Одномодові і багатомодові оптичні волокна

Незважаючи на величезну різноманітність оптоволоконних кабелів, волокна в них практично однакові. Більш того, виробників самих волокон набагато менше (найбільш відомі Corning, Lucent і Fujikura), ніж виробників кабелів.

За типом конструкції, вірніше за розміром серцевини, оптичні волокна діляться на одномодові (ОМ) і багатомодові (ММ). Строго кажучи, вживати ці поняття слід щодо конкретної використовуваної довжини хвилі, але після розгляду рисунка 8.2, стає зрозуміло, що на сьогоднішньому етапі розвитку технологій можна це не враховувати.

Мал. 8.3. Одномодові і багатомодові оптичні волокна

У разі багатомодового волокна діаметр сердечника (зазвичай 50 або 62,5 мкм) майже на два порядки більше, ніж довжина світлової хвилі. Це означає, що світло може поширюватися в волокні по декількох незалежних шляхах (модам). При цьому очевидно, що різні моди мають різну довжину, і сигнал на приймачі буде помітно "розмазаний" по часу.

Через це хрестоматійний тип східчастих волокон (варіант 1), з постійним коефіцієнтом заломлення (постійною щільністю) по всьому перетину сердечника, вже давно не використовується через велику модовой дисперсії.

На зміну йому прийшло градієнтне волокно (варіант 2), яке має нерівномірну щільність матеріалу сердечника. На малюнку добре видно, що довжини шляху променів сильно скорочені за рахунок згладжування. Хоча промені, що проходять далі від осі світловода, долають великі відстані, вони при цьому мають велику швидкість поширення. Відбувається це через те, що щільність матеріалу від центру до зовнішнього радіусу зменшується по параболічного закону. А світлова хвиля поширюється тим швидше, чим менше щільність середовища.

В результаті довші траєкторії компенсуються більшою швидкістю. При вдалому підборі параметрів, можна звести до мінімуму різницю в часі поширення. Відповідно, межмодовая дисперсія градиентного волокна буде набагато менше, ніж у волокна з постійною щільністю сердечника.

Однак, хоч як мене були збалансовані градієнтні багатомодові волокна, повністю усунути цю проблему можна тільки при використанні волокон, що мають досить малий діаметр сердечника. В яких, при відповідній довжині хвилі, буде поширюватися один єдиний промінь.

Реально поширене волокно з діаметром сердечника 8 мікрон, що досить близько до зазвичай використовуваної довжини хвилі 1,3 мкм. Межчастотная дисперсія при недосконалому джерелі випромінювання залишається, але її вплив на передачу сигналу в сотні разів менше, ніж межмодовой або матеріальної. Відповідно, і пропускна здатність одномодового кабелю набагато більше, ніж многомодового.

Як це часто буває, у більш продуктивного типу волокна є свої недоліки. В першу чергу, звичайно, це більш висока вартість, обумовлена вартістю комплектуючих, і вимогами до якості монтажу.

Таб. 8.1. Порівняння одномодових і багатомодових технологій.