Opublikowano:: pon, Wrz 7th, 2015

Podział światłowodów

Wiele można by powiedzieć o światłowodach, jednak przede wszystkim należy zająć się podstawami. Dlatego w dzisiejszym artykule poruszamy temat ich podziału oraz ogólnej budowy. Warto przecież wiedzieć, do czego służą poszczególne z nich.

2Jednak zanim zajmiemy się światłowodami z naszych artykułów, a mianowicie telekomunikacyjnymi, warto wspomnieć, że to nie jedyne światłowody, które możemy spotkać i które często towarzyszą nam w życiu codziennym.

Wytwarzane są jeszcze światłowody plastikowe POF (Plastic Optical Fiber) o średnicy 1 mm (980/1000µm), które znalazły uznanie w systemach audio, komunikacji na niewielkie odległości w przemyśle, czujnikach w automatyce czy do robienia efektów świetlnych, podświetlania. Charakteryzuje je duża elastyczność, odporność na uszkodzenia mechaniczne, ale przy tym duża tłumienność przesyłanego sygnału i mała częstotliwość przenoszenia.

Kolejny typ to połączenie wspomnianych POF-ów i światłowodów szklanych. Oznaczamy je jako HCS/PCS (Hard Clad Silica), posiadają rdzeń szklany natomiast płaszcz plastikowy. Standardy określają tutaj 2 rodzaje średnic rdzeń/płaszcz: 200/230µm lub 400/430µm. Dzięki nim możemy osiągnąć większe odległości transmisji, co zapewnia szklany rdzeń, o dużo mniejszym tłumieniu niż rdzeń plastikowy. Zastosowanie ich to głównie lokalna komunikacja w przemyśle.

Światłowody telekomunikacyjne wytwarzane są ze szkła kwarcowego. Wykorzystywane jest ono zarówno w rdzeniu, jak i płaszczu. W tym przypadku dostępna jest dość szeroka różnorodność włókien i dla tego dzielimy je ze względu na budowę, jak i właściwości fizyczne.

Najważniejszy podział to światłowody jednomodowe (z ang. singlemode) i wielomodowe (z ang. multimode). Taka klasyfikacja jest ściśle powiązana z budową poszczególnych warstw włókien, a dokładniej, poszczególne włókna różnią się od siebie średnicą rdzenia.
Trzeba tu zaznaczyć bardzo ważną rzecz. Wszystkie typy światłowodów telekomunikacyjnych (szklane), niezależnie od średnicy rdzenia posiadają taką samą średnicę zewnętrzną, która wynosi 125µm!

Światłowody jednomodowe, do nich zalicza się włókna, których średnica rdzenia wynosi 9µm. Ich główna cecha to bardzo mała tłumienność co umożliwia przesyłanie sygnałów na znaczne odległości, nawet kilkuset kilometrów bez dodatkowego wzmocnienia. Pozwalają one również na transmisję wielu, niezależnych danych w tym samym czasie zwiększając przepustowość pojedynczego włókna.
Światłowody jednomodowe przez lata ewoluowały, powstawały kolejne ich odmiany i typy. Dlatego stosuje się również podział światłowodów jednomodowych na podstawie ich właściwości fizycznych. Oto kilka takich odmian:

– G.652.D – OS2 (Low Water Peak — bez efektu pików wodnych),
– G.657.x-o dopuszczalnym mniejszym promieniu gięcia, stosowane w sieciach FTTH,
– G.653 / G.654 / G.655 / G.656 – światłowody o zmienionych wewnętrznych zjawiskach dyspersji, do transmisji na bardzo długie dystanse i przy zwielokrotnieniach liczby kanałów we włóknie.

1Druga ważna grupa, czyli światłowody wielomodowe, ich charakterystyczne średnice rdzeni to 50µm (OM2) oraz 62,5µm (OM1). O ile ten drugi typ powoli przechodzi w zapomnienie o tyle 50-tka podobnie jak światłowody jednomodowe, rozwija się i powstają kolejne jej odmiany.

Ogólna zasada transmisji mówi, że wraz ze wzrostem prędkości przesyłania danych skraca się nam maksymalny dystans, na jaki możemy ten sygnał przesłać i poprawnie go odczytać.

Włókna multimodowe posiadają dużo wyższe tłumienności niż włókna jednomodowe. Do tego dochodzą dodatkowe zjawiska, które w sposób niekorzystny wpływają na transmitowany sygnał. Tym samym określa się bezpieczne odległości dla włókien wielomodowych np. dla prędkości 1Gb/s na 2 km lub 550 m w zależności od zastosowanego źródła światła. Jednak jeśli podniesiemy tę prędkość do 10 Gb/s, to maksymalny dystans spadnie do zaledwie 82 m, co jest wynikiem możliwym do osiągnięcia za pomocą skrętki. Tym samym zanika zasadność stosowania światłowodów. Dla tego powstały nowe odmiany włókna multimodowego przy zachowaniu znanej już średnicy rdzenia 50µm:

– OM3 – 10Gb/s do 300m oraz dla prędkości 40Gb/s i 100Gb/s do 100m
– OM4 – 10Gb/s do 550m oraz dla prędkości 40Gb/s i 100Gb/s do 150m

Pozostaje kwestia, na co komuś światłowody wielomodowe skoro mamy światłowody jednomodowe, na których możemy również uzyskiwać prędkości do 10/40/100Gb/s, a nawet większe i to wszystko na dłuższych dystansach. A mianowicie problem tkwi w precyzji, jaką potrzebujemy do połączenia ze sobą 2 rdzenia o średnicy 9µm z tą, jaka jest potrzebna do połączenia rdzeni 50µm. Są sytuacje, kiedy to otaczające warunki pozwalają jedynie na zastosowanie właśnie światłowodów wielomodowych. Dodatkowo większe średnice rdzeni są znacznie odporniejsze na zabrudzenia, co znowu ważne jest z punktu widzenia sieci przemysłowych czy instalacji technicznych gdzie zazwyczaj występuje większe zapylenie.

Pozdrawiamy, Seit.pl

Skomentuj artykuł

UWAGA: Komentarze obraźliwe i spam, nie będą zatwierdzane.