yksimuotokuitu-
Optiset kuidutjotka voivat lähettää vain yhden muodon, kutsutaan yksimuotokuituiksi{0}}. Yksi-muotokuidut voivat lähettää vain perusmoodin (alimman kertaluvun tilan), eikä inter-moodien viiveeroa ole. Siksi niillä on paljon suurempi kaistanleveys kuin monimuotokuiduilla, mikä on ratkaisevan tärkeää{5}}nopealle tiedonsiirrolle. Yksimuotoisten kuitujen kaistanleveys on tyypillisesti kymmenien GHz·km:n alueella tai enemmän.
Yksimuotoisen askel-indeksikuidun-rakenne on esitetty kuvassa 2-13. Yksi-muotokuidun ytimen halkaisija on pieni yksimuotoisen-lähetyksen varmistamiseksi, mutta sen kuoren halkaisija on yli kymmenen kertaa suurempi kuin ytimen halkaisija optisen häviön välttämiseksi. Yksi-muotokuiturakenteen kunkin osan toiminnot ovat samanlaisia kuin monimuotokuidun. Erona on, että ytimen halkaisija ilmaistaan käyttämällä aallonpituudesta riippuvaa moodikentän halkaisijaa *w*. Tämän tyyppistä kuitua käytetään laajalti nykyaikaisessa kuituoptisessa viestintätekniikassa.
Kuva 2-13 esittää askel-indeksin yksimuotoisen optisen kuidun rakenteen.
Tyyppien B1.1 ja B4 yksimuotoisten -optisten kuitujen mittaparametrit on esitetty taulukoissa 2-1 ja 2-2.
| Nimi | Parametri |
|---|---|
| 1310 nm mode{1}}kentän halkaisija | [(8.6 ~ 9.5) ± 0.7] µm |
| Verhouksen halkaisija | (125 ± 1) µm |
| 1310 nm kuidun samankeskisyysvirhe | Pienempi tai yhtä suuri kuin 0,8 µm |
| Verhous ei--pyöreä | pienempi tai yhtä suuri kuin 2 % |
| Pinnoitteen halkaisija (pääväri) | (245 ± 10) µm |
| Pinnoitteen halkaisija (värillinen) | (250 ± 15) µm |
| Päällystyksen/pinnoitteen samankeskisyysvirhe | Vähemmän tai yhtä suuri kuin 12,5 µm |
Taulukko 2-1 B1.1-yksimuotokuidun kokoparametrit
| Nimi | Parametri |
|---|---|
| 1550 nm mode{1}}kentän halkaisija | [(8.0 ~ 11.0) ± 0.7] µm |
| Verhouksen halkaisija | (125 ± 1) µm |
| 1550 nm kuidun samankeskisyysvirhe | Pienempi tai yhtä suuri kuin 0,8 µm |
| Verhous ei--pyöreä | pienempi tai yhtä suuri kuin 2 % |
| Pinnoitteen halkaisija (pääväri) | (245 ± 10) µm |
| Pinnoitteen halkaisija (värillinen) | (250 ± 15) µm |
| Päällystyksen/pinnoitteen samankeskisyysvirhe | Vähemmän tai yhtä suuri kuin 12,5 µm |
Taulukko 2-2 Single-Mode-kuidun B4 kokoparametria
Single{0}}Mode Fiber -standardit ja -sovellukset
Yksi{0}}muotokuitu, jonka edut ovat alhainen vaimennus, laaja kaistanleveys, suuri kapasiteetti, alhainen hinta ja helppo laajentaa, on ihanteellinen optinen tiedonsiirtoväline, ja sitä on käytetty laajasti maailmanlaajuisesti. Tällä hetkellä tietoyhteiskunnan kehittyessä tutkijat ovat kehittäneet kuituvahvistimia, aika{2}}aikajakomultipleksointia (TDM), aallonpituus-jakokanavointia (WDM) ja taajuus-jakokanavointia (FDM) parantaen entisestään yksimuotokuitujen lähetysetäisyyttä, viestintäkapasiteettia ja siirtonopeutta.
On syytä huomata, että vaikka kuituvahvistimet pidentävät lähetysetäisyyksiä ja multipleksointitekniikat tuovat nopean-suuren-kapasiteetin signaalinsiirron, ne lisäävät myös dispersion ja epälineaaristen vaikutusten vaikutusta järjestelmän lähetyksen laatuun. Siksi useita optisia kuitutyyppejä on tutkittu ja kehitetty erityisesti: dispersio-siirretty kuitu, ei--nolladispersio-siirretty kuitu, dispersio-litteä kuitu ja dispersio-kompensoitu kuitu, joilla jokaisella on ainutlaatuiset edut dispersion ja epälineaaristen vaikutusten korjaamisessa.
Yksimuotoiset{0}}optiset kuidut voidaan luokitella viiteen tyyppiin sen perusteella, onko niillä nolla-dispersioaallonpituus ja raja-aallonpituuden muutos. Kansainvälinen televiestintäliitto Telecommunication Standardization Sector (ITU-T) antoi lokakuussa 2000 suosituksia neljälle näistä tyypeistä: G.652-, G.653-, G.654- ja G.655-kuiduille. IEC:n (International Electrotechnical Commission) ja ITU{10}}T:n yksimuotoisten optisten kuitujen nimeämiskäytäntöjen vastaavuus näkyy kuvassa 2-14.
| Kiinalainen nimi | ITU-T | IEC |
|---|---|---|
| Yksimuotoinen{0}}kuitu | ||
| Ei--dispersiosiirretty yksimuotokuitu- | G.652 A/B/C | B1.1 ja B1.3 |
| Dispersiosiirretty yksimuotokuitu- | G.653 | B2 |
| Katkaise-aallonpituussiirretty yksimuotokuitu- | G.654 | B1.2 |
| Ei--nolladispersiosiirretty yksimuotokuitu- | G.655 A/B | B4 |
| Laajakaistainen ei--nolladispersiosiirretty yksi-muotokuitu | - | - |
| Taivuta-herkkä yksimuotokuitu- | - | - |
Kuva 2-14 näyttää vastaavuuden eri IEC:n ja ITU-T:n nimeämien yksi-muotoisten optisten kuitujen välillä.
G.652 – Ei-dispersio-siirretty yksimuotokuitu-
Vakioteksti jakaa G.652-kuidun edelleen G.652A:een, G.652B:hen ja G.652C:hen perustuen sen vaimenemiseen, dispersioon, polarisaatiomuodon dispersioon, toiminta-aallonpituusalueeseen ja SDH-järjestelmiin eri siirtonopeuksilla. Pohjimmiltaan G.652-kuitu voidaan jakaa kahteen tyyppiin: perinteinen yksimuotokuitu (G.652A ja G.652B) ja matala-vesi{10}}huipun yksi-muotokuitu (G.652C).
(1) Perinteinen yksi-muotokuitu: Tavanomainen yksi-muotokuitu otettiin kaupalliseen käyttöön vuonna 1983. Sen suorituskykyominaisuudet ovat: nolladispersio aallonpituudella 1310 nm; pienin vaimennuskerroin lähellä aallonpituutta 1550 nm, noin 0,22 dB/km, mutta suurin dispersiokerroin 17 ps/(nm·km) lähellä 1550 nm; tämän kuidun työaallonpituus voidaan valita sekä 1310 nm:n että 1550 nm:n aallonpituusalueelta ja sen optimaalinen työaallonpituus on 1310 nm:n alueella. Tätä kuitua kutsutaan usein "tavanomaiseksi" tai "normaaliksi" yksimuotokuiduksi, ja se on tällä hetkellä yleisimmin käytetty kuitu. Tähän mennessä sen kumulatiivinen käyttöönotto maailmanlaajuisesti on saavuttanut 7 x 10⁻⁶ km.
(2) Matala-vesi-huipun yksimuotoinen kuitu-: MAN-verkkojen, kuten monimutkaisten ja vaihtelevien palveluympäristöjen, suuren määrän suoraan tuettujen käyttäjien ja lyhyiden lähetysetäisyyksien (yleensä vain 50-80 km), haasteisiin vastaamiseksi käytetään HDD-moniaaltotekniikkaa (HDWD) korkean{{8} kymmenistä satoihin multipleksoidut aallonpituudet. Tämä sisältää eri nopeuksilla ja ominaisuuksilla olevien palvelujen allokoinnin eri aallonpituuksille sekä reitityksen ja demultipleksoinnin suorittamisen optisella polulla. Siksi HDWDM MAN -kehityksen tarpeisiin on kehitettävä matala-vesi-single-mode kuitu (ITU-T G.652C), jolla on laajempi toiminta-aallonpituusalue.
G.653 Dispersio-Siirretty yksimuotokuitu-
Dispersio-siirretty yksimuotokuitu (ITU-T G.653) kaupallistettiin vuonna 1985. Dispersio-siirretty yksimuotokuitu 1310 nm - 1550 nm. Tämä johtaa siihen, että pienin vaimennusaallonpituus 1550 nm:ssä on yhdenmukainen nolla-dispersion aallonpituuden kanssa, ja se toimii painolastikuituvahvistimien toiminta-aallonpituusalueella 1530–1565 nm. Tämäntyyppinen kuitu sopii ihanteellisesti pitkän matkan-yksikanavaisiin-nopeisiin{18}}optisiin vahvistusjärjestelmiin. esimerkiksi 20 Gbit/s järjestelmä voidaan toteuttaa suoraan tälle kuidulle ilman dispersion kompensointitoimenpiteitä.
Lupaavin sovellus dispersio-siirretylle yksimuotokuidulle- on merenalaisissa kuituoptisissa viestintäjärjestelmissä pitkän matkan-yksikanavaisen-signaalin siirtoon. Lisäksi maanpäällisissä pitkän matkan langallisissa viestintäverkoissa on otettu käyttöön tietty määrä dispersio-siirrettyjä yksimuotoisia-kuituja.
G. 654-Aallonpituuden katkaisu, yksi-moodikuitu
1550 nm:n raja-aallonpituuden-siirretty yksi-muotokuitu (ITU-T G.654) on ei--dispersio-kuitu, jonka dispersion aallonpituus on nolla- noin 1310 nm. Raja-aallonpituus siirretään pidemmälle aallonpituusalueelle, mikä johtaa minimaaliseen vaimenemiseen 1550 nm:n aallonpituusalueella. Sen optimaalinen aallonpituusalue on 1500-1600nm.
Menetelmä alhaisen-vaimennuskuitujen saamiseksi sisältää puhtaan piidioksidilasiytimen ja fluori-seostetun upotetun päällysteen. pitkä raja-aallonpituus vähentää kuidun herkkyyttä taivutus-häviöille.
Koska tämän tyyppistä kuitua on erityisen vaikea valmistaa ja se on erittäin kallista, sitä käytetään harvoin. Sitä käytetään pääasiassa toistittomissa merenalaisissa kuituoptisissa viestintäjärjestelmissä, joissa on pitkät lähetysetäisyydet, joihin aktiivisia laitteita ei voida asettaa.
G.655-Ei-nolladispersio-siirretty yksimuotokuitu
Non{0}}nolladispersio-siirretty yksimuotokuitu (ITU-T G.655) on uudentyyppinen valokuitu, jonka Lucent Technologies ja Corning Incorporated suunnittelivat ja valmistivat vuonna 1994 erityisesti seuraavan-sukupolven aallonpituusjakoisia multipleksointilähettimiä varten. Tämä kuitu perustuu dispersio-siirrettyyn yksimuotokuituun, ja taiteprofiilin rakennetta muuttamalla dispersio aallonpituudella 1550 nm tehdään nollasta poikkeavaksi; tästä johtuu nimi ei--nolladispersio-siirretty yksimuotokuitu-.
Dispersio{0}}litteä yksimuotokuitu{1}}
Vuonna 1988 dispersio-litteä yksimuotokuitu- kaupallistettiin. Tällä kuidulla on alhainen dispersio 1310–1550 nm aallonpituusalueella ja sillä on kaksi nolla-dispersioaallonpituutta, nimittäin 1310 nm ja 1550 nm. Tätä kuitua voidaan käyttää lasereiden kanssa, joilla on leveämpi keskiaallonpituus, ja tavallisilla lasereilla, jotka toimivat 1310 nm:llä ja 1550 nm:llä nopeaan{12}}lähetykseen LEDien kanssa. Dispersio-litteällä yksimuotokuidulla{15}} on kuitenkin monimutkainen taitekerroinprofiili, mikä vaikeuttaa sen valmistamista, ja sen suuri vaimennus rajoittaa sen käyttöä käytännössä. Dispersio-litteän yksimuotokuidun-teho ja sovellukset on esitetty taulukossa 2-8.
| Suorituskyky | Tilakentän halkaisija (μm) | Verhouksen halkaisija (nm) | Nolladispersion aallonpituus (nm) | Toimintaaallonpituus (nm) | Suurin makrotaivutushäviö (dB·km⁻¹) | Suurin polarisaatiotilan dispersio (ps·√km)⁻¹ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Vaatimus | 8 (1310 nm) 11 (1550 nm) | Pienempi tai yhtä suuri kuin 125 | 1310 ja 1550 | 1310-1550 | Pienempi tai yhtä suuri kuin 0,25 (1310 nm) Enintään 0,30 (1550 nm) | 0 (1310 nm) 0 (1550 nm) |
Käyttöskenaario: Tämäntyyppinen kuitu soveltuu erityisen hyvin ympäristöihin, joissa sisäinen taivutusdispersio on alhainen toiminta-aallonpituusalueella 1310–1550 nm.
Dispersiokompensoitu-yksi-muotokuitu
Kuituoptisia vahvistimia käytettäessä vaimennus ei ole enää merkittävä rajoitus kuituoptisten viestintäjärjestelmien etäisyydelle. Hajaantuminen estää kuitenkin vakavasti perinteisten yksimuotokuitujen toiminta-aallonpituuksien päivittämistä ja laajentamista 1310 nm:stä 1550 nm:iin. Tämän käytännön ongelman ratkaisemiseksi on kehitetty dispersiokompensoitu-yksimuotokuitu-.
Dispersio-kompensoitu yksimuotokuitu- on yksimuotokuitu, jolla on merkittävä negatiivinen dispersio 1550 nm:n aallonpituudella. Nykyiset koetulokset osoittavat, että dispersio-kompensoidun yksimuotokuidun-hajontakerroin vaihtelee välillä 50 - -548 ps/(nm·km), ja vaimennus on tyypillisesti 0,5 - 1,0 dB/km.
Kun perinteisen yksimuotokuitujärjestelmän toiminta-aallonpituus nostetaan 1 310 nm:stä 1 550 nm:iin, sen kokonaisdispersio on positiivinen. Kun järjestelmään lisätään osa negatiivista dispersiokuitua, positiivinen dispersio aallonpituudella 1550 nm kymmenissä kilometreissä perinteisessä yksimuotokuidussa voidaan peruuttaa, mikä nostaa asennetun perinteisen yksimuotokuidun toiminta-aallonpituuden 1310 nm:stä 1550 nm:iin, mikä{950}nm. pitkän{10}}etäisyyden ja{11}}suuren kapasiteetin lähetys. Kuituvahvistimella voidaan täysin kompensoida dispersiokompensoivan-yksimuotoisen{14}}kuitujen lisäämisen aiheuttama vaimennus.
Monimuotokuitu
Kuten nimestä voi päätellä, monimuotokuitu on optinen kuitu, joka mahdollistaa useiden moodien lähettämisen sen sisällä, tai toisin sanoen monimuotokuidussa sallitaan useita erillisiä siirtotiloja.
Multimode Fiber -standardit ja -sovellukset
Luokiteltu{0}}tila monimuotokuitu
G.651-kuitu on lajiteltu-indeksimonimuotokuitu, jota käytetään pääasiassa analogiseen tai digitaaliseen signaalin siirtoon 850 nm:n ja 1310 nm:n aallonpituusalueilla. Sen ytimen halkaisija on 50 µm ja verhouksen halkaisija on 125 µm. 850 nm:n aallonpituuden alueella vaimennuskerroin on alle 4 dB/km ja dispersiokerroin alle 120 ps/(nm·km); aallonpituusalueella 1310 nm vaimennuskerroin on alle 2dB/km ja dispersiokerroin alle 6ps/(nm·km).
Gradientti{0}}moodi monimuotokuitu
Lajiteltujen-indeksien monimuotokuidun rakenne on esitetty kuvassa 2-18. Tämä kuitutyyppi sisältää Ala-, Alb-, Alc- ja Ald-tyypit. Ne voidaan valmistaa monikomponenttilasista tai seostetusta piidioksidilasista. Kuitujen vaimennuksen vähentämiseksi lajiteltujen-indeksimonimuotokuitujen valmistukseen käytetyt materiaalit ovat paljon puhtaampia kuin useimmissa step{7}}index-monimuotokuiduissa käytetyt materiaalit. Juuri porrastetun taitekerroinjakauman ja alhaisemman vaimennuksen vuoksi luokitellut-indeksin monimuotokuidut ovat tehokkaampia kuin askelindeksin monimuotokuidut.
Vaihe{0}}indeksi monimuotokuitu
Vaihe-indeksimonimuotokuidun rakenne on esitetty kuvassa 2-19. Tämän tyyppistä kuitua on kolme luokkaa (A2, A3 ja A4) ja yhdeksän lajiketta. Monikomponenttilasia, seostettua lasia tai muovia voidaan käyttää ytimen ja verhouksen valmistukseen. Suuren ydinkoon ja suuren numeerisen aukon ansiosta nämä monimuotokuidut voidaan kytkeä tehokkaammin epäkoherenttisiin valonlähteisiin, kuten valo-diodeihin (LED). Linkkiliitännät voidaan tehdä käyttämällä halpoja ruiskuvalettuja{11}liittimiä, mikä pienentää verkon rakentamisen kokonaiskustannuksia. Siksi step{13}}monimuotokuidulla, erityisesti A4-muovikuidulla, on tärkeä rooli lyhyen matkan viestinnässä.
