fibra monomode-
Fibres òptiquesque només poden transmetre un mode s'anomenen fibres d'{0}}mode únic. Les fibres d'-mode únic només poden transmetre el mode fonamental (mode d'ordre més baix) i no hi ha cap diferència de retard entre modes. Per tant, tenen una amplada de banda molt més gran que les fibres multimode, la qual cosa és crucial per a la transmissió de dades d'alta-velocitat. L'amplada de banda de les fibres d'-mode únic es troba normalment en el rang de desenes de GHz·km o superior.
A la figura 2-13 es mostra l'estructura d'una fibra de mode únic d'índex-pas. La fibra d'un -mode té un diàmetre de nucli petit per garantir la transmissió d'un-mode únic, però el seu diàmetre de revestiment és més de deu vegades més gran que el diàmetre del nucli per evitar pèrdues òptiques. Les funcions de cada part de l'estructura de la fibra de -mode únic són similars a les de la fibra multimode. La diferència és que el diàmetre del nucli s'expressa mitjançant el diàmetre de camp del mode depenent de la longitud d'ona *w*. Aquest tipus de fibra s'utilitza àmpliament en l'enginyeria moderna de comunicacions de fibra òptica.
La figura 2-13 mostra l'estructura d'una fibra òptica monomode d'índex de pas-.
Els paràmetres dimensionals de les fibres òptiques de mode únic-de tipus B1.1 i B4 es mostren a la taula 2-1 i a la taula 2-2.
| Nom | Paràmetre |
|---|---|
| 1310 nm mode-diàmetre de camp | [(8.6 ~ 9.5) ± 0.7] µm |
| Diàmetre de revestiment | (125 ± 1) µm |
| Error de concentricitat de fibra de 1310 nm | Menor o igual a 0,8 µm |
| No{0}}revestiment circular | Menor o igual al 2% |
| Diàmetre de recobriment (color primari) | (245 ± 10) µm |
| Diàmetre de recobriment (de color) | (250 ± 15) µm |
| Error de concentricitat del revestiment/revestiment | Menys o igual a 12,5 µm |
Taula 2-1 Paràmetres de mida de la fibra monomode B1.1
| Nom | Paràmetre |
|---|---|
| 1550 nm mode-diàmetre de camp | [(8.0 ~ 11.0) ± 0.7] µm |
| Diàmetre de revestiment | (125 ± 1) µm |
| Error de concentricitat de fibra de 1550 nm | Menor o igual a 0,8 µm |
| No{0}}revestiment circular | Menor o igual al 2% |
| Diàmetre de recobriment (color primari) | (245 ± 10) µm |
| Diàmetre de recobriment (de color) | (250 ± 15) µm |
| Error de concentricitat del revestiment/revestiment | Menys o igual a 12,5 µm |
Taula 2-2 Paràmetres de mida de la fibra monomode B4
Estàndards i aplicacions de la fibra monomode{0}
La fibra d'un -mode, amb els seus avantatges de baixa atenuació, ample de banda ampli, gran capacitat, baix cost i facilitat d'expansió, és un mitjà de transmissió de comunicació òptica ideal i s'ha utilitzat àmpliament a tot el món. Actualment, amb el desenvolupament de la societat de la informació, els investigadors han desenvolupat amplificadors de fibra, multiplexació per divisió temporal (TDM), multiplexació per divisió de longitud d'ona (WDM) i multiplexació per divisió de freqüència- (FDM), millorant encara més la distància de transmissió, la capacitat de comunicació i la velocitat de transmissió de la fibra monomode{5}.
Val la pena assenyalar que, tot i que els amplificadors de fibra amplien les distàncies de transmissió i les tecnologies de multiplexació ofereixen una transmissió de senyal d'alta{0}}velocitat i gran-capacitat, també augmenten l'impacte de la dispersió i els efectes no lineals en la qualitat de la transmissió del sistema. Per tant, s'han investigat i desenvolupat específicament diversos tipus de fibres òptiques: fibra de dispersió-desplaçada, fibra de dispersió no-zero-desplaçada, fibra de dispersió-aplanada i fibra de dispersió-compensada, cadascuna amb els seus avantatges únics per abordar la dispersió i els efectes no lineals.
Les fibres òptiques d'un -mode únic es poden classificar en cinc tipus segons si presenten longitud d'ona de dispersió zero- i desplaçament de la longitud d'ona de tall. El Sector de Normalització de Telecomunicacions de la Unió Internacional de Telecomunicacions (ITU-T) va emetre recomanacions per a quatre d'aquests tipus l'octubre de 2000: fibres G.652, G.653, G.654 i G.655. A la figura 2-14 es mostra la correspondència entre la IEC (Comissió Electrotècnica Internacional) i les convencions de nomenclatura ITU-T per a fibres òptiques de mode únic-.
| Nom xinès | ITU-T | IEC |
|---|---|---|
| Fibra d'-mode únic | ||
| Fibra monomode-desplaçada per -dispersió | G.652 A/B/C | B1.1 i B1.3 |
| Fibra monomode-desplaçada per dispersió | G.653 | B2 |
| Talleu-la fibra de mode únic desplaçada en longitud d'ona- | G.654 | B1.2 |
| Fibra monomode-desplaçada amb dispersió diferent de zero | G.655 A/B | B4 |
| Fibra d'un sol-mode desplaçat amb dispersió no -zero de banda ampla | - | - |
| Doble la fibra-insensible-mode únic | - | - |
La figura 2-14 mostra la correspondència entre les diferents fibres òptiques de mode únic-anomenades per IEC i ITU-T.
G.652: fibra en mode únic-desplaçat sense dispersió-
El text estàndard subdivideix encara més la fibra G.652 en G.652A, G.652B i G.652C en funció de la seva atenuació, dispersió, dispersió del mode de polarització, rang de longitud d'ona de funcionament i aplicació en sistemes SDH a diferents velocitats de transmissió. En essència, la fibra G.652 es pot dividir en dos tipus: la fibra de mode únic-convencional (G.652A i G.652B) i la fibra de mode-de pic de baix-aigua-pic únic- (G.652C).
(1) Fibra d'un-mode convencional: la fibra d'un-mode convencional va començar a utilitzar-se comercialment l'any 1983. Les seves característiques de rendiment són: dispersió zero a una longitud d'ona de 1310 nm; coeficient d'atenuació mínim prop d'una longitud d'ona de 1550 nm, aproximadament 0,22 dB/km, però coeficient de dispersió màxim de 17 ps/(nm·km) prop de 1550 nm; la longitud d'ona de treball d'aquesta fibra es pot seleccionar tant a les regions de longitud d'ona de 1310 nm com a 1550 nm, amb la seva longitud d'ona de treball òptima a la regió de 1310 nm. Aquesta fibra sovint s'anomena fibra de mode únic "convencional" o "estàndard"-i actualment és la fibra més utilitzada. Fins ara, el seu desplegament acumulat a tot el món ha arribat a 7 x 10⁻⁶ km.
(2) Fibra de mode únic de -aigua-picc-de baix: per abordar els reptes als quals s'enfronten les xarxes d'àrea metropolitana (MAN), com ara entorns de servei complexos i variables, un gran nombre d'usuaris compatibles directament i distàncies de transmissió curtes (normalment només 50-80 km), la solució adoptada és utilitzar tecnologia d'onades d'alta divisió (DMW) d'alta divisió (DMW) desenes a centenars de longituds d'ona multiplexades. Això implica assignar serveis de diferents velocitats i característiques a diferents longituds d'ona i realitzar l'encaminament i la demultiplexació en el camí òptic. Per tant, és necessari desenvolupar fibra de mode únic-d'aigua-picc baix-(ITU-T G.652C) amb un rang de longitud d'ona de funcionament més ampli per satisfer les necessitats del desenvolupament HDWDM MAN.
Fibra en mode-dispersió-desplaçat únic G.653
La fibra de mode-desplaçada-dispersió (ITU-T G.653) es va comercialitzar el 1985. La fibra de mode-desplaçada-dispersió ho aconsegueix modificant els paràmetres estructurals de la fibra i l'índex de refracció per augmentar la distribució de l'índex de refracció per augmentar la dispersió mínima del punt de dispersió de la-dispersió de la guia d'ona7} 1310 nm a 1550 nm. Això fa que la longitud d'ona d'atenuació més baixa a 1550 nm sigui coherent amb la longitud d'ona de dispersió zero-, i funciona dins del rang de longitud d'ona de funcionament de 1530-1565 nm dels amplificadors de fibra llastada. Aquest tipus de fibra és ideal per a sistemes d'amplificació òptica de llarga-distància,-canal únic i d'alta-velocitat; per exemple, un sistema de 20 Gbit/s es pot implementar directament en aquesta fibra sense cap mesura de compensació de dispersió.
L'aplicació més prometedora per a la fibra de mode de dispersió-desplaçada- és en els sistemes de comunicació de fibra òptica submarina per a la transmissió de senyals de llarg-canal-de llarga distància. A més, també s'han desplegat un cert nombre de fibres de mode únic-dispersió-desplaçades a xarxes de comunicació per cable de llarga-distància terrestres.
G. 654-Fibra en mode únic desplaçat en longitud d'ona de tall-
La fibra de mode únic-desplaçat de longitud d'ona de tall de 1550 nm (ITU-T G.654) és una fibra desplaçada sense{-dispersió- amb una longitud d'ona de-dispersió zero al voltant de 1310 nm. La longitud d'ona de tall es desplaça a un rang de longitud d'ona més llarg, donant lloc a una atenuació mínima a la regió de longitud d'ona de 1550 nm. El seu rang de longitud d'ona de funcionament òptim és de 1500 a 1600 nm.
El mètode per obtenir fibra de baixa -atenuació consisteix a utilitzar un nucli de vidre de sílice pura i un revestiment encastat dopat amb fluor-; la llarga longitud d'ona de tall redueix la sensibilitat de la fibra a les pèrdues-induïdes per flexió.
Com que aquest tipus de fibra és especialment difícil de fabricar i molt cara, s'utilitza molt poques vegades. S'utilitza principalment en sistemes de comunicació de fibra òptica submarina sense repetidors amb llargues distàncies de transmissió on no es poden inserir dispositius actius.
G.655-Fibra monomode desplaçada-dispersió zero-
La fibra de mode únic{-de dispersió no -zero-desplaçada (ITU-T G.655) és un nou tipus de fibra òptica dissenyada i fabricada l'any 1994 per Lucent Technologies i Corning Incorporated específicament per a sistemes de transmissió de multiplexació per divisió de longitud d'ona de{-generació amb amplificadors de fibra. Aquesta fibra es basa en una fibra de mode de dispersió-desplaçada-i, canviant l'estructura del perfil refractiu, la dispersió a una longitud d'ona de 1550 nm es fa diferent de-zero; d'aquí el nom de fibra de mode únic-dispersió nul-desplaçada.
Fibra de mode-plana única-dispersió
L'any 1988, es va comercialitzar la fibra-plana monomode-de dispersió. Aquesta fibra presenta una dispersió baixa en el rang de longitud d'ona de 1310 a 1550 nm i posseeix dues longituds d'ona de dispersió zero -, és a dir, 1310 nm i 1550 nm. Aquesta fibra es pot utilitzar amb làsers amb una longitud d'ona central més àmplia i làsers estàndard que funcionen a 1310 nm i 1550 nm per a una transmissió d'alta-velocitat amb LED. Tanmateix, la fibra-plana de mode únic-de dispersió té un perfil d'índex de refracció complex, que dificulta la seva fabricació, i la seva alta atenuació limita la seva aplicació pràctica. El rendiment i les aplicacions de la fibra de mode de dispersió-plana-única es mostren a la taula 2-8.
| Rendiment | Mode Diàmetre de camp (μm) | Diàmetre del revestiment (nm) | Longitud d'ona de dispersió zero (nm) | Longitud d'ona de funcionament (nm) | Pèrdua màxima de macrobendes (dB·km⁻¹) | Dispersió del mode de polarització màxima (ps·√km)⁻¹ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Requisit | 8 (1310 nm) 11 (1550 nm) | Menor o igual a 125 | 1310 i 1550 | 1310 a 1550 | Menor o igual a 0,25 (1310 nm) Menor o igual a 0,30 (1550 nm) | 0 (1310 nm) 0 (1550 nm) |
Escenari d'aplicació: aquest tipus de fibra és especialment adequat per a entorns amb baixa dispersió de flexió interna en el rang de longitud d'ona de funcionament de 1310-1550 nm.
Fibra monomode-compensada per dispersió
Amb l'aplicació d'amplificadors de fibra òptica, l'atenuació ja no és una limitació significativa de la distància dels sistemes de comunicació de fibra òptica. No obstant això, la dispersió dificulta greument l'actualització i l'expansió de les longituds d'ona de funcionament de fibra d'un-mode convencional de 1310 nm a 1550 nm. Per solucionar aquest problema pràctic, s'ha desenvolupat fibra monomode-compensada per dispersió.
La fibra de mode-únic-compensada per dispersió és un tipus de fibra de mode-únic amb una dispersió negativa significativa a una longitud d'ona de 1550 nm. Els resultats experimentals actuals mostren que el coeficient de dispersió de la fibra de mode únic-compensada per dispersió-oscil·la entre 50 i -548 ps/(nm·km) i l'atenuació sol ser de 0,5 a 1,0 dB/km.
Quan la longitud d'ona de funcionament d'un sistema de fibra{0}}de mode únic convencional s'actualitza de 1310 nm a 1550 nm, la seva dispersió total és positiva. Afegint una secció de fibra de dispersió negativa al sistema, es pot cancel·lar la dispersió positiva a 1550 nm en desenes de quilòmetres de fibra de mode únic convencional, millorant així la longitud d'ona de funcionament de la fibra de mode únic convencional instal·lada de 1310 nm a 1550 nm, amb una velocitat d'alta velocitat{9} transmissió de llarga-distància i{11}}alta capacitat. L'atenuació introduïda per l'addició de fibra monomode-compensadora de dispersió- es pot compensar completament amb l'amplificador de fibra.
Fibra multimode
Com el seu nom indica, la fibra multimode és una fibra òptica que permet transmetre diversos modes dins d'ella, o en altres paraules, es permet que hi hagi múltiples modes de transmissió separats a la fibra multimode.
Estàndards i aplicacions de la fibra multimode
Fibra multimode{0}}graduada
La fibra G.651 és una fibra multimode d'índex-graduat que s'utilitza principalment per a la transmissió de senyals analògics o digitals a les regions de longitud d'ona de 850 nm i 1310 nm. El seu diàmetre del nucli és de 50 µm i el diàmetre del seu revestiment és de 125 µm. A la regió de longitud d'ona de 850 nm, el coeficient d'atenuació és inferior a 4 dB/km i el coeficient de dispersió és inferior a 120ps/(nm·km); a la regió de longitud d'ona de 1310 nm, el coeficient d'atenuació és inferior a 2 dB/km i el coeficient de dispersió és inferior a 6ps/(nm·km).
Fibra multimode{0}}degradada
L'estructura de la fibra multimode d'índex graduat-es mostra a la figura 2-18. Aquest tipus de fibra inclou els tipus Ala, Alb, Alc i Ald. Es poden fabricar amb vidre multicomponent o vidre de sílice dopat. Per reduir l'atenuació de la fibra, els materials utilitzats per fabricar fibres multimode d'índex graduat-tenen una puresa molt més alta que els que s'utilitzen en la majoria de fibres multimode d'índex de pas-. És precisament a causa de la distribució graduada de l'índex de refracció i de la menor atenuació que les fibres multimode d'índex graduat superen les fibres multimode d'índex de pas.
Pas{0}}índex de fibra multimode
L'estructura de la fibra multimode de pas-índex es mostra a la figura 2-19. Aquest tipus de fibra es distribueix en tres categories (A2, A3 i A4) i nou varietats. Es pot utilitzar vidre multicomponent, vidre dopat o plàstic per fabricar el nucli i el revestiment. A causa de la seva gran mida del nucli i la seva gran obertura numèrica, aquestes fibres multimode es poden acoblar de manera més eficaç a fonts de llum incoherents, com ara díodes emissors de llum (-LED). Les connexions d'enllaç es poden fer mitjançant connectors-modelats per injecció econòmics, reduint així el cost global de construcció de la xarxa. Per tant, la fibra multimode d'índex de pas-, especialment la fibra de plàstic A4, té un paper important en la comunicació a curta distància.
