I henhold til anbefalingerne fra ITU-T er kommunikationsfibre opdelt i: G.651, G.652, G.653, G654, G655, G656, G.657. I denne blog vil vi præsentere de vigtigste egenskaber og anvendelsesprincipper af hver fiber, samt videnskaben bag optisk kommunikationstransmission.
G.651 Optisk Fiber
G.651 er multimode-fiber, mens G.652 til G.657 er single-mode-fibre. Optisk fiber består hovedsageligt af tre dele: kerne, beklædning og belægningslag. Fiberkernen er kernedelen, der transmitterer optiske signaler. Beklædningen omgiver fiberkernen for at begrænse lystab og give en reflekterende overflade, mens belægningen beskytter fiberen mod vanddamp og mekaniske skader.
Diameteren af beklædningslaget er normalt 125μm, og diameteren af belægningslaget (efter farvning) er generelt 250μm. Fiberkernens diameter er dog ikke en fast værdi, fordi den forskellige diameter af fiberkernen direkte fører til en enorm ændring i fiberens transmissionsydelse.
Figur 1. Strukturdiagram af fiber
Multimode fiberens kernediameter er generelt 50μm ~ 100μm, og når kernediameteren bliver lille, forbedres fiberens transmissionsydelse væsentligt. Forskellig fra single-mode fiber, som kun kan transmittere lys i én tilstand, multi-mode fiber kan understøtte transmission af flere tværgående guidede bølgetilstande. Når diameteren af fiberkernen bliver mindre, vil transmissionstilstandene for optiske signaler også blive mindre, og interferensen mellem hver transmissionstilstand bliver mindre.
Figur 2. Multimode og single-mode fibertransmissionstilstande
G.652 Optisk Fiber
G.652 fiber er den mest udbredte fiber. På nuværende tidspunkt bruger langdistance- og hovedstadsområdet ud over fiber-til-hjemmekablet (FTTH) næsten al G.652-fiber. Ifølge lysenergifordelingen transmitteres det optiske signal i single-mode fiber ikke kun i kernen, men også i beklædningen. For at beskrive koncentrationsgraden af lysenergi i en single-mode fiber, er den maksimale afstand mellem to punkter i fiberen defineret som tilstandens feltdiameter, som er det punkt, hvor lysintensiteten reduceres til 1/(e^ 2) af den maksimale lysintensitet ved aksen.
En af de vigtigste faktorer, der påvirker fiberens transmissionsafstand, er fiberdæmpningen, og fiberdæmpningskoefficienten er bølgelængdeafhængig. Fading-koefficienten for den konventionelle single-mode fiber er vist i fig. 5. Det kan ses af figuren, at fiberdæmpningen er lille ved 1310nm og 1550nm, og 1310nm og 1550nm er blevet de to mest brugte bølgelængdevinduer til single-mode fiber.
Figur 3. Transmissionstab
G.653 Optisk Fiber
Efter at hastigheden af det optiske kommunikationssystem er øget yderligere, begynder transmissionen af signalet at blive påvirket af spredningen af fiberen. Dispersion refererer til fænomenet signalforvrængning (pulsudvidelse), når forskellige frekvenskomponenter eller forskellige tilstandskomponenter af et signal (puls) forplanter sig ved forskellige hastigheder og når en vis afstand
Figur 4.Dispersiondiagram
Fiberens spredning varierer med bølgelængden, og dæmpningskoefficienten for single-mode fiberen er den mindste ved 155 0nm, men spredningskoefficienten er større ved denne bølgelængde. Så folk har udviklet en single mode fiber med en spredningskoefficient på 0 ved 1550nm, og denne tilsyneladende perfekte fiber er G.653.
G.654 Optisk Fiber
G.654 optisk fiber bruges hovedsageligt i undersøiske kabelkommunikationssystem. For at imødekomme behovene for langdistance og stor kapacitet for undersøisk kabelkommunikation er G.654 optisk fiber forbedret i to aspekter. (1) Reducer tabet af optisk fiber; Fra 0.22dB/km af G.652 til 0.19dB/km (standardværdi). (2) forøgelse af modusfeltdiameteren af fiberen; Jo større diameteren af fiberens tilstandsfelt er, jo mindre er energitætheden gennem fiberens tværsnit, for at forbedre fiberens ikke-lineære effekt og forbedre signal-til-støj-forholdet i fiberkommunikationssystemet.
G.655 Optisk Fiber
G.653 fiber har nul dispersion ved 1550nm bølgelængde og bruger ikke WDM system. Derfor er der udviklet en fiber med lille, men ikke-nul dispersion ved 1550nm bølgelængde, som er G.655 fiber. G.655 fiber har den mindste dæmpning og mindre spredning omkring 1550nm, som kan bruges i WDM-systemer. Derfor har G.655 fiber været det første valg til langdistance-stamlinjer i lang tid. Med modenheden af spredningskompensationsteknologi erstattes G.655 fiber dog gradvist af G.652 fiber, hovedårsagen er den store forskel i fiberpris.
G.657 Optisk Fiber
G.657 fiber er den mest brugte fiber undtagen G.652. Det er en slags bøjningsufølsom fiber, som hovedsageligt bruges til indendørs fiberledninger.G.657-fiber bruges i FTTH-kabler, der er tyndere end telefonlinjer.
Figur 5.Dispersiondiagram