Многодомовые и однодомовые типы оптических волокон
Оптическое волокно представляет собой нить, сделанную из специального материала, который оптически является прозрачным. Ими пользуются для перенесения света внутри, который возможен благодаря полнейшему внутреннему отражению. Применяют в волокнисто-оптической связи, которая создана с целью передавать информацию с огромной скоростью на больших расстояниях.
Эти волокна уже начали завоевывать рынок, несмотря на относительно недавнее их изобретения. Есть прекрасных представителей этого чуда, созданного учеными изготовлены из кварцевого стекла, фторцирконата, фторалюмината и других материалов. На сайте https://kabelnieseti.ru/services/volokonno-opticheskie-linii-svyazi/ найдутся различные типы оптических волокон.
Строение волокна
Каждое из них состоит из оболочки, сердцевины, которые имеет свою функцию. Сердцевина, например, — среда передачи энергии светового сигнала. Она имеет в своем составе более плотные вещества, чем в состав оболочки. Благодаря разным показателям преломления (у сердцевины он выше) возможно полное внутренне отражение, что позволяет лучу распространяться. Оболочка же помогает направить нужные волны в сердцевину.
Типы оптических волокон
Пока существуют только два основных типа разновидности волокон: одномодовые, многомодовые. Первые отличаются тем, что диаметр их сердцевины имеет в несколько раз большую длину волны света, который по нему проходит, и составляет около 8-10 мкм. Они нашли свое применения в транспортных сетях на разных уровнях: доступа, распределения и на самих магистралях. Диаметр сердцевины многомодового волокна большой (50, 62.5 мкм), по которой должен проходит свет. Ими пользуются в локальных сетях вычисления, а также на уровне доступа в транспортных сетях.
По началу, кажется, что многомодовые волокна эффективнее и быстрее, но действительно ли это так? Ведь количественный показатель, которым хвастают поклонники этого кабеля не единственный показатель, и во многих случаях лучше воспользоваться одномодовым.
Одномодовые волокна
Имеет трубочную модульную конструкцию. Центральная трубка заполнена гелием с гидрофобными свойствами, а также в ней находятся световоды. Функция гелия в данной системы — защищать объект от механического и температурного воздействия.
Диаметр сердцевины этих проводников размещен в диапазоне от 7 до 10 мкр. Очень часто используется тип одномодового волокна 9/125. Эта запись говорит, что диаметр сердцевины этого кабеля — 9 мкм, а диаметр оболочки — стандартный (125 мкм). Излучения здесь распределяется только в одной моде, поэтому дисперсия между модами здесь невозможна. Всех представители этого класса можно разделить на стандартные, с ненулевой сдвинутой дисперсией, с уменьшенными утратами на сгибах с небольшими радиусами и другие. У них не так и много отличий: характеристики дисперсии и форма профиля показателя преломления.
Самым распространенным из них есть стандартное, которое широко используют в телекоммуникациях. Квалифицируемый стандартом G.652, идеальны для передачи информации, которая проходит по волнам, длинною 1310 нм. Верхней границей передаваемой волны L-диапазона — 1625 нм. Этот тип одномодовых нитей делят на следующие подкатегории:
- G.652 А используют для передачи необходимой информации на дистанции до 40 км и подходят для протоколов уровня STM 16. Скорость составляет около 10 Гбит/с. Также соответствует STM 256.
- G.652.B идеальный для STM 256, согласно протоколам G.691 и G.959.1.
- G.652.C и G.652.D делают возможной передачу волн с диапазоном 1360-1530 нм.
Если использовать стандартизованные одномодовые волокна для распространения на дистанции больше 40 км волн, изменяются их характеристики. С изобретениям одномодового волокна с ненулевой сдвинутой дисперсией стало возможным передавать сразу несколько волн разной длины. Как правило, они покрыты акрилатным СРС, который исполняет защитную функцию.
Их применяют в глобальных сетевых связях, линиях магистралей и во многих других сферах. Они специально разработаны для волн с диапазоном длины 1530-1565 нм. Как и в предыдущем типе волокон, здесь тоже есть подкатегории, существуют А, В, С виды. Разница между ними — в коэффициенте поляризации дисперсии модов, рабочему диапазону и хроматической дисперсии.
Для сетей, которые прокладывают в зданиях со многими этажами, подойдет одномодовое волокно с поубавленными утратами на сгибах с небольшими радиусами. Среди них есть А и В подкатегоии. Первая из них имеет схожие характеристики с стандартной нитью, кроме меньшего радиуса при укладке. Действие второй распространяется на небольшое расстояние.
Эти одномодовые волокна имеют небольшой уровень утрат на сгибах. Поэтому их применяют для сетей типа FTTH в многоквартирных зданиях. Многомодовые нити имеют несколько защитных оболочек буферного покрытия. Их название говорит, об особенностях прохождения волн по сердцевине. Большой диаметр диспепсию делают больше, ведь здесь лучи попадают под разными углами, различаются длинной траекторий. Эти волокна делятся на группы: ступенчатые и градиентные.
Если показатель преломления изменяется скачкообразно, то речь идет о ступенчатом типе, а если преломление происходит по возрастному типу от края к центу — то это градиентный вариант.Они приспособлены для передачи информации от 10 Mbit/s до 1 Gbit/s. Внешние оболочки кабеля имеют разные цвета с целью изготовления. Используют их передачи телекоммуникационных волн на коротких расстояний. Сердцевины многомодовых кабелей изготовляют с разным диаметром.
Есть волокна с диаметром 50, 62.5, 120 и 980 микрометров. Оболочка может составлять 490 и 1000 мкм в диаметре. Также для классификации используют характеристики, которые рекомендует Международная Организация по Стандартизации 11801. Согласно ей есть такие типы: ОМ 1, ОМ 2, ОМ 3 и ОМ 4.
Многомодовое волокно класса Ом 4 пользуется популярность из-за коэффициента широплотности — у них он составляет всего-навсего 4700 МГц x км при волне, длинною около 850 нм. Эта разновидность кабелей появилась относительно недавно, это улучшенный вариант многомодового оптического волокно типа 50 125 ОМ 3. Последнее сделало реальным передачу информации со скорость 10 Гб/с при отдалении от объекта в 550 м. А ОМ 4 зашел еще дальше — с его помощью это расстояние достигло 150 м при скорости 40 и 100 Гб.
ОМ 1 и ОМ 2 на сегодняшний день является стандартами.
Их используют для качественной передачи информационных данных на относительно большое расстояние и с высокой скоростью, что сделало их незаменимыми в магистралях. Кроме того, они отличаются удобными параметрами для обеспечения работы сетевого оборудования. Ведь затухание и коэффициент широкоплотности определяются для волн с длинною 850 нм и 1300 нм.
Самым распространенным размером сердцевины для многомодовых волокон является 50 нм, поскольку они применяются для оптических сетей Gigabit и 10 Gigabit Ethernet.
Как видно, есть огромное количество типов оптических волокон. Разобраться в их системе, выбрать то, что подходит очень сложно. Нужно учитывать множество факторов: участок сети (магистральный, абонентский, распределительный или другие), на котором он будет использоваться, подобрать подходящие параметры передачи, определить число необходимых волокон, нужную конструкцию.
Также требуется учесть и условия прокладки. Также нужно ответственно подходить во выборе фирмы — изготовителе продукции. Кроме того, нужно учитывать не только их востребованность сегодня, но и перспективы на будущее. Ведь в современном веке все идет вперед. Поэтому, лучше обратится к квалифицированному специалисту по этому вопросу, который поможет с выбором, проектированием и возведением сетей оптических волокон.
Источник
Классификация типов волокна Стандарт G.65X согласно рекомендациям МСЭ-Т
Стандарт G.650
Стандарт G.650 дает общие определения типов волокон, перечень основных характеристик и параметров одномодовых волокон, а также методов измерения и контроля этих параметров.
Стандарт G.651
Стандарт G.651 распространяется на многомодовое оптическое волокно с диаметром световедущей жилы 50 мкм и оболочки 125 мкм и на ВОК на его основе. В нем содержатся рекомендации по основным параметрам этих волокон, контролируемым характеристикам и допустимым нормам. Этот тип волокна в настоящее время используется только в коротких, внутриобъектовых ВОЛС с рабочей длиной волны 0,85 и редко 1,31 мкм.
Рекомендации ITU-T G.651.1 — Характеристики многомодовых градиентных волоконно-оптических кабелей 50/125 мкм.
| Характеристика оптоволокна | ||
| Признак | Детали | Значение |
| Диаметр оболочки | Номинал | 125 мм |
| Допуск | ±2 мм | |
| Диаметр сердцевины | Номинал | 50 мм |
| Допуск | ±3 мм | |
| Эксцентриситет сердцевины | Максимум | 6% (3 мм) |
| Сплющенность оболочки | Максимум | 2% |
| Числовая апертура | Номинал | 0.20 |
| Допуск | ±0.015 | |
| Потери на макроизгибе** | Радиус | 15 мм |
| Число оборотов | 2 | |
| Максимум на 850 нм | 1 dB | |
| Максимум на 1300 нм | 1 dB | |
| Проверочное напряжение | Минимум | 0.69 ГПа |
| Длина волны нулевой дисперсии | Минимум на 850 нм | 500 МГц·kм |
| Минимум на 1300 нм | 500 МГц·kм | |
| Коэффициент хроматической дисперсии | λ 0min | 1295 нм |
| λ 0max | 1340 нм | |
| S0max для 1295 ≤ λ 0 ≤ 1310 нм | ≤ 0.105 пс/нм 2 &×км | |
| S0max для 1310 ≤ λ 0 ≤ 1340 нм | ≤ 375 × (1590 – λ0) × 10 –6 пс/нм 2 ×км | |
| Характеристика кабеля | ||
| Признак | Детали | Значение |
| Коэффициент затухания | Максимум на 850 нм | 3.5 дБ/kм |
| Максимум на 1300 нм | 1.0 дБ/kм | |
| ** – При использовании многомодового волокна вне области этой Рекомендации потери на макроизгибе могут определены в [IEC 60793-2-10] ** – Чтобы проверить потери на макроизгибе используйте [IEC 61280-4-1]. *** – Наихудший коэффициент затухания на 850 нм (S 0 = 0.09375 пс/нм 2 ×км при λ 0 = 1340 нм S0 = 0.10125 пс/нм 2 ×км at λ 0 = 1320 нм) –104 пс/нм×км | ||
Стандарт G.652
Оптическое волокно одномодового типа известно под стандартом G.652. Последний был разработан для диапазона длин волн 1,31 мкм. При таком показателе волокно G.652 имеет нулевую хроматическую дисперсию и затухает с минимальным значением. У волокна G.652 диаметр самой жилы равен около 9 мкм, а оболочки – 125±2 мкм.
Оптическое волокно G.652 отличается высокой надежностью и обеспечивает передачу данных на скорости до 10 Гбит/с. Часто такие линии связи применяются для одноволновой и многоволновой передачи, когда расстояние между двумя точками составляет в среднем 50 километров.
Применение оптоволокна G.652 в линиях связи, где необходима передача данных на скорости выше 10 Гбит/с, требует наличия более сложной аппаратуры, а, следовательно, и больших финансовых затрат.
| Характеристика | G.652.A | G.652.B | G.652.C | G.652.D |
| Длина волны, нм | 1310 | 1310 | 1310 | 1310 |
| Диаметр модового пятна, мкм | 8,6–9,5±0,6 | 8,6–9,5±0,6 | 8,6–9,5±0,6 | 8,6–9,5±0,6 |
| Диаметр оболочки, мкм | 125,0±1 | 125,0±1 | 125,0±1 | 125,0±1 |
| Диаметр защитного покрытия, мкм | 250,0±15 | 250,0±15 | 250,0±15 | 250,0±15 |
| Эксцентриситет сердцевины, мкм | 0,6 максимум | 0,6 максимум | 0,6 максимум | 0,6 максимум |
| Сплющенность оболочки | 1,0% максимум | 1,0% максимум | 1,0% максимум | 1,0% максимум |
| Длина волны отсечки кабеля, нм | 1260 максимум | 1260 максимум | 1260 максимум | 1260 максимум |
| Потери на макроизгибе, дБ | 0,1 максимум на 1550 нм | 0,1 максимум на 1550 нм | 0,1 максимум на 1550 нм | 0,1 максимум на 1550 нм |
| Проверочное напряжение, ГПа | 0,69 минимум | 0,69 минимум | 0,69 минимум | 0,69 минимум |
| Длина волны нулевой дисперсии, нм | от 1300 до 1324 | от 1300 до 1324 | от 1300 до 1324 | от 1300 до 1324 |
| Коэффициент хроматической дисперсии, пс/нм*км, не более, в интервале длин волн: 1285-1330 1525-1575 | 3,5 18 | 3,5 18 | 3,5 18 | 3,5 18 |
| Знак дисперсии | + | + | + | + |
| Коэффициент затухания, дБ/км; на длине волны, нм | 0,5 | 1310 | 0,4 | 1310 | 0,4 | all* | 0,4 | all* |
| — | — | 0,35 | 1550 | 0,35 | 1383 | 0,35 | 1383 | |
| 0,4 | 1550 | 0,4 | 1625 | 0,3 | 1550 | 0,3 | 1550 | |
| Коэффициент PMD, пс/√км | 0,5 | 0,2 | 0,5 | 0,2 |
Стандарт G.653
Стандарт G.653 распространяется на одномодовое волокно со смещенной нулевой дисперсией в области l=1,55 мкм. Это волокно имеет нулевую дисперсию в области минимальных потерь волокна, что достигается за счет более сложной структуры световедущей жилы, а именно специально заданному распределению коэффициента преломления по диаметру жилы.
Волокно типа G.653 используется в протяженных магистральных широкополосных линиях и сетях связи, оно обеспечивает передачу информации на несколько сотен километров со скоростями до 40 Гбит/с. Однако по нему можно передавать только один спектральный канал информации, то есть оно не может быть использовано в волоконно-оптических системах и сетях, в которых применяются волоконно-оптические усилители и плотное оптическое спектральное мультиплексирование (DWDM-технологии). Причина этого заключается в высоких уровнях световой мощности в волокне после усиления и высокой плотности спектрального уплотнения, т. е. необходимости одновременной передачи большого числа независимых спектральных каналов по одному волокну.
Высокая концентрация световой мощности в волокне — G.653 из-за особенностей структуры жилы приводит к проявлению нелинейных эффектов и, в частности, четырехволновому смешению, которое проявляется при нулевой хроматической дисперсии и приводит в свою очередь к перекрестным помехам в линии.
| Характеристика | G.653.A | G.653.B |
| Длина волны, нм | 1550 | 1550 |
| Диаметр модового пятна, мкм | 7,8–8,5±0,8 | 7,8–8,5±0,6 |
| Диаметр оболочки, мкм | 125,0±1 | 125,0±1 |
| Диаметр защитного покрытия, мкм | 250,0±15 | 250,0±15 |
| Эксцентриситет сердцевины, мкм | 0,8 максимум | 0,6 максимум |
| Сплющенность оболочки | 2,0% максимум | 1,0% максимум |
| Длина волны отсечки кабеля, нм | 1270 максимум | 1270 максимум |
| Потери на макроизгибе, дБ | 0,5 максимум на 1550 нм | 0,1 максимум на 1550 нм |
| Проверочное напряжение, ГПа | 0,69 минимум | 0,69 минимум |
| Длина волны нулевой дисперсии, нм | от 1500 до 1600 | от 1300 до 1324 |
| Коэффициент хроматической дисперсии, пс/нм*км, не более, в интервале длин волн: 1525-1575 | 3,5 | 3,5 |
| Коэффициент затухания, дБ/км; на длине волны, нм | 0,35 | 1550 | 0,35 | 1550 |
| Коэффициент PMD, пс/√км | 0,5 пс/ √км | 0,20 пс/√км |
Стандарт G.654
Стандарт G.654 содержит описание характеристик одномодового волокна и кабеля, имеющих минимальные потери на l=1,55 мкм. Это волокно было разработано для применения в подводных ВОЛС. За счет больших, чем у волокна стандарта G.653 размеров световедущей жилы, оно позволяет передавать более высокие уровни оптической мощности, но в то же время обладает более высокой хроматической дисперсией в диапазоне l=1,55 мкм. Волокно типа G.654 не предназначено для работы на какой-либо другой волне излучения кроме l=1,55 мкм.
| Характеристика | G.654.A | G.654.B | G.654.C |
| Длина волны, нм | 1550 | 1550 | 1550 |
| Диаметр модового пятна, мкм | 9,5–10,5±0,7 | 9,5–13±0,7 | 9,5–10,5±0,7 |
| Диаметр оболочки, мкм | 125,0±1 | 125,0±1 | 125,0±1 |
| Диаметр защитного покрытия, мкм | 250,0±15 | 250,0±15 | 250,0±15 |
| Эксцентриситет сердцевины, мкм | 0,8 максимум | 0,8 максимум | 0,8 максимум |
| Сплющенность оболочки | 2,0% максимум | 2,0% максимум | 2,0% максимум |
| Длина волны отсечки кабеля, нм | 1530 максимум | 1530 максимум | 1530 максимум |
| Потери на макроизгибе, дБ | 0,5 максимум на 1625 нм | 0,5 максимум на 1625 нм | 0,5 максимум на 1625 нм |
| Проверочное напряжение, ГПа | 0,69 минимум | 0,69 минимум | 0,69 минимум |
| Длина волны нулевой дисперсии, нм | — | — | — |
| Коэффициент хроматической дисперсии, пс/нм*км, не более, в интервале длин волн: 1525-1575 | 20 | 22 | 20 |
| Знак дисперсии | + | + | + |
| Коэффициент затухания, дБ/км; на длине волны, нм | — | — | — | — | — | — |
| — | — | — | — | — | — | |
| 0,22 | 1550 | 0,22 | 1550 | 0,22 | 1550 | |
| Коэффициент PMD, пс/√км | 0,5 | 0,2 | 0,2 |
Стандарт G.655
Стандарт G.655 относится к волокну со смещенной ненулевой дисперсией — NZDSF (Non-Zero Dispersion Shifted Fiber). Это волокно предназначено для применения в магистральных волоконно-оптических линиях и глобальных сетях связи, использующих DWDM-технологии в диапазоне длин волн 1,55 мкм. Волокно — G.655 имеет слабую, контролируемую дисперсию в С полосе (l=1,53-1,56 мкм) и большой диаметр световедущей жилы по сравнению с волокном типа G.653. Это снижает проблему четырехволнового смешения и нелинейных эффектов и открывает возможности применения эффективных волоконно-оптических усилителей.
Вышеприведённая классификация оптических волокон по их основным характеристикам дана с точки зрения пользователя. Однако следует иметь в виду, что у производителей и поставщиков может быть своя классификация и маркировка, связанная с особенностями производства. Тем не менее, данные материалы помогут потребителям правильно сориентироваться при выборе ВОК для строительства новых и расширения действующих ВОЛС.
| Характеристика | G.655.A | G.655.B | G.655.C | G.655.D | G.655.E |
| Длина волны, нм | 1550 | 1550 | 1550 | 1550 | 1550 |
| Диаметр модового пятна, мкм | 8,0–11,0 ±0,7 | 8,0-11,0 ±0,7 | 8,0–11,0 ±0,7 | 8,0–11,0 ±0,6 | 8,0–11,0 ±0,6 |
| Диаметр оболочки, мкм | 125,0±1 | 125,0±1 | 125,0±1 | 125,0±1 | 125,0±1 |
| Диаметр защитного покрытия, мкм | 250,0±15 | 250,0±15 | 250,0±15 | 250,0±15 | 250,0±15 |
| Эксцентриситет сердцевины, мкм | 0,8 максимум | 0,8 максимум | 0,8 максимум | 0,6 максимум | 0,6 максимум |
| Сплющенность оболочки | 2,0% максимум | 2,0% максимум | 2,0% максимум | 1,0% максимум | 1,0% максимум |
| Длина волны отсечки кабеля, нм | 1450 максимум | 1450 максимум | 1450 максимум | 1450 максимум | 1450 максимум |
| Потери на макроизгибе, дБ | 0,5 максимум на 1550 нм | 0,5 максимум на 1625 нм | 0,5 максимум на 1625 нм | 0,1 максимум на 1625 нм | 0,1 максимум на 1625 нм |
| Проверочное напряжение, ГПа | 0,69 минимум | 0,69 минимум | 0,69 минимум | 0,69 минимум | 0,69 минимум |
| Коэффициент хроматической дисперсии, пс/нм*км, не более, в интервале длин волн: 1460-1625 1530-1565 1565-1625 | 0,1-6 — | 1-10 — | 1-10 — | 2,6-6,0 -4,0-8,9 | 2,6-6,0 -4,0-8,9 |
| Знак дисперсии | + и – | + и – | + и – | + и – | + и – |
| Коэффициент затухания, дБ/км; на длине волны, нм | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| — | — | 0,35 | 1550 | 0,35 | 1550 | 0,35 | 1550 | 0,35 | 1550 | |
| 0,35 | 1550 | 0,4 | 1625 | 0,4 | 1625 | 0,4 | 1625 | 0,4 | 1625 | |
| Коэффициент PMD, пс/√км | 0,5 | 0,5 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
Стандарт G.656
Стандарт G.656 Одномодовое оптоволокно с ненулевой дисперсией для широкополосной передачи данных.
| Характеристика | G.656.A |
| Длина волны, нм | 1550 |
| Диаметр модового пятна, мкм | 7,0–11,0±0,7 |
| Диаметр оболочки, мкм | 125,0±1 |
| Диаметр защитного покрытия, мкм | 250,0±15 |
| Эксцентриситет сердцевины, мкм | 0,8 максимум |
| Сплющенность оболочки | 2,0% максимум |
| Длина волны отсечки кабеля, нм | 1450 максимум |
| Потери на макроизгибе, дБ | 0,5 максимум на 1625 нм |
| Проверочное напряжение, ГПа | 0,69 минимум |
| Коэффициент хроматической дисперсии, пс/нм*км, не более, в интервале длин волн: 1460-1625 1530-1565 | 2,0-8,0 4,0-7,0 |
| Знак дисперсии | положительный |
| Коэффициент затухания, дБ/км; на длине волны, нм | 0,4 | 1460 |
| 0,35 | 1550 | |
| 0,4 | 1625 | |
| Коэффициент PMD, пс/ √км | 0,2 |
Стандарт G.657
Стандарт G.657 Одномодовое оптоволокно с уменьшенными потерями на малых радиусах изгиба.
Источник
