Жақын қашықтыққа арналған көп режимді оптикалық талшықтар

Кіріспе

Көп режимді оптикалық талшық – көбінесе ғимарат ішінде немесе кампуста сияқты қысқа қашықтықта байланыс үшін қолданылатын оптикалық талшықтың түрі. Көп режимді байланыстар 800 Гбит/с-қа дейінгі деректерді беру жылдамдықтары үшін пайдаланылуы мүмкін. Көп режимді талшықтың өзегі салыстырмалы түрде үлкен диаметрге ие, бұл бірнеше жарық режимдерінің таралуына мүмкіндік береді және модальдық дисперсияға байланысты тарату байланысының максималды ұзындығын шектейді. Ең көп қолданылатын көп режимді оптикалық талшық түрлері G.651.1 стандартында анықталған.

Қолданбалар

Көп режимді оптикалық талшықтар арқылы байланыс үшін қолданылатын жабдықтар, бір режимді оптикалық талшықтарға қарағанда арзан. Типик беріліс жылдамдығы және қашықтық шектері: 2 км дейінгі қашықтықтар үшін 100 Мбит/с (100BASE FX), 1000 м дейінгі 1 Гбит/с және 550 м дейінгі 10 Гбит/с.

Жоғары сыйымдылығы мен сенімділігінің арқасында көп режимді оптикалық талшықтар көбінесе ғимараттардағы магистральдық желілер үшін қолданылады. Пайдаланушылардың саны артып келеді және олар талшықтың артықшылықтарын пайдаланушыға жақындату үшін талшықты жұмыс үстеліне немесе аймаққа жүргізеді. Орталықтандырылған кабельдік жүйелер және телекоммуникациялық шкафқа талшық сияқты стандарттарға сәйкес келетін архитектуралар, пайдаланушыларға әр қабатта белсенді электроника орнатудың орнына, телекоммуникациялық бөлмелерде электрониканы орталықтандыру арқылы талшықтың қашықтық мүмкіндіктерін пайдалануға мүмкіндік береді. Көп режимді талшықтар, шағын оптикалық талшық спектроскопиялық жабдыққа (спектрометрлер, жарық көздері және сынама алу аксессуарлары) жарық сигналдарын тасымалдау үшін қолданылады және алғашқы портативті спектрометрді жасауда маңызды рөл атқарды. Көп режимді талшықтар сондай-ақ лазерлік дәнекерлеу сияқты оптикалық талшық арқылы жоғары оптикалық қуатты тасымалдау қажет болғанда қолданылады.

Бір реттік талшықты салыстыру

Көп режимді және бір режимді оптикалық талшықтың негізгі айырмашылығы – біріншісінің өзегінің диаметрі әлдеқайда үлкен, әдетте 50–100 микрометр – онда тасымалданатын жарықтың толқын ұзындығынан әлдеқайда үлкен. Үлкен өзегінің және үлкен сандық апертураның болуына байланысты, көп режимді талшықтың "жарық жинау" қабілеті бір режимді талшықтан жоғары. Практикалық тұрғыдан алғанда, үлкен өзектің мөлшері қосылымдарды жеңілдетеді және 850 нм және 1300 нм толқын ұзындығында жұмыс істейтін жарықдиодтар (LED) және тік қуыстың бетінен шығатын лазерлер (VCSEL) сияқты төмен құнмен электрондық құралдарды пайдалануға мүмкіндік береді (телекоммуникацияларда қолданылатын бір режимді талшықтар әдетте 1310 немесе 1550 нм жиілігінде жұмыс істейді). Дегенмен, бір режимді талшықтармен салыстырғанда, көп режимді талшықтың жолақтық ені-қашықтық көбейтіндісінің шегі төмен. Көп режимді талшықтың өзегі бір режимді талшықтан үлкен болғандықтан, ол бірнеше таралу режимін қолдайды; сондықтан ол модальдық дисперсиямен шектеледі, ал бір режимді талшық шектелмейді. Көп режимді талшықтармен кейде қолданылатын LED жарық көздері толқын ұзындығының әртүрлі диапазондарын шығарады және олардың әрқайсысы әртүрлі жылдамдықпен таралады. Бұл хроматикалық дисперсия – көп режимді оптикалық талшықтың кабельдері үшін пайдалы ұзындықтың тағы бір шегі. Ал бір режимді талшықты іске қосу үшін қолданылатын лазерлер бір толқын ұзындығы бар когерентті жарық шығарады. Модальдық дисперсияға байланысты, көп режимді талшықтың импульстің таралу жылдамдығы бір режимді талшықтан жоғары, бұл көп режимді талшықтың ақпараттық өткізу қабілетін шектейді. Бір режимді талшықтар көбінесе жоғары дәлдікті ғылыми зерттеулерде қолданылады, өйткені жарықты тек бір таралу режиміне шектеу оны интенсивті, дифракциялық шектеулі нүктеге шоғырландыруға мүмкіндік береді. Кабельдің қаптамасының түсі кейде көп режимді кабельдерді бір режимді кабельдерден ажырату үшін қолданылады. TIA 598C стандарты әскери емес қолданыс үшін бір режимді талшықтар үшін сары қаптаманы, ал көп режимді талшықтар үшін түріне байланысты қызғылт сары немесе көгілдір қаптаманы пайдалануды ұсынады. Кейбір өндірушілер жоғары өнімді OM4 байланыс талшығын басқа түрлерден ажырату үшін күлгілт түсті қолданады.

The main difference between multi mode and single mode optical fiber is that the former has much larger core diameter, typically 50–100 micrometers—much larger than the wavelength of the light carried in it. Because of the large core and also the possibility of large numerical aperture, multi mode fiber has higher "light gathering" capacity than single mode fiber. In practical terms, the larger core size simplifies connections and also allows the use of lower cost electronics such as light emitting diodes (LEDs) and vertical cavity surface emitting lasers (VCSELs) which operate at the 850 nm and 1300 nm wavelength (single mode fibers used in telecommunications typically operate at 1310 or 1550 nm). However, compared to single mode fibers, the multi mode fiber bandwidth–distance product limit is lower. Because multi mode fiber has a larger core size than single mode fiber, it supports more than one propagation mode; hence it is limited by modal dispersion, while single mode is not. The LED light sources sometimes used with multi mode fiber produce a range of wavelengths and these each propagate at different speeds. This chromatic dispersion is another limit to the useful length for multi mode fiber optic cable. In contrast, the lasers used to drive single mode fibers produce coherent light of a single wavelength. Because of the modal dispersion, multi mode fiber has higher pulse spreading rates than single mode fiber, limiting multi mode fiber's information transmission capacity. Single mode fibers are often used in high precision scientific research because restricting the light to only one propagation mode allows it to be focused to an intense, diffraction limited spot. Jacket color is sometimes used to distinguish multi mode cables from single mode ones. The standard TIA 598C recommends, for non military applications, the use of a yellow jacket for single mode fiber, and orange or aqua for multi mode fiber, depending on type. Some vendors use violet to distinguish higher performance OM4 communications fiber from other types.

Қоршаудағы ағын

IEC 61280-4-1 (қазіргі TIA-526-14-B) стандарты айналмалы магниттік ағынды анықтайды, ол әртүрлі талшық диаметрлері үшін сынақ сәулесін жіберудің мөлшерін белгілейді. Бұл талшық өзегінің тым толып кетпеуіне немесе жеткіліксіз толып кетпеуіне кепілдік беруге, соның салдарынан байланыс жоғалтуын өлшеудің дәлдігі мен тұрақтылығын арттыруға мүмкіндік береді.