jedno{0}}modno vlakno
Optička vlaknakoja mogu prenositi samo jedan mod nazivaju se jedno{0}}modna vlakna. Jedno-modna vlakna mogu prenositi samo osnovni način (način najnižeg reda) i ne postoji razlika u kašnjenju među-modovima. Stoga imaju mnogo veću propusnost od višemodnih vlakana, što je ključno za-brzi prijenos podataka. Širina pojasa jedno-modnih vlakana obično je u rasponu desetaka GHz·km ili više.
Struktura jednomodnog vlakna -indeksa korak-indeksa prikazana je na slici 2-13. Jedno-modno vlakno ima mali promjer jezgre kako bi se osigurao jedno-modni prijenos, ali njegov je promjer omotača više od deset puta veći od promjera jezgre kako bi se izbjegao optički gubitak. Funkcije svakog dijela strukture jedno-modnog vlakna slične su onima višemodnog vlakna. Razlika je u tome što se promjer jezgre izražava pomoću promjera polja moda ovisnog o valnoj duljini *w*. Ova vrsta vlakana naširoko se koristi u modernom optičkom komunikacijskom inženjerstvu.
Slika 2-13 prikazuje strukturu jednomodnog optičkog vlakna sa stupnjevitim-indeksom.
Dimenzionalni parametri jedno-modnih optičkih vlakana tipova B1.1 i B4 prikazani su u tablici 2-1 i tablici 2-2.
| Ime | Parametar |
|---|---|
| 1310 nm način-promjer polja | [(8.6 ~ 9.5) ± 0.7] µm |
| Promjer obloge | (125 ± 1) µm |
| Pogreška koncentričnosti vlakna od 1310 nm | Manje od ili jednako 0,8 µm |
| Ne{0}}kružnost obloge | Manje od ili jednako 2% |
| Promjer premaza (primarna boja) | (245 ± 10) µm |
| Promjer premaza (u boji) | (250 ± 15) µm |
| Pogreška koncentričnosti obloge/prevlake | Manje od ili jednako 12,5 µm |
Tablica 2-1 Parametri veličine jednomodnog vlakna B1.1
| Ime | Parametar |
|---|---|
| 1550 nm način-promjer polja | [(8.0 ~ 11.0) ± 0.7] µm |
| Promjer obloge | (125 ± 1) µm |
| Pogreška koncentričnosti vlakna od 1550 nm | Manje od ili jednako 0,8 µm |
| Ne{0}}kružnost obloge | Manje od ili jednako 2% |
| Promjer premaza (primarna boja) | (245 ± 10) µm |
| Promjer premaza (u boji) | (250 ± 15) µm |
| Pogreška koncentričnosti obloge/prevlake | Manje od ili jednako 12,5 µm |
Tablica 2-2 Parametri veličine jednomodnog vlakna B4
Standardi i primjene jednomodnih-optika
Jedno{0}}modno vlakno, sa svojim prednostima niske atenuacije, široke propusnosti, velikog kapaciteta, niske cijene i lakoće širenja, idealan je optički komunikacijski prijenosni medij i naširoko se koristi u cijelom svijetu. Trenutačno, s razvojem informacijskog društva, istraživači su razvili optička pojačala, vremensko-multipleksiranje (TDM), valno-multipleksiranje (WDM) i frekvencijsko- multipleksiranje (FDM), dodatno poboljšavajući udaljenost prijenosa, komunikacijski kapacitet i brzinu prijenosa jedno-modnog vlakna.
Vrijedno je napomenuti da, iako optička pojačala produžuju udaljenosti prijenosa, a tehnologije multipleksiranja donose veliku-brzinu,-kapacitet prijenosa signala, one također povećavaju utjecaj disperzije i nelinearnih učinaka na kvalitetu prijenosa sustava. Stoga je posebno istraženo i razvijeno nekoliko vrsta optičkih vlakana: vlakno s-pomakom disperzije, vlakno s-ne{4}}disperzijom-pomakom, vlakno s-plosnatom disperzijom i vlakno s-kompenzacijom disperzije, svako sa svojim jedinstvenim prednostima u rješavanju disperzije i nelinearnih učinaka.
Jednomodna-optička vlakna mogu se klasificirati u pet tipova na temelju toga pokazuju li nultu-disperziju valne duljine i pomak granične valne duljine. Sektor za standardizaciju telekomunikacija Međunarodne telekomunikacijske unije (ITU-T) izdao je preporuke za četiri od ovih vrsta u listopadu 2000.: G.652, G.653, G.654 i G.655 vlakna. Podudarnost između IEC (Međunarodne elektrotehničke komisije) i ITU-T konvencija o imenovanju jedno-modnih optičkih vlakana prikazana je na slici 2-14.
| Kinesko ime | ITU-T | IEC |
|---|---|---|
| Jedno{0}}modno vlakno | ||
| Jednomodno vlakno bez-disperzijskog pomaka- | G.652 A/B/C | B1.1 i B1.3 |
| Jedno-modno vlakno s pomakom disperzije | G.653 | B2 |
| Odrezano-jednomodno vlakno s pomakom valne duljine | G.654 | B1.2 |
| Jednomodno vlakno s-ne{0}}pomaknutom disperzijom | G.655 A/B | B4 |
| Širokopojasno jedno-modno vlakno s pomakom ne-nulte disperzije | - | - |
| Jednomodno vlakno-neosjetljivo na savijanje | - | - |
Slika 2-14 prikazuje korespondenciju između različitih jednomodnih-optičkih vlakana koje su imenovali IEC i ITU-T.
G.652 – nedisperzijsko-pomaknuto jedno{2}}modno vlakno
Standardni tekst dodatno dijeli vlakno G.652 na G.652A, G.652B i G.652C na temelju njegovog prigušenja, disperzije, disperzije polarizacijskog načina, radnog raspona valnih duljina i primjene u SDH sustavima pri različitim brzinama prijenosa. U biti, vlakno G.652 može se podijeliti u dvije vrste: konvencionalno jedno-modno vlakno (G.652A i G.652B) i nisko-vodeno-vršno jedno-modno vlakno (G.652C).
(1) Konvencionalna jedno-modna vlakna: konvencionalna jednomodna-vlakna počela su se komercijalno koristiti 1983. Njegove karakteristike su: nulta disperzija na valnoj duljini od 1310 nm; minimalni koeficijent prigušenja blizu valne duljine od 1550 nm, približno 0,22 dB/km, ali maksimalni koeficijent disperzije od 17 ps/(nm·km) blizu 1550 nm; radna valna duljina ovog vlakna može se odabrati u oba područja valne duljine 1310 nm i 1550 nm, s optimalnom radnom valnom duljinom u području 1310 nm. Ovo se vlakno često naziva "konvencionalno" ili "standardno" jedno-modno vlakno i trenutno je najčešće korišteno vlakno. Do danas je njegova kumulativna raspoređenost diljem svijeta dosegla 7 x 10⁻⁶ km.
(2) Low-water-peak single{3}}mode fiber: Za rješavanje izazova s kojima se suočavaju mreže gradskih područja (MAN) kao što su složena i promjenjiva servisna okruženja, veliki broj izravno podržanih korisnika i kratke udaljenosti prijenosa (obično samo 50-80 km), usvojeno rješenje je korištenje multipleksiranja valne duljine visoke-gustoće (HDWDM) tehnologija s desecima do stotinama multipleksiranih valnih duljina. To uključuje dodjelu usluga različitih brzina i karakteristika različitim valnim duljinama i izvođenje usmjeravanja i demultipleksiranja na optičkom putu. Stoga je potrebno razviti nisko{9}}vodeno-vršno jedno-modno vlakno (ITU-T G.652C) sa širim rasponom radnih valnih duljina kako bi se zadovoljile potrebe HDWDM MAN razvoja.
G.653 disperzijska-pomaknuta jednomodna-vlakna
Disperzijsko-modno-modno vlakno (ITU-T G.653) komercijalizirano je 1985. Disperzijsko-modno-modno vlakno postiže to mijenjanjem strukturnih parametara vlakna i distribucije indeksa loma kako bi se povećala disperzija valovoda, čime se pomiče minimum nulta-točka disperzije od 1310 nm do 1550 nm. To rezultira najnižom valnom duljinom prigušenja na 1550 nm koja je u skladu s valnom duljinom nulte-disperzije i radi unutar raspona radnih valnih duljina 1530–1565 nm pojačala s balastnim vlaknima. Ova vrsta vlakana je idealna za-jednokanalne-optičke sustave pojačanja velike-velike udaljenosti; na primjer, sustav od 20 Gbit/s može se izravno implementirati na ovo vlakno bez ikakvih mjera kompenzacije disperzije.
Primjena jednomodnog-modnog vlakna s disperzijskim-pomakom je u podmorskim optičkim komunikacijskim sustavima za-jednokanalni-prijenos signala na velike udaljenosti. Osim toga, određeni broj disperzijskih-pomaknutih jedno-modnih vlakana također je postavljen u zemaljskim-žičanim komunikacijskim mrežama na velike udaljenosti.
G. 654-Vlakno s jednom-pomakom granične valne duljine
1550 nm granične valne duljine-pomaknutog jednom-modnog vlakna (ITU-T G.654) je vlakno bez-disperzije-pomaka s valnom duljinom nulte-disperzije oko 1310nm. Granična valna duljina pomaknuta je na dulji raspon valne duljine, što rezultira minimalnim prigušenjem u području valne duljine od 1550 nm. Njegov optimalni raspon radnih valnih duljina je 1500–1600 nm.
Metoda za dobivanje vlakana s niskim-prigušenjem uključuje korištenje jezgre od čistog silicijevog dioksida i udubljene obloge -dopirane fluorom; duga granična valna duljina smanjuje osjetljivost vlakna na gubitke izazvane-savijanjem.
Budući da je ovu vrstu vlakana posebno teško proizvesti i vrlo skupo, rijetko se koristi. Uglavnom se koristi u podmorskim optičkim komunikacijskim sustavima bez repetitora s velikim udaljenostima prijenosa gdje se ne mogu umetnuti aktivni uređaji.
G.655{1}}ne-disperzija-pomaknuta jednomodna vlakna
Jedno-modno vlakno s-ne{0}}disperzijom-pomaknuto-(ITU-T G.655) nova je vrsta optičkog vlakna koje su 1994. dizajnirali i proizveli Lucent Technologies i Corning Incorporated posebno za-generaciju prijenosnih sustava multipleksiranja valne duljine s optičkim pojačalima. Ovo se vlakno temelji na disperzijski-modno-modnom vlaknu, a promjenom strukture refrakcijskog profila, disperzija na valnoj duljini od 1550 nm postaje različita od-nule; otuda naziv vlakno s-ne{12}}nultom disperzijom-pomaknutog jednog{14}}modnog vlakna.
Disperzijsko-ravno jedno-modno vlakno
Godine 1988. disperzijska-ravna jednomodna-vlakna komercijalizirana su. Ovo vlakno pokazuje nisku disperziju u rasponu valnih duljina 1310–1550 nm i posjeduje dvije valne duljine s nultom-disperzijom, naime 1310 nm i 1550 nm. Ovo se vlakno može koristiti s laserima sa širom središnjom valnom duljinom i standardnim laserima koji rade na 1310 nm i 1550 nm za prijenos velike-brzine s LED diodama. Međutim, disperzijsko{14}}ravno jedno{15}}modno vlakno ima složen profil indeksa loma, što otežava njegovu proizvodnju, a njegovo visoko prigušenje ograničava njegovu praktičnu primjenu. Izvedba i primjena disperzijskog-plosnatog jednomodnog-vlakna prikazani su u tablici 2-8.
| Performanse | Promjer modalnog polja (μm) | Promjer obloge (nm) | Valna duljina nulte disperzije (nm) | Radna valna duljina (nm) | Maksimalni gubitak na makrosavijanju (dB·km⁻¹) | Maksimalna disperzija načina polarizacije (ps·√km)⁻¹ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Zahtjev | 8 (1310 nm) 11 (1550 nm) | Manje od ili jednako 125 | 1310. i 1550. godine | 1310. do 1550. godine | Manje ili jednako 0,25 (1310 nm) Manje ili jednako 0,30 (1550 nm) | 0 (1310 nm) 0 (1550 nm) |
Scenarij primjene: Ova vrsta vlakna posebno je prikladna za okruženja s niskom unutarnjom disperzijom savijanja u rasponu radnih valnih duljina 1310–1550 nm.
Jednomodno vlakno s-kompenzacijom disperzije
Primjenom svjetlovodnih pojačala prigušenje više nije značajno ograničenje udaljenosti optičkih komunikacijskih sustava. Međutim, disperzija ozbiljno ometa nadogradnju i širenje konvencionalnih jedno-modnih vlakana koja rade na valnim duljinama od 1310 nm do 1550 nm. Kako bi se riješio ovaj praktični problem, razvijeno je jednomodno vlakno s-kompenzacijom disperzije.
Jednomodno vlakno s-kompenzacijom disperzije vrsta je jedno-modnog vlakna sa značajnom negativnom disperzijom na valnoj duljini od 1550 nm. Trenutačni eksperimentalni rezultati pokazuju da se koeficijent disperzije jednomodnog -kompenziranog disperzijskog-vlakana kreće od 50 do -548 ps/(nm·km), a slabljenje je obično 0,5 do 1,0 dB/km.
Kada se radna valna duljina konvencionalnog jedno-modnog optičkog sustava poboljša s 1310nm na 1550nm, njegova ukupna disperzija je pozitivna. Dodavanjem dijela vlakana s negativnom disperzijom u sustav, pozitivna disperzija na 1550 nm u desecima kilometara konvencionalnog jedno-modnog vlakna može se poništiti, čime se radna valna duljina instaliranog konvencionalnog jedno-modnog vlakna može poništiti s 1310 nm na 1550 nm, čime se postiže velika-brzina, velike-udaljenosti i prijenos-velikog kapaciteta. Prigušenje uvedeno dodatkom jednomodnog-vlakna koje kompenzira disperziju-može se u potpunosti kompenzirati pomoću optičkog pojačala.
Višemodno vlakno
Kao što ime sugerira, višemodno vlakno je optičko vlakno koje omogućuje prijenos više modova unutar njega, ili drugim riječima, višestruki odvojeni načini prijenosa mogu postojati u višemodnom vlaknu.
Standardi i primjene višemodnog vlakna
Gradirano-višemodno vlakno
G.651 vlakno je gradirano-indeksno višemodno vlakno koje se primarno koristi za analogni ili digitalni prijenos signala u područjima valne duljine 850 nm i 1310 nm. Promjer njegove jezgre je 50 µm, a promjer omotača je 125 µm. U području valne duljine od 850 nm, koeficijent prigušenja manji je od 4 dB/km, a koeficijent disperzije manji je od 120 ps/(nm·km); u području valne duljine od 1310nm, koeficijent prigušenja je manji od 2dB/km, a koeficijent disperzije je manji od 6ps/(nm·km).
Gradijent-višemodno vlakno
Struktura višemodnog vlakna s stupnjevanim{0}}indeksom prikazana je na slici 2-18. Ova vrsta vlakana uključuje vrste Ala, Alb, Alc i Ald. Mogu se izraditi korištenjem višekomponentnog stakla ili dopiranog silicijevog stakla. Kako bi se smanjilo slabljenje vlakana, materijali koji se koriste za izradu višemodnih vlakana s stupnjevanim-indeksom imaju mnogo veću čistoću od onih koji se koriste u većini višemodnih vlakana s-indeksom. Upravo zbog stupnjevane distribucije indeksa loma i nižeg prigušenja višemodna vlakna s stupnjevanim-indeksom nadmašuju višemodna vlakna sa stepenastim indeksom.
Step-indeks višemodnog vlakna
Struktura step{0}}index višemodnog vlakna prikazana je na slici 2-19. Ova vrsta vlakana dolazi u tri kategorije (A2, A3 i A4) i devet varijanti. Višekomponentno staklo, dopirano staklo ili plastika mogu se koristiti za izradu jezgre i obloge. Zbog svoje velike veličine jezgre i velikog numeričkog otvora, ova višemodna vlakna mogu se učinkovitije spojiti s nekoherentnim izvorima svjetlosti, kao što su svjetleće-diode (LED). Povezivanje veze može se napraviti korištenjem jeftinih ubrizganih-konektora, čime se smanjuju ukupni troškovi izgradnje mreže. Stoga, step-index višemodna vlakna, posebno A4 plastična vlakna, igraju važnu ulogu u komunikaciji na kratke udaljenosti.
