Оборудование, используемое для сетей построенных на базе многомодового оптического волокна (МОВ) намного дешевле, чем аналогичное оборудование для одномодового оптического волокна. Типичные

Введение

Оборудование, используемое для сетей построенных на базе многомодового оптического волокна (МОВ) намного дешевле, чем аналогичное оборудование для одномодового оптического волокна. Типичные характеристики (скорости/расстояния) передачи - 100 Mbit/s для расстояний до 2 км (100BASE-FX), 1 Gbit/s для расстояний до 220/550 м. (1000BASE-SX), и 10 Gbit/s для расстояний до 300 м. (10GBASE-эсер).

Благодаря высокой производительности и надежности, многомодовые оптические волокна (МОВ) используются для создания основых сетевых магистралей в зданиях. Удобная стандартная архитектура, типа "Многолучевая звезда" и "Магистраль", даёт возможность, благодаря оптическим сегментам, увеличиить протяжённость сетей передачи данных на достаточные расстояния, доведя соединение центрального телекоммуникационного оборудования непосредственно до каждого конечного пользователя, без использования промежуточных коммуникационных узлов

Типы

МОВ состоят из сердцевины и оболочки. Снаружи волокна имеют до нескольких защитных буферных покрытий (оболочек).

Структура стандартного многомодового оптического волокна G 50/125 (G 62,5/125) мкм в соответствии со Стандарт EN 188200; Стандарт VDE 0888, часть 105; Рекомендация МСЭ-Т (ITU-T) G.651; Стандарт МЭК “IEC 60793-2”:

диаметр светопроводящего ядра (сердцевины) 50 (62,5) ± 3 мкм;

допуск на некруглость 3 мкм;

внешний диаметр оптического волокна 125 ± 2 мкм;

допуск на некруглость 2,5 мкм;

допуск на эксцентриситет между сердцевиной и внешним диаметром волокна 3 мкм;

внешний диаметр первичной защитной оболочки 250 ± 10 мкм;

внешний диаметр вторичной защитной оболочки 900 ± 10 мкм

Многомодовые волокна описаны, с использованием системы классификации, определенной Международной Организацией по Стандартизации 11801 и определены стандартами:

OM1,

OM2,

OM3.

Эти стандарты основанны на ширине полосы пропускания многомодового оптического волокна (МОВ). Стандарт OM4 (определенный в TIA-492-AAAD) был завершен в августе 2009, и ждёт заключительной публикации в TIA.

Типичные многомодовые оптические волокна (МОВ) нормализованы с характеристиками передачи информации в диапазоне: от 10 Mbit/s до 1 Gbit/s.

Для отличия многомодовых волокон от одномодовых принято использовать различные цвета окраски внешней оболочки кабеля для изготовления патчкордов. Но это не является обязательным условием окраски оболочки кабеля для изготовителей, поэтому не стоит полагаться только на цвет оболочки кабеля, при его идентификации.

TIA-598C — рекомендует, для гражданских целей следующие цвета для окраса оболочек волокна:

Цвет желтый — для 9,5/125 мкм — для волокна одномодового,

Цвет оранжевый (#FDEE00 или #FFCC00) — для 50/125 мкм — для многомодовых волокон,

Цвет серый — для 62.5/125 мкм — для многомодовых волокон,

Цвет «вода» (#00FFFF) — рекомендуется для 50/125 мкм — многомодовое «лазер оптимизированное» волокно (OM3).

Принципы работы многомодового оптического волокна

Многомодовое волокно — волокно с большим диаметром сердцевины по которой проходит свет. Такое название объясняется спецификой прохождения электромагнитной волны по сердечнику волокна (см. ниже). В стандартном многомодовом волокне со ступенчатым профилем преломления, лучи света распространяются по сердцевине волокна благодаря эффекту полного внутреннего отражения. При этом, лучи света встречающие границу (торец оптического волокна) под острым углом (измеренным относительно осевой линии), входя во внутрь волокна, полностью отражаются, двигаясь в сердцевине волокна. Критический угол (максимальный угол для полного внутреннего отражения) определяется средой преломления между материалами оболочки и сердцевины волокна. Лучи, которые сталкиваются с границей под углом большим, чем критический, преломляются, проходя из сердцевины в оболочку, и не передают свет, т. е. информацию вдоль волокна. Критический угол равен максимальному углу входящего в волокно излучения и зависит от величины диаметра сердцевины волокна. Высокая числовая апертура (диаметр сердцевины) вынуждают свет проходящий под различными углами, подвергаться эффекту дисперсии, при этом происходит существенное наложение лучей света в сердцевине. Большой диаметр сердцевины увеличивает дисперсию, поскольку лучи под различными углами имеют различные длины траекторий и поэтому затрачивают различное время на прохождение всей длины волокна.

В волокнах с различной величиной диаметра ядра (См.Рис.1) (различные волокна) имеют постоянный градиент уменьшения коэффициента преломления в ядре в пределах оси и оболочки. Откуда, уменьшая апертуру, можно определить оптимально-нужную и возможную в изготовлении её величину, например, в отличие от многомодового волокна (8-10мкм), когда входящие волны света с различной длиной волны принимают резонансный эффект прохождения — т.е прохождение пучка волн не сталкиваясь между собой, принимая форму волны, отличающуюся от формы в обычной оптической среде (см. рис.1). Это заставляет лучи света принимать дугообразную и застывшую прямую форму, паралельной оси волоена, в зоне контакта и скользя отражаться (при приближении к оболочке), вместо того, чтобы иметь возможность резко отражаться от границы основной оболочки. Точнее, пики гармоник хода лучей прогибаются и такие дорожки уменьшают многопутевую дисперсию и лучи с большими углами падения и отражения и проходят больше через периферию более меньшего размера ядра. В данном случае выбранный профиль (апертура) в отличие от профиля многомодовой волны луча соответствует условию минимального различия в осевых скоростях распространения различных лучей в волокне. (Выбранный внутренний диаметр обеспечивает идеальный профиль — параболическую форму волны в границах выбранного внутреннего диаметра).

Виды многомодовых волокон

Многомодовые волокна со ступенчатым профилем

Первые волокна для передачи данных были многомодовыми со ступенчатым профилем показателя преломления. Для распространения света благодаря полному внутреннему отражению, необходимо иметь показатель преломления стекла сердцевины n1, немного большим, чем показатель преломления стекла оболочки n2. На границе раздела двух стеклянных сред должно выполняться условие: n1 > n2. Если показатель преломления сердцевины оптического волокна n1 одинаков по всему поперечному сечению, то тогда говорят, что волокно имеет ступенчатый профиль. Такой волоконный световод является многомодовым. Импульс света, распространяющийся в нем, состоит из многих составляющих, направляемых в отдельных модах световода. Каждая из этих мод возбуждается на входе волокна под своим определённым углом ввода в световод и направляется по нему вдоль сердцевины, проходя с различным траекториями движения луча. Каждая мода проходит разное расстояние оптического пути и поэтому проходит всю длину световода за разное время. При этом, если мы подадим на вход световода короткий (прямоугольный) импульс света, то на выходе многомодового световода получим «размытый» по времени импульс. Эти искажения, обусловленныедисперсией времени задержки отдельных мод, называются модовой дисперсией.

Многомодовые волокна с градиентным профилем Править

В многомодовом оптическом волокне со ступенчатом профилем, моды распространяются по оптическим путям разной длинны и поэтому приходят к концу световода в разное время. Эта дисперсия может быть значительно уменьшена, если показатель преломления стекла сердцевины уменьшается параболически от максимальной величины n1 у оси световода, до величины показателя преломления n2 на поверхности границы раздела с оболочкой. Оптический волновод с таким профилем, (когда показатель преломления плавно изменяется) называется градиентным волоконным световодом. Лучи света проходят по такому волокну по волно- или винтообразным спиралям. Чем дальше отклоняется луч света от оси световода, тем сильнее он заворачивается обратно к оси. При этом, так как показатель преломления от оси к краю сердцевины уменьшается, то увеличивается скорость распространения света в среде. Благодаря этому более «длинные» оптические пути компенсируются меньшим временем прохождения. В результате различие временных задержек различных лучей почти полностью исчезает.

Применение многомодовых оптических волокон

В настоящее время сфера применения многомодовых оптических волокон, главным образом используемых для сетей телекоммуникаций, ограничена приложениями для коротких расстояний, например в пределах одного здания или реже в группе зданий, например сеть уровня кампуса.

Дата добавления: 2015-09-30