เส้นใยแก้วนำแสงแบบมัลติโหมด มัลติไฟเบอร์

สายไฟเบอร์ออปติกมีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน แต่อาจแตกต่างกันในลักษณะต่างๆ ตามจำนวนโมดูล เส้นใย ความหนา วัสดุเปลือกนอก ฯลฯ สายเคเบิลออปติคัลเป็นแบบโหมดเดียวและหลายโหมด สายเคเบิลออปติคัลโหมดเดียวได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งลำแสงหนึ่งลำและหลายโหมด - ลำแสงหลายลำ โดยปกติ, สายเคเบิลออปติคัลโหมดเดียวออกแบบมาเพื่อใช้ในเครือข่ายโทรคมนาคมเพื่อสร้างทางหลวงสำหรับการส่งข้อมูลในระยะทางไกล

ในเวลาเดียวกัน มัลติโหมดใช้ในเครือข่ายระยะกลางและระยะสั้น มีโครงสร้างที่แตกต่างจากมัลติโหมด เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการพูดคุยกันมากมายเกี่ยวกับไฟเบอร์แบบหลายโหมดที่เหนือกว่าโหมดเดี่ยว ซึ่งจริง ๆ แล้วเป็นเรื่องจริงเพราะประสิทธิภาพเร็วกว่าโหมดเดี่ยวมากกว่า 100 เท่า แต่ถึงกระนั้นก็ตาม สำหรับระยะทางไกลก็ยังดีกว่าถ้าใช้สายเคเบิลออปติคัลโหมดเดียว เพราะมันได้รับการพิสูจน์มาอย่างดีและยาวนานในด้านนี้

วัตถุประสงค์ของสายเคเบิลออปติคัลโหมดเดียว

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงโหมดเดียวที่ทันสมัยเป็นสายเคเบิลใยแก้วนำแสงชนิดหนึ่งและได้รับการออกแบบเพื่อส่งลำแสงเดียว (มัลติโหมดส่งลำแสงหลายลำพร้อมกัน) เมื่อใช้เป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายโทรคมนาคมและเมื่อจัดทางหลวงที่ส่งข้อมูลในระยะทางไกล .

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่มีอยู่แม้ว่าจะมีโครงสร้างคล้ายกัน แต่จะแตกต่างกันไปตามคุณลักษณะ ขึ้นอยู่กับจำนวนโมดูล ความหนา จำนวนเส้นใย วัสดุปลอกหุ้มด้านนอก และอื่นๆ สายเคเบิลออปติคัลโหมดเดียวซึ่งตรงกันข้ามกับโหมดมัลติโหมดในระหว่างการส่งสัญญาณตามคำจำกัดความนั้นไม่มีการกระจายระหว่างโหมดซึ่งเกิดขึ้นจากความแตกต่างของระยะเวลาในการไปถึงปลายอีกด้านหนึ่งของสายเคเบิลโดยโหมดต่างๆ ควบคู่ไปกับการนำเข้าสู่เส้นใย ลักษณะสำคัญอย่างหนึ่งของสายเคเบิลก็คือเส้นผ่านศูนย์กลาง SCS ของแกนด้วย สำหรับโหมดเดี่ยว โดยปกติแล้วจะมีขนาด 8-10 ไมครอน

จากการศึกษาเชิงปฏิบัติของสายเคเบิลออปติคัลแบบต่างๆ ผู้เชี่ยวชาญได้พิจารณาแล้วว่าระยะห่างระหว่างวัตถุมากกว่า 500 เมตร การเลือกสายเคเบิลแบบโหมดเดี่ยวนั้นคุ้มค่ากว่า ซึ่งให้ความเร็วในการส่งข้อมูลที่สูงและเชื่อถือได้ในระยะทางไกลเมื่อสร้างเครือข่ายขนาดใหญ่ สายเคเบิลมัลติโหมดแสดงผลที่ต่ำกว่า

คุณสมบัติของสายเคเบิลออปติคัลโหมดเดียว

สายเคเบิลออปติคัลโหมดเดียวได้ชื่อมาเนื่องจากมีการสร้างโหมดจำนวนน้อยในใยแก้วนำแสงระหว่างการทำงานดังนั้นจึงถือว่าตามอัตภาพว่าแสงแพร่กระจายไปตามเส้นทางเดียวดังนั้นเส้นใยดังกล่าวจึงถูกเรียกว่าเดี่ยว -โหมด. ดังนั้น ใยแก้วนำแสงสมัยใหม่จึงสามารถบรรทุกเส้นใยคู่ขนานได้มากกว่า 200 เส้น ในขณะที่ตามกฎแล้ว ก็สามารถรวมเส้นใยประเภทต่างๆ เข้าด้วยกันเป็นเส้นเดียวได้

โครงสร้าง สายเคเบิลใยแก้วนำแสงประกอบด้วยเส้นใยแก้วนำแสงเพียงเส้นเดียวหรือหลายเส้น ซึ่งอันที่จริงแล้วเป็นเกลียวแก้ว ดังนั้นการส่งข้อมูลจะดำเนินการโดยการถ่ายโอนแสงภายในใยแก้วนำแสง ใช้กระบวนการที่เรียกว่าการสะท้อนกลับภายในทั้งหมด หลักการทำงานอยู่บนพื้นฐานของความจริงที่ว่าคลื่นแสงสะท้อนจากขอบเขตที่แยกตัวกลางโปร่งใสสองตัวที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่างกัน

ส่วนใหญ่มักจะใช้สายเคเบิลออปติคัลโหมดเดียวเพื่อจัดระเบียบระบบสื่อสารใยแก้วนำแสงที่วางผ่านอุโมงค์ นักสะสม และภายในอาคารและสถานที่ ตามกฎแล้วเปลือกนอกทำมาจากวัสดุที่ไม่รองรับหรือแพร่กระจายการเผาไหม้

ข้อดีของสายเคเบิลออปติคัลโหมดเดียว

สายเคเบิลออปติคัลโหมดเดี่ยวที่ทันสมัยมีลักษณะเด่นเหนือตัวนำทองแดงที่ใช้ก่อนหน้านี้ สิ่งเหล่านี้รวมถึง:

• แบนด์วิดธ์ที่สูงขึ้นอย่างมาก
• เพิ่มระดับของภูมิคุ้มกันทางเสียง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านภูมิคุ้มกันต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าและการรบกวน)
• ปริมาณและน้ำหนักที่ค่อนข้างเล็ก
• สัญญาณไฟที่มีการลดทอนต่ำ,
• การแยกกระแสไฟฟ้าของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อใหม่
• การป้องกันที่เชื่อถือได้จากการเชื่อมต่อที่ไม่ได้รับอนุญาต ซึ่งช่วยปกป้องข้อมูลที่ส่งเพิ่มเติม ฯลฯ

ในบรรดาพารามิเตอร์หลักของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง มีความยาวคลื่น ขนาดไฟเบอร์ ช่วงแบนด์วิดท์ขั้นต่ำ การลดทอนสูงสุด และอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง สายเคเบิลออปติคัลโหมดเดียวช่วยให้คุณออกอากาศข้อมูลด้วยความเร็วสูงถึงหลายร้อย Gb / s ในขณะที่ลดต้นทุนของวัสดุและเทคโนโลยี

แม้จะมีสายไฟเบอร์ออปติกที่หลากหลายมาก แต่ไฟเบอร์ในสายเคเบิลนั้นเกือบจะเหมือนกัน นอกจากนี้ ยังมีผู้ผลิตเส้นใยเอง (Corning, Lucent และ Fujikura มีชื่อเสียงมากที่สุด) น้อยกว่าผู้ผลิตสายเคเบิล

ตามประเภทของโครงสร้างหรือมากกว่าตามขนาดของแกนกลาง ใยแก้วนำแสงแบ่งออกเป็นโหมดเดี่ยว (OM) และมัลติโหมด (MM) พูดอย่างเคร่งครัด แนวคิดเหล่านี้ควรใช้โดยสัมพันธ์กับความยาวคลื่นเฉพาะที่ใช้ แต่หลังจากพิจารณารูปที่ 8.2 จะเห็นชัดเจนว่าในขั้นตอนการพัฒนาเทคโนโลยีในปัจจุบัน เรื่องนี้ไม่สามารถนำมาพิจารณาได้

ข้าว. 8.3. ไฟเบอร์ออปติกโหมดเดี่ยวและมัลติโหมด

ในกรณีของเส้นใยมัลติโหมด เส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลาง (โดยทั่วไปคือ 50 หรือ 62.5 µm) มีขนาดใหญ่กว่าความยาวคลื่นแสงเกือบสองคำสั่ง ซึ่งหมายความว่าแสงสามารถเดินทางผ่านเส้นใยไปตามเส้นทางอิสระหลายทาง (โหมด) ในกรณีนี้ เห็นได้ชัดว่าโหมดต่างๆ มีความยาวต่างกัน และสัญญาณที่เครื่องรับจะถูก "เปื้อน" อย่างเห็นได้ชัดในเวลา

ด้วยเหตุนี้ เส้นใยแบบขั้นบันไดประเภทตำราเรียน (ตัวเลือกที่ 1) ที่มีดัชนีการหักเหของแสงคงที่ (ความหนาแน่นคงที่) ทั่วทั้งส่วนตัดขวางของแกนกลางจึงไม่ถูกนำมาใช้เป็นเวลานานเนื่องจากมีการกระจายโมดอลขนาดใหญ่

มันถูกแทนที่ด้วยเกรเดียนท์ไฟเบอร์ (ตัวเลือก 2) ซึ่งมีความหนาแน่นไม่สม่ำเสมอของวัสดุหลัก รูปแสดงให้เห็นชัดเจนว่าความยาวเส้นทางของรังสีลดลงอย่างมากเนื่องจากการทำให้เรียบ แม้ว่ารังสีที่เดินทางไกลจากแกนของตัวนำทางแสงจะทะลุผ่านระยะทางไกลมาก แต่ก็มีความเร็วการแพร่กระจายที่สูงเช่นกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความหนาแน่นของวัสดุจากจุดศูนย์กลางไปยังรัศมีภายนอกลดลงตามกฎพาราโบลา คลื่นแสงจะแพร่กระจายเร็วขึ้น ความหนาแน่นของตัวกลางก็จะยิ่งต่ำลง

เป็นผลให้วิถีที่ยาวขึ้นจะถูกชดเชยด้วยความเร็วที่สูงขึ้น ด้วยการเลือกพารามิเตอร์ที่ดี คุณจึงสามารถลดความแตกต่างของเวลาในการแพร่ภาพได้ ดังนั้นการกระจายตัวระหว่างโหมดของเส้นใยที่มีการจัดระดับจะเล็กกว่าเส้นใยที่มีความหนาแน่นของแกนคงที่มาก

อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าเส้นใยเกรเดียนต์มัลติโหมดจะสมดุลกันอย่างไร ปัญหานี้สามารถขจัดได้อย่างสมบูรณ์โดยใช้เส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางที่เล็กเพียงพอเท่านั้น โดยที่ความยาวคลื่นที่เหมาะสม ลำแสงเดียวจะแพร่กระจายออกไป

เส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลาง 8 ไมครอนเป็นเรื่องธรรมดา ซึ่งใกล้เคียงกับความยาวคลื่นทั่วไปที่ 1.3 ไมครอน การกระจายคลื่นความถี่ที่มีแหล่งกำเนิดรังสีที่ไม่อยู่ในอุดมคติยังคงอยู่ แต่ผลกระทบต่อการส่งสัญญาณน้อยกว่าโหมดหรือวัสดุหลายร้อยเท่า ดังนั้น แบนด์วิดท์ของสายเคเบิลโหมดเดียวจึงมากกว่าของหลายโหมดมาก

ตามปกติแล้วไฟเบอร์ชนิดที่มีประสิทธิภาพสูงจะมีข้อเสีย ประการแรก แน่นอนว่านี่เป็นค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้น เนื่องจากต้นทุนของส่วนประกอบ และข้อกำหนดสำหรับคุณภาพของการติดตั้ง

แท็บ 8.1. การเปรียบเทียบเทคโนโลยีโหมดเดี่ยวและมัลติโหมด

ตัวเลือก	สถานะโสด	มัลติโหมด
ความยาวคลื่นที่ใช้	1.3 และ 1.5 µm	0.85 µm ไม่ค่อย 1.3 µm
การลดทอน dB / กม.	0,4 - 0,5	1,0 - 3,0
ประเภทเครื่องส่งสัญญาณ	เลเซอร์ไม่ค่อย LED	ไดโอดเปล่งแสง
ความหนาของแกน	8 µm	50 หรือ 62.5 µm
ต้นทุนของเส้นใยและสายเคเบิล	ประมาณ 70% ของมัลติโหมด	-
ราคาเฉลี่ยของคอนเวอร์เตอร์เป็น Fast Ethernet แบบ Twisted-pair	$300	$100
ช่วงการส่งข้อมูล Fast Ethernet	ประมาณ 20 กม.	สูงสุด 2 กม.
ช่วงการส่งข้อมูลของอุปกรณ์ Fast Ethernet ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ	กว่า 100 กม.	สูงสุด 5 กม.
อัตราการถ่ายโอนที่เป็นไปได้	10GB ขึ้นไป	มากถึง 1GB ความยาวจำกัด
พื้นที่สมัคร.	โทรคมนาคม	เครือข่ายท้องถิ่น

ประเภทและประเภทของตัวเชื่อมต่อ

พิจารณาการเชื่อมต่อที่ถอดออกได้ ในขณะที่ขีดจำกัดช่วงของสายไฟคู่บิดเกลียวความเร็วสูงนั้นขึ้นอยู่กับตัวเชื่อมต่อ ในระบบใยแก้วนำแสง ความสูญเสียเพิ่มเติมที่เกิดขึ้นจากพวกมันนั้นค่อนข้างเล็ก การลดทอนในพวกมันเหลือประมาณ 0.2-0.3 dB (หรือสองสามเปอร์เซ็นต์)

ดังนั้นจึงค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะสร้างเครือข่ายของโทโพโลยีที่ซับซ้อนโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ที่ใช้งานโดยการเปลี่ยนไฟเบอร์บนตัวเชื่อมต่อทั่วไป ข้อดีของวิธีนี้จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในเครือข่าย "ไมล์สุดท้าย" ที่มีขนาดเล็กแต่แตกแขนง สะดวกในการเปลี่ยนสายไฟเบอร์หนึ่งคู่สำหรับบ้านแต่ละหลังจากกระดูกสันหลังทั่วไป โดยเชื่อมต่อเส้นใยที่เหลือในกล่องรวมสัญญาณ "ผ่าน"

อะไรคือสิ่งสำคัญในการเชื่อมต่อที่ถอดออกได้? แน่นอนว่าตัวเชื่อมต่อนั้นเอง หน้าที่หลักของมันคือการแก้ไขเส้นใยในระบบจัดกึ่งกลาง (คอนเนคเตอร์) และปกป้องเส้นใยจากอิทธิพลทางกลและภูมิอากาศ

ข้อกำหนดหลักสำหรับตัวเชื่อมต่อมีดังนี้:

· การแนะนำการลดทอนขั้นต่ำและการสะท้อนกลับของสัญญาณ

· ขนาดและน้ำหนักขั้นต่ำที่มีความแข็งแรงสูง

· การทำงานระยะยาวโดยไม่ทำให้พารามิเตอร์เสื่อมลง

· ความสะดวกในการติดตั้งบนสายเคเบิล (ไฟเบอร์);

· ความง่ายในการเชื่อมต่อและการตัดการเชื่อมต่อ

วันนี้รู้จักตัวเชื่อมต่อหลายประเภทและไม่มีใครที่จะมุ่งเน้นเชิงกลยุทธ์สำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมโดยรวม แต่แนวคิดหลักของตัวเลือกการออกแบบทั้งหมดนั้นเรียบง่ายและค่อนข้างชัดเจน จำเป็นต้องจัดแนวแกนของเส้นใยอย่างแม่นยำและกดปลายให้แน่น (สร้างการสัมผัส)

ข้าว. 8.6. หลักการทำงานของขั้วต่อไฟเบอร์ออปติกชนิดสัมผัส

ตัวเชื่อมต่อจำนวนมากผลิตขึ้นในรูปแบบสมมาตร เมื่อใช้องค์ประกอบพิเศษในการเชื่อมต่อตัวเชื่อมต่อ - ตัวเชื่อมต่อ (ตัวเชื่อมต่อ) ปรากฎว่าในตอนแรกไฟเบอร์จะได้รับการแก้ไขและอยู่กึ่งกลางที่ส่วนปลายของตัวเชื่อมต่อ จากนั้นส่วนปลายจะอยู่ที่กึ่งกลางของตัวเชื่อมต่อ

จะเห็นได้ว่าสัญญาณได้รับผลกระทบจากปัจจัยดังต่อไปนี้

· ความสูญเสียภายใน - เกิดจากความคลาดเคลื่อนในมิติทางเรขาคณิตของตัวนำแสง เหล่านี้คือความเยื้องศูนย์และวงรีของแกนกลางความแตกต่างของขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง (โดยเฉพาะเมื่อเชื่อมต่อเส้นใยประเภทต่างๆ)

· การสูญเสียภายนอกซึ่งขึ้นอยู่กับคุณภาพของตัวเชื่อมต่อ พวกมันเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนตัวของปลายรัศมี, เชิงมุม, การไม่ขนานกันของพื้นผิวปลายของเส้นใย, ช่องว่างอากาศระหว่างพวกมัน (การสูญเสียเฟรสเนล);

· สะท้อนกลับ. เกิดขึ้นเนื่องจากการมีช่องว่างอากาศ (การสะท้อนเฟรสเนลของฟลักซ์แสงในทิศทางตรงกันข้ามที่ส่วนต่อประสานระหว่างแก้วกับอากาศ-แก้ว) ตามมาตรฐาน TIA / EIA-568A ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนกลับจะถูกทำให้เป็นมาตรฐาน (อัตราส่วนของกำลังของฟลักซ์แสงสะท้อนต่อกำลังของแสงตกกระทบ) ไม่ควรแย่กว่า -26 dB สำหรับขั้วต่อโหมดเดียว และไม่แย่กว่า -20 dB สำหรับโหมดหลายโหมด

· การปนเปื้อนซึ่งจะทำให้ทั้งการสูญเสียภายนอกและการสะท้อนกลับ.

ผู้รับเหมาเสนอปะเก็นให้กับลูกค้าจากจุดห่างไกลจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งบ่อยครั้งแทนที่จะเป็นลวดทองแดงแบบดั้งเดิมเราจะพูดถึงเทคโนโลยีที่น่าสนใจนี้ในวันนี้

พวกเขาทำงานบนหลักการของการส่งคลื่นแสงผ่านช่องพิเศษที่ทำจากแก้วควอตซ์บริสุทธิ์พิเศษ แรงกระตุ้นไฟฟ้าของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ถูกป้อนเข้าไปซึ่งจะสร้างกระแสไฟกะพริบและส่งผ่านไปยังสายเคเบิล อีกด้านหนึ่ง ตัวรับสัญญาณจะได้รับฟลักซ์การส่องสว่างและแปลงรหัสกลับเข้าไป เนื่องจากกระบวนการทั้งหมดถูกควบคุมโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเป็นการแปลงแบบดิจิทัล การบิดเบือนจึงน้อยมาก

ในการสร้าง FOCL พวกเขาใช้วัสดุพิเศษ - ไฟเบอร์โหมดเดียวและมัลติโหมด

เส้นแสงได้กลายเป็นที่แพร่หลายไม่เพียงเพราะไม่มีการรบกวนในการส่งสัญญาณเท่านั้น ข้อดีที่เถียงไม่ได้ของเทคโนโลยีนี้คือแบนด์วิดท์ที่กว้าง การลดทอนสัญญาณที่ต่ำมาก ความต้านทานที่ไม่มีใครเทียบต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าใดๆ และช่วงการส่งข้อมูลขนาดใหญ่หลายสิบกิโลเมตร ข้อดีที่สำคัญคืออายุการใช้งานของการสื่อสารที่ยาวนานโดยใช้ FOCL ซึ่งอย่างน้อย 25 ปี

ประเภทของไฟเบอร์

เมื่อติดตั้งสายสื่อสารโดยใช้ FOCL ไฟเบอร์แบบมัลติโหมดหรือโหมดเดี่ยวจะถูกเลือก

สายนี้ทำมาจากอะไร? แกนกลางของใยแก้วนำแสงคือควอตซ์ ซึ่งเป็นแก้วบริสุทธิ์พิเศษ ซึ่งส่งผ่านฟลักซ์แสงผ่านตัวมันเอง และไม่กระเด็นเพราะดัชนีการหักเหของแสงของเปลือกหุ้มนั้นต่ำกว่าของแกนกลาง ดังนั้น ลำแสงจึงสะท้อนจากผนังภายในเส้นใยอย่างสมบูรณ์

ไฟเบอร์มัลติโหมดนั้นดีเพราะสามารถเรียกใช้โหมดแสงได้หลายร้อยโหมดในคราวเดียว ซึ่งแนะนำในมุมต่างๆ แต่ละโหมดดังกล่าวมีวิถีของตัวเองและด้วยเหตุนี้จึงมีเวลาการแพร่กระจายที่ไม่ซ้ำกัน

ข้อเสียเปรียบหลักของเส้นใยประเภทนี้คือการกระจายแบบโมดอลซึ่งแคบลงและจำกัดความยาวของเส้นสูงสุด เครื่องส่งสัญญาณสำหรับลิงก์มัลติโหมดมักมีช่วงสูงสุดประมาณ 5 กิโลเมตร

ปัญหาของการลดการกระจายแบบโมดอลแก้ไขได้ด้วยสายเคเบิลที่มีโปรไฟล์การหักเหของแสงแบบเกรเดียนท์ของแกน ในใยแก้วนำแสงดังกล่าว ซึ่งแตกต่างจากตัวเลือกมาตรฐาน พารามิเตอร์การหักเหของแสงลดลงจากจุดศูนย์กลางของแกนกลางไปยังส่วนหุ้ม ซึ่งให้การปรับปรุงที่สำคัญในพารามิเตอร์ของสัญญาณที่ส่ง

ไฟเบอร์โหมดเดียวได้รับการออกแบบให้ผ่านโหมดเดียว (โหมดหลัก) วิธีนี้มีประโยชน์มากมาย คุณลักษณะบางอย่างของสายเคเบิลที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีโหมดเดี่ยวนั้นมีลำดับความสำคัญดีกว่าสายเคเบิลที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีมัลติโหมด นี่เป็นปัจจัยชี้ขาดที่มีอิทธิพลต่อการเลือกวิศวกรในอันดับแรกเมื่อวาง FOCL ใหม่ ท้ายที่สุด ไฟเบอร์โหมดเดียวให้การลดทอนสัญญาณที่ 0.25db ต่อกิโลเมตร ปริมาณการกระจายในไฟเบอร์นั้นน้อยมาก และแบนด์วิดท์ที่กว้างทำให้มั่นใจได้ถึงการส่งข้อมูลจำนวนมากที่ชัดเจนและรวดเร็วโดยไม่ผิดเพี้ยน

แต่มีแมลงวันอยู่ในขี้ผึ้งในถังน้ำผึ้งนี้ ประเภทนี้มีราคาแพงกว่าเส้นใยมัลติโหมดมาก เนื่องจากขนาดของแกนนำแสงในสายเคเบิลโหมดเดียวมีขนาดเล็กมาก การฉีดรังสีเข้าไปในสายเคเบิลจึงไม่ใช่เรื่องง่าย และต้องมีการควบคุมอย่างระมัดระวังในระหว่างการต่อ ตัวเชื่อมต่อการสิ้นสุดสำหรับสายเหล่านี้ยังมีราคาแพงกว่าการสิ้นสุดสายแบบมัลติโหมดอีกด้วย นอกจากนี้ เนื่องจากความเรียบง่ายในการแนะนำลำแสงเข้าไปในแกนกว้าง ลำแสงหลังจึงมีตัวปล่อยที่เรียบง่ายและราคาถูกมาก ซึ่งผลิตโดยบริษัทคู่แข่งจำนวนมากเช่นกัน

แปลโดย Anna Motush

คำนิยาม: เส้นใยที่รองรับมากกว่าหนึ่งโหมดสำหรับทิศทางเฉพาะของโพลาไรเซชัน

เส้นใยมัลติโหมดเป็นเส้นใยแก้วนำแสงที่รองรับโหมดขวางหลายโหมดสำหรับความถี่แสงและโพลาไรซ์ที่กำหนด จำนวนโหมดจะขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นและดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุ เส้นใยมัลติโหมดแบ่งออกเป็นเส้นใยแบบขั้นบันไดและแบบเกรเดียนท์

สำหรับเส้นใย ค่าของรัศมีแกนกลางและรูรับแสงที่เป็นตัวเลขจะถูกกำหนด ซึ่งทำให้สามารถกำหนดพารามิเตอร์ V ได้ สำหรับค่าพารามิเตอร์ V จำนวนมาก จำนวนโหมดจะเป็นสัดส่วนกับ V 2 . โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สำหรับเส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางขนาดใหญ่ (ด้านขวาของรูปที่ 1) จำนวนโหมดอาจมีขนาดใหญ่มาก เส้นใยดังกล่าวสามารถให้แสงที่มีคุณภาพลำแสงต่ำ (เช่น สร้างโดยไดโอดกำลังสูง) แต่เพื่อรักษาคุณภาพลำแสงจากแหล่งกำเนิดแสงที่มีความสว่างสูง จะดีกว่าถ้าใช้เส้นใยที่มีแกนกลางที่เล็กกว่าและรูรับแสงที่เป็นตัวเลขปานกลาง แม้ว่าการนำรังสีเข้าสู่เส้นใยอย่างมีประสิทธิภาพอาจทำได้ยากกว่า

เมื่อเปรียบเทียบกับไฟเบอร์โหมดเดี่ยวมาตรฐาน ไฟเบอร์มัลติโหมดมักจะมีแกนกลางที่ใหญ่กว่าและรูรับแสงที่มีตัวเลขสูง เช่น 0.2-0.3 หลังช่วยให้คุณทำงานเมื่อเส้นใยงอ แต่ยังนำไปสู่การกระเจิงที่รุนแรงขึ้นซึ่งถูกกำหนดโดยการละเมิดรูปทรงเรขาคณิตของใยแก้วนำแสง ผลที่ตามมาของการละเมิดเหล่านี้คือรังสีบางส่วนออกจากเส้นใยแก้วนำแสง ความเข้มของการกระเจิงไม่เพียงขึ้นอยู่กับคุณภาพของวัสดุที่ใช้ทำแกนกลางเท่านั้น แต่ยังขึ้นกับคุณภาพของการหุ้มด้วยเนื่องจากส่วนหนึ่งของสัญญาณออปติคัลยังแพร่กระจายอยู่ในนั้นด้วย โปรไฟล์ดัชนีการหักเหของแสงส่วนใหญ่เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า แต่บางครั้งก็เป็นรูปพาราโบลา (ดูด้านล่าง).

เส้นใยมัลติโหมดประกอบด้วยแกนและส่วนหุ้ม ในสายสื่อสารใยแก้วนำแสงทั่วไป (ดูด้านล่าง) ที่ใช้เส้นใยมัลติโหมด 50/125 และ 62.5/125 เส้นผ่านศูนย์กลางแกนคือ 50 และ 62.5 ไมครอนตามลำดับ และเส้นผ่านศูนย์กลางหุ้มคือ 125 ไมครอน เส้นใยดังกล่าวรองรับโหมดต่างๆ หลายร้อยโหมด

การนำแสงเข้าสู่เส้นใยมัลติโหมดนั้นค่อนข้างง่ายเพราะ ข้อกำหนดสำหรับการสังเกตความถูกต้องของการตั้งค่ามุมและตำแหน่งของลำแสงนั้นไม่เข้มงวดมาก ในทางกลับกัน ความเชื่อมโยงเชิงพื้นที่ที่เอาต์พุตของเส้นใยมัลติโหมดมีขนาดเล็ก และการกระจายความเข้มของการแผ่รังสีเอาท์พุตนั้นยากต่อการควบคุมด้วยเหตุผลที่อธิบายไว้ด้านล่าง

รูปที่ 2 แสดงโปรไฟล์สนามไฟฟ้าในโหมดพิทช์ไฟเบอร์ที่คำนวณสำหรับความยาวคลื่นเฉพาะ โหมดเหล่านี้เป็นโหมดพื้นฐาน (LP 01) ที่มีการกระจายความเข้มใกล้กับ Gaussian และโหมดลำดับที่สูงขึ้นหลายโหมดที่มีโปรไฟล์เชิงพื้นที่ที่ซับซ้อนมากขึ้น แต่ละโหมดมีค่าคงที่การแพร่กระจายที่แตกต่างกัน การกระจายฟิลด์ใด ๆ ถือได้ว่าเป็นการวางซ้อนของโหมด

สนามไฟฟ้าทั้งหมดที่แพร่กระจายในเส้นใยมัลติโหมดเป็นการทับซ้อนของหลายโหมด ความเข้มไม่ได้ขึ้นอยู่กับกำลังแสงในทุกโหมดเท่านั้น แต่ยังขึ้นกับเฟสสัมพัทธ์ด้วย ซึ่งค่าสูงสุดหรือต่ำสุดอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากการรบกวนของโหมดต่างๆ

พารามิเตอร์ทั้งสอง - กำลังและเฟส - ถูกกำหนดโดยเงื่อนไขเริ่มต้น และเฟสสัมพัทธ์จะเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องตามไฟเบอร์เนื่องจากการพึ่งพาค่าคงที่การแพร่กระจาย ดังนั้น รูปแบบที่ซับซ้อนของความรุนแรงเมื่อเวลาผ่านไปจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาภายในระยะการขยายพันธุ์ที่ต่ำกว่า 1 มม.

รูปที่ 3 แสดงตัวอย่างที่เคลื่อนไหวซึ่งแสดงการกระจายความเข้มที่เกิดขึ้นที่ช่วง 2 µm รูปแบบการรบกวนนี้ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในการดัดหรือยืดของเส้นใย ตลอดจนอุณหภูมิ

โปรดทราบว่าสำหรับแสงที่มีแบนด์วิดท์แสงกว้าง (เช่น แสงสีขาว) การกระจายความเข้มที่ซับซ้อนดังกล่าวจะไม่ถูกสังเกต เนื่องจากพล็อตความเข้มจะแตกต่างกันไปตามความยาวคลื่นแต่ละช่วง ยิ่งไฟเบอร์ยาว แบนด์วิดท์ออปติคอลก็จะยิ่งต่ำลงสำหรับการหาค่าเฉลี่ย

สายเคเบิลออปติคัลโหมดเดี่ยวและมัลติโหมด

มีการกำหนดเส้นเลือดโปร่งใสบาง ๆ ที่นำแสงในตัวเอง ใยแก้วนำแสง. วัตถุประสงค์หลักของสายเคเบิลออปติคัลคือพื้นฐานของสายที่สามารถส่งข้อมูลดิจิทัลด้วยความเร็วที่เร็วมาก โครงสร้างออปติกมีไม่มากนัก: แกนกลาง แผ่นปิดด้านใน และเปลือกนอก ซึ่งปกป้องใยแก้วนำแสงจากปัจจัยลบภายนอก แต่ละองค์ประกอบเหล่านี้มีบทบาทในการทำงานของใยแก้วนำแสง

จนถึงปัจจุบันรู้จักประเภทของใยแก้วนำแสง: สถานะโสดและ มัลติโหมด.

สายเคเบิลออปติคัลโหมดเดียว

ที่ สายเคเบิลออปติคัลโหมดเดียวขนาดแกน +/-9 มม. ขนาดผิวมาตรฐาน 125 มม. มีแกนเดียวเท่านั้นที่สามารถตอบสนองวัตถุประสงค์การใช้งานได้ ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับใยแก้วนำแสงประเภทนี้ เมื่อรังสีผ่านใยแก้วนำแสง วิถีการเคลื่อนที่ของพวกมันจะไม่เปลี่ยนแปลงและพร้อมๆ กัน ดังนั้นโครงสร้างของสัญญาณที่ใช้จะไม่บิดเบี้ยว สัญญาณดิจิตอลสามารถส่งสัญญาณได้ไกลหลายกิโลเมตรโดยไม่มีความเสี่ยงที่รังสีจะกระเจิง ในการทำงานกับเลนส์ใยแก้วนำแสงจะใช้เลเซอร์ซึ่งใช้แสงที่มีขนาดคลื่นที่แน่นอน ประสิทธิภาพโดยรวมที่ดีแสดงให้เห็นถึงการใช้ไฟเบอร์ออปติกชนิดนี้ในทุกที่ แต่ราคาที่สูงและความเปราะบางสัมพัทธ์ช่วยลดเกณฑ์การประเมิน

ในทางกลับกัน ไฟเบอร์โหมดเดียวสามารถ:

• คานขยับ.
  ใยแก้วนำแสงประเภทนี้โดดเด่นด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางที่เล็กกว่า ซึ่งช่วยให้ใช้งานได้ในช่วงการทำงาน 1.5 ไมโครเมตรบนสายบรอดแบนด์โดยใช้เครื่องขยายสัญญาณออปติคัล
• โดยเปลี่ยนความยาวคลื่นต่ำสุด,
  โดยที่ไฟเบอร์สามารถรองรับสัญญาณที่แพร่กระจายได้เพียงสัญญาณเดียว ไฟเบอร์ดังกล่าวใช้พลังงานจำนวนมากในการส่งข้อมูลในระยะทางไกล และได้รับการพัฒนาเพื่อใช้ในการเดินเรือ
• ด้วยการกระจายลำแสงที่ไม่เป็นศูนย์.
  เมื่อใช้ไฟเบอร์ประเภทนี้ เอฟเฟกต์แบบไม่เชิงเส้นจะไม่ส่งผลต่อคุณภาพของสัญญาณที่ให้มาและโครงสร้างของสัญญาณ ซึ่งทำให้สามารถใช้ไฟเบอร์นี้ในระบบเทคโนโลยี DWDM ได้

สายเคเบิลออปติคัลมัลติโหมด

ที่ สายเคเบิลออปติกมัลติโหมด(ดูหัวข้อ) รังสีของแสงจะกระจัดกระจายอย่างมาก และในกรณีนี้ จะเกิดการบิดเบือนของโครงสร้างของสัญญาณที่ส่งไปอย่างมีนัยสำคัญ แกนกลางมีตัวบ่งชี้ +/- 60 ไมครอนผิวหนังเป็นมาตรฐาน - 125 ไมครอน การใช้ LED แบบธรรมดาสำหรับการทำงานของมัลติคอร์ (ต่างจากเลเซอร์ที่ใช้ในเส้นใยเดี่ยว) ช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของเส้นใยและส่งผลดีต่อต้นทุน ในเวลาเดียวกัน ดัชนีการลดทอนในมัลติคอร์จะเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับโมโนคอร์และผันผวนภายใน 15 เดซิเบล/กม.

ไฟเบอร์มัลติโหมดแตกต่างกันไปตาม ก้าวและ การไล่ระดับสี.

สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกแบบขั้นบันไดมีการกระเจิงของลำแสงขนาดใหญ่เนื่องจากชั้นการกระโดดที่ไม่สม่ำเสมอของความหนาแน่นของแกนควอตซ์ ดังนั้นการใช้งานจึงจำกัดเฉพาะสายสื่อสารสั้น ไฟเบอร์ออปติกแบบไล่ระดับมีลักษณะเฉพาะด้วยการกระเจิงของลำแสงที่ลดลงเนื่องจากการกระจายดัชนีการหักเหของแสงที่ราบรื่น เส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางของเกรเดียนต์มัลติคอร์ไฟเบอร์คือ +/- 55 µm การหุ้มเป็นค่ามาตรฐาน (125 µm)

อ่าน 9773 ครั้งหนึ่ง Last modified วันอาทิตย์ที่ 21 ธันวาคม 2014 02:00