Типы волокон

Волокно различается по типам маршрутов световых лучей или способам их прохождения по сердечнику волокна. Существует 2 основных типа волокон: многолучевое и однолучевое (в литературе более распространены термины многомодовое и одномодовое волокна. — ред.). Волокна с сердечником многолучевого типа делятся на шаговые и ступенчатые. Многолучевой шаговый тип волокна получил свое название из-за резкой, подобно скачку, разности в показателях преломления сердечника и оболочки.

В более распространенном ступенчатом сердечнике световые лучи также распространяются по волокну многолучевыми трассами, но в отличие от шагового ступенчатый сердечник содержит много слоев стекла, каждый с более низким коэффициентом преломления, в направлении от оси.

В результате такой градации световые лучи ускоряются на внешних слоях, с тем чтобы совпасть с лучами, проходящими более короткими траекториями, идущими вблизи от оси.

Волокно со ступенчатым сердечником диаметром 50, 62.5 и 100 микрон выпускается серийно.

Волокно однолучевого типа позволяет передавать по сердечнику единичные световые лучи. Это фактически устраняет любое искажение из-за наложения световых импульсов друг на друга. Сердечник волокна однолучевого типа чрезвычайно мал по размеру, приблизительно 5...10 микрон.

Волокно однолучевого типа обладает более высокой пропускной способностью и мощностью по сравнению с многолучевыми. Например, телекоммуникационный кабель для подводного использования может передавать до 60000 каналов телефонной радиосвязи на паре волокон однолучевого типа.

При подборе компонентов для оптоволоконных систем учитываются 2 параметра оптоволокна, влияющие на эффективность трансляции: ширина полосы пропускания и затухание.

Ширина полосы — это параметр пропускной способности волокна. Чем больше ширина полосы, тем больше информационная емкость.

Пропускная способность характеризуется соотношением: частота/расстояние (МГц/км). Например, волокно 200 МГц/км способно передавать данные в полосе 200 МГц на расстояние до 1 км и в полосе 100 МГц на расстояние до 2 км.

Физические параметры оптических волокон.

Все распространенные типы волокон характеризуются двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией.

Затухание сигнала в оптоволоконном кабеле зависит от свойств материала и от внешних воздействий. Затухание характеризует потерю мощности передаваемого сигнала на заданном расстоянии, и измеряется в дБ/км, где Децибел - логарифмическое выражение отношения мощности, выходящей из источника Р1, к мощности, входящей в приемник Р2, дБ = 10*log(P1/P2). Потери в 3 дБ означают, что половина мощности потеряна. Потеря 10 дБ означает, что только 1/10 мощности источника доходит до приемника, потери 90%. Волоконно-оптические линии, как правило, способны нормально функционировать при потерях в 30 дБ (прием всего 1/1000 мощности).

Есть два принципиально различных физических механизма, вызывающих данный эффект.

Потери на поглощение. Связаны с преобразованием одного вида энергии в другой. Электромагнитная волна определенной длины вызывает в некоторых химических элементах изменение орбит электронов, что, в свою очередь, ведет к нагреву волокна. Естественно, что процесс поглощение волны тем меньше, чем меньше ее длина, и чем чище материал волокна.

Потери на рассеяние. Причина снижения мощности сигнала в этом случае - означает выход части светового потока из волновода. Обусловлено это неоднородностями показателя преломления материалов. И с уменьшением длины волны потери рассеивания возрастают.