Распространение света в одномодовых и многомодовых волноводах
Распространение света в одномодовых и многомодовых волноводах. Как устроено распространение света в волноводах многомодовых и одномодовых.
25.04.2016
4 comments
На рынке кабельно-проводниковой продукции представлен широчайший ассортимент волоконно-оптических кабелей связи с различным строением, областью применения и техническими параметрами. Несмотря на большое разнообразие моделей принцип строения оптических кабелей по сути один и тот же, а используемые в изделиях волокна практически одинаковые.
Сегодня ситуация складывается таким образом, что число производителей оптических кабелей значительно больше количества производителей самих волокон. Таким образом, изготовители кабельной продукции используют, как правило, одни и те же оптические волокна.
Оптическое волокно представляет собой тончайшую нить из чистейшего кварцевого стекла, по которому данные передаются в виде волновых импульсов. По типу конструкции и размерам различают одномодовые и многомодовые волокна. По сути, различие их состоит в размере сердцевины, а соответственно в количестве одновременно проходящих лучей и их траектории. Характер распространения световой волны в волокне напрямую зависит от его типа.
Многомодовые волокна пропускают одновременно несколько волн, каждая из которых распространяется по своему независимому пути. С одной стороны, это удобно и выгодно ввиду возможности прохождения разных волн по своей конкретной траектории. Но, к сожалению, на выходе сигнал заметно размазан. Такая ситуация характерна для ступенчатых оптических волокон, которые ввиду модовой дисперсии практически не используются.
В градиентных многомодовых волокнах распространение света происходит более равномерно. Структура данного волокна имеет неравномерную плотность материала сердечника. Плотность среды в сердечнике уменьшается от центра к внешнему радиусу, при этом происходит сглаживание в различии прохождения пути разными волнами, и длинные траектории компенсируются большей скоростью. В случае градиентного волокна межмодовая дисперсия имеет значительно меньшие значения. Но даже самое идеальное многомодовое волокно нельзя окончательно избавить от модовой дисперсии.
Одномодовые волокна в свою очередь имеют меньшие диаметр сердечника и способны пропускать только одну волну, а соответственно проблема модовой дисперсии в таких модификациях полностью решена. Для получения чистого минимально искаженного сигнала на выходе, безусловно, необходимо использование именно одномодовых волокон. В них световая волна распространяется по прямой траектории, максимально быстро достигая приёмника.
Однако одномодовые волокно тоже имеют свои недостатки. Во-первых, это высокая стоимость. Зачастую приобретение и монтаж подобного кабеля крайне сложен с финансовой точки зрения. Больше усилий нужно приложить и при работе по прокладке такого кабеля ввиду большого радиуса изгиба.
Траектория распространения света в волокне сильно влияет на сигнал на выходе. Ступенчатые многомодовые волокна имеют крайне высокие показатели дисперсии, поэтому их использование на сегодняшний день минимально. Хорошие пропускные показатели и качество сигнала в целом имеют как градиентные многомодовые, так и одномодовые волокна. В идеале, конечно, использование одномодового волокна, которое выдает максимально чистый сигнал на выходе. Однако высокая цена, неудобства и сложности монтажа делают его менее востребованным.
Золотой серединой является именно градиентное многомодовое волокно. Оно идеально по соотношению цена/качество. И, несмотря на имеющуюся межмодовую дисперсию, такой кабель выигрывает по большинству показателей у медножильный моделей проводников и по ценовой составляющей у одномодовых модификаций.
Сегодня ситуация складывается таким образом, что число производителей оптических кабелей значительно больше количества производителей самих волокон. Таким образом, изготовители кабельной продукции используют, как правило, одни и те же оптические волокна.
Оптическое волокно представляет собой тончайшую нить из чистейшего кварцевого стекла, по которому данные передаются в виде волновых импульсов. По типу конструкции и размерам различают одномодовые и многомодовые волокна. По сути, различие их состоит в размере сердцевины, а соответственно в количестве одновременно проходящих лучей и их траектории. Характер распространения световой волны в волокне напрямую зависит от его типа.
Многомодовые волокна пропускают одновременно несколько волн, каждая из которых распространяется по своему независимому пути. С одной стороны, это удобно и выгодно ввиду возможности прохождения разных волн по своей конкретной траектории. Но, к сожалению, на выходе сигнал заметно размазан. Такая ситуация характерна для ступенчатых оптических волокон, которые ввиду модовой дисперсии практически не используются.
В градиентных многомодовых волокнах распространение света происходит более равномерно. Структура данного волокна имеет неравномерную плотность материала сердечника. Плотность среды в сердечнике уменьшается от центра к внешнему радиусу, при этом происходит сглаживание в различии прохождения пути разными волнами, и длинные траектории компенсируются большей скоростью. В случае градиентного волокна межмодовая дисперсия имеет значительно меньшие значения. Но даже самое идеальное многомодовое волокно нельзя окончательно избавить от модовой дисперсии.
Одномодовые волокна в свою очередь имеют меньшие диаметр сердечника и способны пропускать только одну волну, а соответственно проблема модовой дисперсии в таких модификациях полностью решена. Для получения чистого минимально искаженного сигнала на выходе, безусловно, необходимо использование именно одномодовых волокон. В них световая волна распространяется по прямой траектории, максимально быстро достигая приёмника.
Однако одномодовые волокно тоже имеют свои недостатки. Во-первых, это высокая стоимость. Зачастую приобретение и монтаж подобного кабеля крайне сложен с финансовой точки зрения. Больше усилий нужно приложить и при работе по прокладке такого кабеля ввиду большого радиуса изгиба.
Траектория распространения света в волокне сильно влияет на сигнал на выходе. Ступенчатые многомодовые волокна имеют крайне высокие показатели дисперсии, поэтому их использование на сегодняшний день минимально. Хорошие пропускные показатели и качество сигнала в целом имеют как градиентные многомодовые, так и одномодовые волокна. В идеале, конечно, использование одномодового волокна, которое выдает максимально чистый сигнал на выходе. Однако высокая цена, неудобства и сложности монтажа делают его менее востребованным.
Золотой серединой является именно градиентное многомодовое волокно. Оно идеально по соотношению цена/качество. И, несмотря на имеющуюся межмодовую дисперсию, такой кабель выигрывает по большинству показателей у медножильный моделей проводников и по ценовой составляющей у одномодовых модификаций.