Σύμφωνα με τις συστάσεις του ITU-T, η οπτική ίνα επικοινωνίας χωρίζεται σε: G.651, G.652, G.653, G654, G655, G656, G.657. Σε αυτό το ιστολόγιο, θα παρουσιάσουμε τα κύρια χαρακτηριστικά και τις αρχές εφαρμογής για κάθε ίνα, καθώς και την επιστήμη πίσω από τη μετάδοση οπτικών επικοινωνιών.
G.651 Οπτική Ίνα
Το G.651 είναι πολύτροπη ίνα, ενώ το G.652 έως το G.657 είναι ίνες μονής λειτουργίας. Η οπτική ίνα αποτελείται κυρίως από τρία μέρη: πυρήνα, επένδυση και στρώμα επίστρωσης. Ο πυρήνας ινών είναι το τμήμα πυρήνα που μεταδίδει οπτικά σήματα. Η επένδυση περιβάλλει τον πυρήνα της ίνας για να περιορίσει την απώλεια φωτός και να παρέχει μια ανακλαστική επιφάνεια, ενώ η επίστρωση προστατεύει την ίνα από υδρατμούς και μηχανικές βλάβες.
Η διάμετρος του στρώματος επένδυσης είναι συνήθως 125μm και η διάμετρος του στρώματος επικάλυψης (μετά το χρωματισμό) είναι γενικά 250μm. Ωστόσο, η διάμετρος του πυρήνα της ίνας δεν είναι μια σταθερή τιμή, επειδή η διαφορετική διάμετρος του πυρήνα της ίνας οδηγεί άμεσα σε μια τεράστια αλλαγή στην απόδοση μετάδοσης της ίνας.
Εικόνα 1.Δομικό διάγραμμα ίνας
Η διάμετρος του πυρήνα της πολυτροπικής ίνας είναι γενικά 50μm ~ 100μm, και όταν η διάμετρος του πυρήνα γίνεται μικρή, η απόδοση μετάδοσης της ίνας βελτιώνεται σημαντικά. Διαφορετική από την ίνα μονής λειτουργίας που μπορεί να μεταδώσει φως μόνο σε μία λειτουργία, ίνα πολλαπλών λειτουργιών μπορεί να υποστηρίξει τη μετάδοση πολλαπλών καταστάσεων εγκάρσιου κατευθυνόμενου κύματος. Όταν η διάμετρος του πυρήνα της ίνας γίνει μικρότερη, οι τρόποι μετάδοσης του Τα οπτικά σήματα θα γίνουν επίσης λιγότερα και η παρεμβολή μεταξύ κάθε τρόπου μετάδοσης θα γίνει μικρότερη.
Εικόνα 2.Τρόποι μετάδοσης ινών πολλαπλών και μονότροπων
G.652 Οπτική Ίνα
Η ίνα G.652 είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη ίνα. Επί του παρόντος, εκτός από το καλώδιο ίνας προς το σπίτι (FTTH), η μεγάλη απόσταση και η μητροπολιτική περιοχή χρησιμοποιούν σχεδόν όλες τις ίνες G.652. Σύμφωνα με την κατανομή φωτεινής ενέργειας, το οπτικό σήμα στην ίνα μονής λειτουργίας δεν μεταδίδεται μόνο στον πυρήνα, αλλά και στην επένδυση. Προκειμένου να περιγραφεί ο βαθμός συγκέντρωσης της φωτεινής ενέργειας σε μια ίνα μονής λειτουργίας, η μέγιστη απόσταση μεταξύ δύο σημείων της ίνας ορίζεται ως η διάμετρος πεδίου λειτουργίας, που είναι το σημείο όπου η ένταση φωτός μειώνεται στο 1/(e^ 2) της μέγιστης έντασης φωτός στον άξονα.
Ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες που επηρεάζουν την απόσταση μετάδοσης της ίνας είναι η εξασθένηση της ίνας και ο συντελεστής εξασθένησης της ίνας εξαρτάται από το μήκος κύματος. Ο συντελεστής εξασθένισης της συμβατικής ίνας μονής λειτουργίας φαίνεται στο ΣΧ. 5. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι η εξασθένηση της ίνας είναι μικρή στα 1310 nm και 1550 nm και τα 1310 nm και 1550 nm έχουν γίνει τα δύο πιο συχνά χρησιμοποιούμενα παράθυρα μήκους κύματος για ίνες μονής λειτουργίας.
Εικόνα 3. Απώλεια μετάδοσης
G.653 Οπτική Ίνα
Αφού αυξηθεί περαιτέρω ο ρυθμός του συστήματος οπτικής επικοινωνίας, η μετάδοση του σήματος αρχίζει να επηρεάζεται από τη διασπορά της ίνας. Η διασπορά αναφέρεται στο φαινόμενο της παραμόρφωσης σήματος (διεύρυνση παλμού) όταν διαφορετικές συνιστώσες συχνότητας ή διαφορετικές συνιστώσες τρόπου λειτουργίας ενός σήματος (παλμός) διαδίδονται με διαφορετικές ταχύτητες και φτάνουν σε μια ορισμένη απόσταση
Εικόνα 4.Διάγραμμα διασποράς
Η διασπορά της ίνας ποικίλλει ανάλογα με το μήκος κύματος και ο συντελεστής εξασθένησης της ίνας ενός τρόπου λειτουργίας είναι ο μικρότερος στα 1550nm, αλλά ο συντελεστής διασποράς είναι μεγαλύτερος σε αυτό το μήκος κύματος. Έτσι, οι άνθρωποι έχουν αναπτύξει μια ίνα απλής λειτουργίας με συντελεστή διασποράς 0 στα 1550 nm, και αυτή η φαινομενικά τέλεια ίνα είναι η G.653.
G.654 Οπτική Ίνα
Η οπτική ίνα G.654 χρησιμοποιείται κυρίως στο υποβρύχιο καλωδιακό σύστημα επικοινωνίας. Προκειμένου να καλύψει τις ανάγκες υπεραστικής και μεγάλης χωρητικότητας υποβρύχιας καλωδιακής επικοινωνίας, η οπτική ίνα G.654 βελτιώνεται σε δύο πτυχές. (1) Μειώστε την απώλεια οπτικής ίνας. Από 0,22dB/km του G.652 έως 0,19dB/km (τυπική τιμή). (2) αύξηση της διαμέτρου πεδίου λειτουργίας της ίνας. Όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του πεδίου λειτουργίας της ίνας, τόσο μικρότερη είναι η ενεργειακή πυκνότητα μέσω της διατομής της ίνας, έτσι ώστε να βελτιωθεί η μη γραμμική επίδραση της ίνας και να ενισχυθεί η αναλογία σήματος προς θόρυβο του συστήματος επικοινωνίας ινών.
G.655 Οπτική Ίνα
Η ίνα G.653 έχει μηδενική διασπορά σε μήκος κύματος 1550nm και δεν χρησιμοποιεί σύστημα WDM. Επομένως, έχει αναπτυχθεί μια ίνα με μικρή αλλά μη μηδενική διασπορά σε μήκος κύματος 1550nm, η οποία είναι η ίνα G.655. Η ίνα G.655 έχει τη μικρότερη εξασθένηση και μικρότερη διασπορά γύρω στα 1550 nm, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συστήματα WDM. Ως εκ τούτου, η ίνα G.655 είναι η πρώτη επιλογή για τις γραμμές κορμού μεγάλων αποστάσεων για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ωστόσο, με την ωριμότητα της τεχνολογίας αντιστάθμισης διασποράς, η ίνα G.655 αντικαθίσταται σταδιακά από την ίνα G.652, ο κύριος λόγος είναι η μεγάλη διαφορά στην τιμή των ινών.
G.657 Οπτική Ίνα
Η ίνα G.657 είναι η πιο χρησιμοποιούμενη ίνα εκτός από την G.652. Είναι ένα είδος ίνας που δεν είναι ευαίσθητη στην κάμψη, η οποία χρησιμοποιείται κυρίως για καλωδίωση ινών εσωτερικού χώρου. Η ίνα G.657 χρησιμοποιείται σε καλώδια FTTH που είναι λεπτότερα από τις τηλεφωνικές γραμμές.
Εικόνα 5.Διάγραμμα διασποράς