Строение
Оптическое волокно — чрезвычайно тонкий стекляшчьш цилиндр, называемый жилой (core), покрытый слоем стекла, называемого оболочкой, с иным, чем у жилы, коэффициентом преломления. Иногда оптоволокно производят из пластика. Пластик проще в использовании, но он передает световые импульсы на меньшие расстояния по сравнению со стеклянным оптоволокном.
Каждое стеклянное оптоволокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому кабель состоит из двух волокон с отдельными коннекторами. Одно из них служит для передачи, а другое -- для приема. Жесткость волокон увеличена покрытием из пластика, а прочность — волокнами из кевлара. На рисунке представлен пример кевларового покрытия. Кевларовые волокна располагаются между двумя кабелями, заключенными в пластик.
Передача по оптоволоконному кабелю не подвержена электрическим помехам и ведется на чрезвычайно высокой скорости (в настоящее время до 100 Мбис/с, теоретически возможная скорость - 200 000 Мбит/с). По оптоволоконному кабелю можно передавать световой импульс на многие километры.
Многомодовое и одномодовое оптоволокно отличаются емкостью и способом прохождения света. Наиболее заметное "на глаз" отличие заключается в размере оптической сердцевины световода.
Многомодовое оптоволокно
На самом же деле, многомодовое оптоволокно может передавать несколько мод (независимых световых путей) с различными длинами волн или фазами, однако больший диаметр сердцевины приводит к тому, что вероятность отражения света от внешней поверхности сердцевины повышается, а это чревато дисперсией и, как следствие, уменьшением пропускной способности и максимального расстояния между повторителями (устройствами, усиливающими и ретранслирующими сигнал из одного световода в другой).
Грубо говоря, максимальная пропускная способность многомодового оптоволокна составляет около 2,5 Гбит/с.
Одномодовое оптоволокно
Термин "одномодовый" означает, что тонкая сердцевина световода может передавать только один световой несущий сигнал. Одномодовое оптоволокно передает свет только с одной модой, однако меньший диаметр означает меньшую дисперсию, и в результате сигнал может передаваться на большие расстояния без повторителей. Проблема в том, что как само одномодовое оптоволокно, так и электронные компоненты для передачи и приема света стоят дороже, чем для многомодового.
|
|
Одномодовое волокно |
|
Многомодовое волокно |
Пропускная способность одномодового оптоволокна превышает 10 Гбит/с.
Сегодня развитие оптоволоконных технологий во многом нацелено на реализацию идеи "световод в каждый дом". И если речь идет о массовой технологии, то здесь приходится решать проблему межсоединений. Одномодовые световоды требуют совмещения с точностью до долей микрона, многомодовые - "прощают" погрешности на порядок больше. Грубо говоря, потребителям нужны толстые волокна: их легче монтировать, они более надежны в эксплуатации.
Так что сейчас и одномодовые, и многомодовые оптические световоды мирно сосуществуют. Первые используются в основном для магистральных коммуникаций, вторые - для коротких линий.