγματοποιούνται με ειδικό εξοπλισμό μπορούν να εγγυηθούν τα χαρακτηριστικά των εγκατεστημένων γραμμών και καναλιών. Για την πιστοποίηση SCS, χρησιμοποιούνται συσκευές με αναγνωρισμένες πηγές ακτινοβολίας στο ένα άκρο της γραμμής και μετρητές στο άλλο. Τέτοιος εξοπλισμός παράγεται από την Fluke Networks, JDSU, Psiber. Όλες αυτές οι συσκευές έχουν προκαθορισμένες βάσεις επιτρεπόμενων οπτικών απωλειών σύμφωνα με τα πρότυπα τηλεπικοινωνιών TIA/EIA, ISO/IEC και άλλα. Οι μεγαλύτερες οπτικές γραμμές ελέγχονται χρησιμοποιώντας οπτικά ανακλαστικά, έχοντας το κατάλληλο δυναμικό εύρος και ανάλυση.

Κατά τη φάση λειτουργίας, όλα τα εγκατεστημένα οπτικά τμήματα απαιτούν προσεκτικό χειρισμό και τακτική χρήση ειδικών μαντηλάκια καθαρισμού, μπαστούνια και άλλα προϊόντα καθαρισμού.

Υπάρχουν συχνά περιπτώσεις που τα τοποθετημένα καλώδια έχουν υποστεί ζημιά, για παράδειγμα, κατά το σκάψιμο τάφρων ή κατά την εκτέλεση εργασιών επισκευής μέσα σε κτίρια. Σε αυτή την περίπτωση, για να βρείτε τη θέση της βλάβης, χρειάζεστε ένα ανακλασόμετρο ή άλλη διαγνωστική συσκευή που βασίζεται στις αρχές της ανακλασομετρίας και δείχνει την απόσταση από το σημείο της βλάβης (κατασκευαστές όπως Fluke Networks, EXFO, JDSU, NOYES (FOD) , η Greenlee Communication και άλλοι έχουν παρόμοια μοντέλα).

Τα οικονομικά μοντέλα που βρίσκονται στην αγορά έχουν σχεδιαστεί κυρίως για εντοπισμό ζημιών (κακές συγκολλήσεις, σπασίματα, μακροστροφές κ.λπ.). Συχνά δεν είναι σε θέση να πραγματοποιήσουν λεπτομερή διάγνωση της οπτικής γραμμής, να εντοπίσουν όλες τις ανομοιογένειές της και να δημιουργήσουν επαγγελματικά μια αναφορά. Επιπλέον, είναι λιγότερο αξιόπιστα και ανθεκτικά.

Ο υψηλής ποιότητας εξοπλισμός είναι, αντίθετα, αξιόπιστος και ικανός για διάγνωση FOCLμε την παραμικρή λεπτομέρεια, δημιουργήστε έναν σωστό πίνακα συμβάντων, δημιουργήστε μια επεξεργάσιμη αναφορά. Το τελευταίο είναι εξαιρετικά σημαντικό για την πιστοποίηση οπτικών γραμμών, επειδή μερικές φορές υπάρχουν συγκολλημένες συνδέσεις με τόσο χαμηλές απώλειες που το ανακλασόμετρο δεν μπορεί να προσδιορίσει μια τέτοια σύνδεση. Αλλά υπάρχει ακόμα συγκόλληση και πρέπει να εμφανίζεται στην αναφορά. Σε αυτήν την περίπτωση, το λογισμικό σάς επιτρέπει να ορίσετε με δύναμη ένα συμβάν στο ανακλασόγραμμα και να μετρήσετε χειροκίνητα τις απώλειες σε αυτό.

Πολλά επαγγελματικά όργανα έχουν επίσης τη δυνατότητα να επεκτείνουν τη λειτουργικότητα προσθέτοντας επιλογές: μικροσκόπιο βίντεο για επιθεώρηση άκρων ινών, πηγή λέιζερ και μετρητή ισχύος, οπτικό τηλέφωνο κ.λπ.

Η οπτική ίνα είναι το de facto πρότυπο κατά την κατασκευή βασικών δικτύων επικοινωνίας. Το μήκος των γραμμών επικοινωνίας οπτικών ινών στη Ρωσία μεταξύ μεγάλων τηλεπικοινωνιακών φορέων φθάνει τα > 50 χιλιάδες χιλιόμετρα. Χάρη στις ίνες, έχουμε όλα τα πλεονεκτήματα στην επικοινωνία που δεν ήταν διαθέσιμα πριν. Ας προσπαθήσουμε λοιπόν να εξετάσουμε τον ήρωα της περίστασης - την οπτική ίνα. Σε αυτό το άρθρο θα προσπαθήσω να γράψω απλά για οπτικές ίνες, χωρίς μαθηματικούς υπολογισμούς και με απλές ανθρώπινες εξηγήσεις. Το άρθρο είναι καθαρά ενημερωτικό, δηλ. δεν περιέχει μοναδική γνώση, όλα όσα θα περιγραφούν μπορούν να βρεθούν σε ένα σωρό βιβλία, ωστόσο, αυτό δεν είναι αντιγραφή-επικόλληση, αλλά συμπίεση από το "σωρό" των πληροφοριών μόνο στην ουσία.

Ταξινόμηση

Τις περισσότερες φορές, οι ίνες χωρίζονται σε 2 γενικού τύπου fibers 1. Multimode fibers 2. Single-mode Θα εξηγήσουμε στο «καθημερινό» επίπεδο ότι υπάρχει single-mode και multi-mode. Ας φανταστούμε ένα υποθετικό σύστημα μετάδοσης με μια ίνα κολλημένη σε αυτό. Πρέπει να μεταδώσουμε δυαδικές πληροφορίες. Οι παλμοί του ηλεκτρισμού δεν διαδίδονται στην ίνα, επειδή είναι διηλεκτρικό, επομένως μεταδίδουμε φωτεινή ενέργεια. Για αυτό χρειαζόμαστε μια πηγή φωτεινής ενέργειας. Αυτά μπορεί να είναι LED και λέιζερ. Τώρα ξέρουμε τι χρησιμοποιούμε ως πομπό - αυτό είναι φως. Ας σκεφτούμε πώς εισάγεται το φως στην ίνα: 1) Η ακτινοβολία φωτός έχει το δικό της φάσμα, επομένως εάν ο πυρήνας της ίνας είναι ευρύς (αυτό είναι σε μια πολύτροπη ίνα), τότε περισσότερα φασματικά συστατικά του φωτός θα εισέλθουν στον πυρήνα.

Για παράδειγμα, μεταδίδουμε φως σε μήκος κύματος 1300 nm (για παράδειγμα), ο πολυτροπικός πυρήνας είναι ευρύς και επομένως υπάρχουν περισσότερες διαδρομές διάδοσης για τα κύματα. Κάθε τέτοιο μονοπάτι είναι μόδα

2) Εάν ο πυρήνας είναι μικρός (μονότροπη ίνα), τότε οι διαδρομές διάδοσης των κυμάτων μειώνονται αντίστοιχα. Και επειδή υπάρχουν πολύ λιγότερες πρόσθετες λειτουργίες, δεν θα υπάρχει διασπορά λειτουργίας (περισσότερα σχετικά παρακάτω). Αυτή είναι η κύρια διαφορά μεταξύ ινών πολλαπλών και μονότροπων ινών.

Ευχαριστώ τον enjoint, tegger, hazanko για τα σχόλιά σας.

Οι πολύτροπες ίνες, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε ίνες με βαθμιαίο δείκτη διάθλασης (βηματικός δείκτης πολλαπλών ινών) και με δείκτη διαβάθμισης (διαβαθμισμένη ίνα δείκτη m/mode).

Οι απλοί τρόποι λειτουργίας χωρίζονται σε βηματικές, τυπικές ίνες, μετατοπισμένες με διασπορά και μη μηδενικές μετατοπίσεις διασποράς.

Σχεδιασμός οπτικών ινών

Κάθε ίνα αποτελείται από έναν πυρήνα και ένα περίβλημα με διαφορετικούς δείκτεςδιάθλαση. Ο πυρήνας (που είναι το κύριο μέσο για τη μετάδοση της ενέργειας του φωτεινού σήματος) είναι κατασκευασμένος από οπτικά πυκνότερο υλικό, το κέλυφος είναι κατασκευασμένο από λιγότερο πυκνό. Έτσι, για παράδειγμα, η καταχώρηση 50/125 υποδεικνύει ότι η διάμετρος του πυρήνα είναι 50 μικρά, η διάμετρος του κελύφους είναι 125 μικρά. Οι διάμετροι πυρήνα 50 μm και 62,5 μm είναι σημάδια πολυτροπικών οπτικών ινών και 8-10 μm, αντίστοιχα, είναι σημάδια οπτικών ινών μονής λειτουργίας. Το κέλυφος, κατά κανόνα, έχει πάντα διάμετρο 125 μικρά.

Όπως μπορείτε να δείτε, η διάμετρος του πυρήνα μιας ίνας μονής λειτουργίας είναι πολύ μικρότερη από τη διάμετρο μιας πολύτροπης ίνας. Μια μικρότερη διάμετρος πυρήνα καθιστά δυνατή τη μείωση της διασποράς του τρόπου λειτουργίας (για την οποία μπορεί να γραφτεί σε ξεχωριστό άρθρο, καθώς και ζητήματα διάδοσης φωτός στην ίνα), και κατά συνέπεια να αυξηθεί το εύρος μετάδοσης. Ωστόσο, τότε οι ίνες μονής λειτουργίας θα αντικαθιστούσαν τους πολλαπλούς τρόπους λειτουργίας λόγω καλύτερων χαρακτηριστικών «μεταφοράς», αν όχι για την ανάγκη χρήσης ακριβών λέιζερ με στενό φάσμα ακτινοβολίας. Οι πολυτροπικές ίνες χρησιμοποιούν LED με πιο διάχυτο φάσμα.

Επομένως, για χαμηλού κόστους οπτικές λύσεις, όπως τα τοπικά δίκτυα παρόχων υπηρεσιών Διαδικτύου, συμβαίνουν εφαρμογές πολλαπλών λειτουργιών.

Προφίλ δείκτη διάθλασης

Όλος ο χορός με ντέφι στην ίνα για να αυξηθεί η ταχύτητα μετάδοσης ήταν γύρω από το προφίλ του δείκτη διάθλασης. Δεδομένου ότι ο κύριος περιοριστικός παράγοντας για την αύξηση της ταχύτητας είναι η διασπορά λειτουργίας. Εν συντομία, η ουσία είναι η εξής: όταν η ακτινοβολία λέιζερ εισέρχεται στον πυρήνα της ίνας, το σήμα μεταδίδεται μέσω αυτού με τη μορφή ξεχωριστών τρόπων λειτουργίας (περίπου: ακτίνες φωτός. Αλλά στην πραγματικότητα, διαφορετικά φασματικά στοιχεία του σήματος εισόδου) Και οι «ακτίνες ” εισάγετε κάτω διαφορετικές γωνίες, επομένως, ο χρόνος διάδοσης της ενέργειας των μεμονωμένων τρόπων λειτουργίας διαφέρει. Αυτό φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Εδώ εμφανίζονται 3 διαθλαστικά προφίλ: βήμα και κλίση για ίνα πολλαπλών λειτουργιών και βήμα για μονή λειτουργία. Μπορεί να φανεί ότι στις πολύτροπες ίνες, οι λειτουργίες φωτός διαδίδονται κατά μήκος με διαφορετικούς τρόπους, αλλά, λόγω του σταθερού δείκτη διάθλασης του πυρήνα στην ΙΔΙΑ ταχύτητα. Αυτά τα mods που αναγκάζονται να ακολουθήσουν μια διακεκομμένη γραμμή έρχονται αργότερα από τα mods που ακολουθούν μια ευθεία γραμμή. Επομένως, το αρχικό σήμα παρατείνεται στο χρόνο. Ένα άλλο πράγμα είναι με ένα προφίλ κλίσης: αυτές οι λειτουργίες που προηγουμένως πήγαιναν κατά μήκος του κέντρου επιβραδύνουν και οι λειτουργίες που ακολούθησαν μια σπασμένη διαδρομή, αντίθετα, επιταχύνονται. Αυτό συνέβη επειδή ο δείκτης διάθλασης του πυρήνα είναι πλέον ασταθής. Αυξάνεται παραβολικά από τις άκρες προς το κέντρο. Αυτό σας επιτρέπει να αυξήσετε την ταχύτητα μετάδοσης και να αποκτήσετε ένα αναγνωρίσιμο σήμα στη λήψη.

Εφαρμογές οπτικών ινών

Σε αυτό μπορούμε να προσθέσουμε ότι τα καλώδια κορμού τώρα σχεδόν όλα διαθέτουν μετατόπιση μη μηδενικής διασποράς, η οποία επιτρέπει τη χρήση πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (WDM) σε αυτά τα καλώδια χωρίς την ανάγκη αντικατάστασης του καλωδίου.

Και κατά την κατασκευή παθητικών οπτικών δικτύων, χρησιμοποιείται συχνά πολυτροπική ίνα.

Ευχαριστώ όσους έκαναν εποικοδομητική κριτική.

Υ.Γ. Αν έχει ενδιαφέρον, μπορεί να υπάρχουν άρθρα σχετικά με - διασπορά - τύπους καλωδίων οπτικών ινών (όχι ίνες) - συστήματα μετάδοσης που χρησιμοποιούνται για συμπίεση wdm/dwdm. - διαδικασία συγκόλλησης οπτικών ινών. και είδη τσιπς. Ετικέτες:

• οπτική ίνα
• οπτική ίνα
• ίνα
• διασπορά

habr.com

Διαφορά μεταξύ μονών και πολυτροπικών οπτικών καλωδίων

Αρχική σελίδα / Άρθρα / Η διαφορά μεταξύ οπτικών καλωδίων μονής και πολλαπλής λειτουργίας

Υπάρχουν δύο τύποι καλωδίων στις γραμμές επικοινωνίας οπτικών ινών. Δηλαδή: πολυτροπικό καλώδιο οπτικών ινών και, κατά συνέπεια, μονής λειτουργίας.

Όπως υποδηλώνει το όνομα, σύμφωνα με την αρχιτεκτονική, ένα καλώδιο μονής λειτουργίας δεν επιτρέπει σε περισσότερες από μία ακτίνες - μια λειτουργία - να περάσουν μέσα από αυτό. Έτσι, η διαφορά μεταξύ των οπτικών καλωδίων μονής και πολλαπλής λειτουργίας έγκειται στον τρόπο με τον οποίο διαδίδεται η οπτική ακτινοβολία μέσω αυτών. Το μέγεθος του πυρήνα των ινών είναι το μεγαλύτερο σημαντικό σημάδι, το οποίο μπορεί να επηρεάσει το αν αγοράζετε ένα οπτικό καλώδιο μίας λειτουργίας ή άλλο.

Η μικρότερη διάμετρος του πυρήνα εξασφαλίζει χαμηλότερη διασπορά λειτουργίας, και ως αποτέλεσμα, τη δυνατότητα μετάδοσης πληροφοριών σε μεγάλες αποστάσεις χωρίς τη χρήση δρομολογητών, επαναλήπτων και επαναλήπτων. Αρνητικός παράγονταςείναι ότι τα single-mode fiber και ηλεκτρονικά εξαρτήματα που παρέχουν μετάδοση, λήψη και μετατροπή δεδομένων, καθώς και διατήρηση των τεχνικών χαρακτηριστικών των οπτικών καλωδίων στο σωστό επίπεδο, είναι πολύ ακριβά.

Όσον αφορά τις συγκεκριμένες διαστάσεις, η ίνα μονής λειτουργίας έχει πολύ λεπτό πυρήνα, η διάμετρος του οποίου είναι 10 μικρά ή μικρότερη. Εύρος ζώνηςΤο καλώδιο ποικίλλει από 10 Gbits και άνω.

Οπτικό καλώδιο πολλαπλών λειτουργιών

Σε αντίθεση με ένα καλώδιο μονής λειτουργίας, ένα καλώδιο πολλαπλών λειτουργιών επιτρέπει τη διέλευση ενός nου αριθμού λειτουργιών. Ένας τέτοιος αγωγός μπορεί να περιέχει περισσότερες από μία ανεξάρτητες διαδρομές φωτός. Ωστόσο, το μέγεθος της διαμέτρου του πυρήνα σημαίνει ότι το φως είναι πιο πιθανό να ανακλάται από την επιφάνεια του εξωτερικού κελύφους του πυρήνα, και αυτό με τη σειρά του αυξάνει τη διασπορά του τρόπου λειτουργίας. Η διασπορά δέσμης στο καλώδιο οδηγεί σε μείωση της απόστασης μετάδοσης σήματος και στην ανάγκη αύξησης του αριθμού των επαναλήπτων.

Οποιοσδήποτε μηχανικός που έχει ολοκληρώσει τη σχεδίαση οπτικών ινών θα λάβει, ως αποτέλεσμα, ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων 2,5 Gbit στο δίκτυο. Γεννιέται πάλι το ερώτημα: «Αν αγοράσω ένα καλώδιο οπτικών ινών, ποιο να επιλέξω;» Όλα εξαρτώνται από τεχνικούς δείκτες και την απαιτούμενη ποιότητα επικοινωνίας. Για παράδειγμα, μπορείτε να αγοράσετε ένα καλώδιο οπτικών ινών 8. Σε έναν τέτοιο αγωγό, όπως υποδεικνύεται, υπάρχουν 8 ίνες, οι οποίες βρίσκονται στην κεντρική μονάδα.

www.volioptika.ru

Ιστολόγιο για υπολογιστές

Ένα οπτικό καλώδιο είναι μια λεπτή εύκαμπτη ίνα που επιτρέπει τη μετάδοση του φωτός σε μεγάλες αποστάσεις λόγω της επίδρασης της εσωτερικής ανάκλασης των ακτίνων από τα τοιχώματα του περιβλήματος. Το οπτικό καλώδιο σήμερα παράγεται χρησιμοποιώντας δύο τεχνολογίες - μονής λειτουργίας και πολλαπλής λειτουργίας. Η διαφορά μεταξύ ενός οπτικού καλωδίου μίας λειτουργίας και ενός καλωδίου πολλαπλής λειτουργίας θα συζητηθεί περαιτέρω.

Αρχή λειτουργίας

Το οπτικό καλώδιο μονής λειτουργίας έχει σχεδιαστεί ειδικά για να μεταφέρει μία "λειτουργία" ή μία δέσμη φωτός. Ταυτόχρονα, ένα πολυτροπικό οπτικό καλώδιο επιτρέπει την ταυτόχρονη μετάδοση πολλών «τρόπων» ή δεσμών, καθένα από τα οποία αντανακλάται μέσα στο καλώδιο με τη δική του γωνία διάθλασης.

Γεωμετρικές διαφορές

Τα οπτικά καλώδια πολλαπλών και μονής λειτουργίας έχουν σημαντικές διαφορές που είναι ορατές με γυμνό μάτι. Ένα καλώδιο πολλαπλών λειτουργιών έχει πάχος πυρήνα μεταφοράς σήματος που είναι τουλάχιστον 62,5 μικρά σε διάμετρο. Το καλώδιο μονής λειτουργίας είναι πιο λεπτό και ο φέρων πυρήνας του έχει διάμετρο 8 έως 10 μικρά. Οι σύγχρονες κάρτες δικτύου είναι εξοπλισμένες με οπτική θύρα και πολλές κάρτες δικτύου εγκαθίστανται ταυτόχρονα σε διακομιστές, υποστηρίζοντας απευθείας σύνδεση ενός καλωδίου μίας ή πολλαπλής λειτουργίας μέσω ειδικής υποδοχής.

Διαφορές εύρους ζώνης

Η πολυτροπική οπτική ίνα έχει εύρος ζώνης έως και αρκετές εκατοντάδες MHz ανά χιλιόμετρο. Λόγω των ιδιοτήτων του, το καλώδιο πολλαπλών λειτουργιών είναι ικανό να μεταδίδει δεδομένα σε αποστάσεις έως και 10 μιλίων και μπορεί να χρησιμοποιήσει σχετικά φθηνούς οπτικούς επαναλήπτες (πομποδέκτες σήματος) για να αυξήσει την απόσταση μετάδοσης. Στο νέο μας άρθρο θα μάθετε περισσότερα για το πώς λειτουργεί ένα δίκτυο οπτικών ινών.

Ταυτόχρονα, ένα καλώδιο μονής λειτουργίας μπορεί να μεταδώσει δεδομένα πάνω από 10 km, αλλά πρέπει να χρησιμοποιεί ακτινοβολία από μια ακριβή δίοδο λέιζερ στερεάς κατάστασης ή άλλους εκπομπούς απλής λειτουργίας. Μια τέτοια δίοδος αποτελείται συνήθως από δύο μονάδες εκπομπής, οι οποίες σχηματίζουν μια κοινή ροή φωτός με δεδομένα προς μια κατεύθυνση. Οι πομποί που είναι εγκατεστημένοι σε ένα οπτικό καλώδιο μίας λειτουργίας συνήθως κοστίζουν τέσσερις ή περισσότερες φορές περισσότερο από παρόμοιες συσκευές για τη μετάδοση σημάτων πολλαπλών λειτουργιών.

pcnotes.ru

Μονότροπο ή πολλαπλό, ποιο καλώδιο να διαλέξω; Ποιο είναι καλύτερο;

Απαντώντας στην ερώτηση ποιο οπτικό καλώδιο είναι καλύτερο, μονής ή πολλαπλής λειτουργίας, δεν μπορούν να υπάρχουν δύο απόψεις. Όσον αφορά τα τεχνικά χαρακτηριστικά και τους δείκτες απόδοσης, ένα οπτικό καλώδιο μονής λειτουργίας είναι καλύτερο από ένα πολυλειτουργικό. Επιτρέπει τη μεταφορά μεγάλου όγκου δεδομένων σε τεράστιες αποστάσεις (έως 40 km για εφαρμογές 10GBASE και 40GBASE). Επομένως, το κόστος ενός καλωδίου μίας λειτουργίας (και του εξοπλισμού για τη μετάδοση δεδομένων μέσω αυτού) είναι υψηλότερο από αυτό ενός καλωδίου πολλαπλών λειτουργιών.

Ωστόσο, ποιο οπτικό καλώδιο να διαλέξετε για μια συγκεκριμένη εργασία; Παρακάτω είναι μερικά πρακτικές συστάσεις, σε τι μπορείτε να εστιάσετε όταν επιλέγετε έναν τύπο καλωδίου:

• Πρώτα απ 'όλα, εξετάζουμε τον τύπο του ενεργού εξοπλισμού που χρησιμοποιείται και τις απαιτήσεις (συμπεριλαμβανομένων των τεχνικών προδιαγραφών) της υπηρεσίας πληροφορικής ή του οργανισμού λειτουργίας του πελάτη. και να ακολουθείτε αυστηρά τις συστάσεις του ενεργού κατασκευαστή ή πελάτη του εξοπλισμού όταν επιλέγετε τον τύπο του καλωδίου και άλλου οπτικού εξοπλισμού.
• όταν είναι απαραίτητο να τοποθετήσουμε καλώδιο σε αποστάσεις άνω των 500 m (κυρίως για συνδέσεις κορμού μεταξύ απομακρυσμένων μεγάλων κόμβων) και για τη μετάδοση μεγάλου όγκου δεδομένων, χρησιμοποιούμε μόνο οπτικό καλώδιο μίας λειτουργίας.
• Για να μεταφέρετε δεδομένα μέσα στο ίδιο κτίριο μεταξύ δωματίων διασύνδεσης και διακομιστή σε διαφορετικούς ορόφους ή σε διαφορετικά κτίρια, είναι συχνά λογικό να χρησιμοποιείτε καλώδιο πολλαπλών λειτουργιών. Είναι φθηνότερο και λιγότερο απαιτητικό ως προς τον αριθμό των στροφών/καταβάσεων και την ακτίνα τους.
• Λοιπόν, σε εκείνες τις περιπτώσεις όπου δεν υπάρχουν αρκετές πληροφορίες σχετικά με τον ενεργό εξοπλισμό που χρησιμοποιείται, το μήκος των γραμμών κορμού και άλλα τεχνικά δεδομένα, χρησιμοποιήστε ένα καλώδιο μονής λειτουργίας. Πραγματικά δεν μπορείς να κάνεις λάθος!

Επιπλέον, δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι για κάθε εφαρμογή σε δίκτυο οπτικών ινών συνιστάται η εγκατάσταση δύο ινών και η παροχή 100% αποθέματος οπτικών ινών (για παράδειγμα, εάν σκοπεύετε να μεταδώσετε δεδομένα μέσω οπτικών ινών τοπικό δίκτυο(1), τηλεφωνία (2) και παρακολούθηση βίντεο (3), τότε ο αριθμός των ινών στο καλώδιο θα πρέπει να είναι 3*2*100% αποθεματικό = 12 ίνες).