Gemäß den Empfehlungen der ITU-T wird Kommunikationsfaser unterteilt in: G.651, G.652, G.653, G654, G655, G656, G.657. In diesem Blog stellen wir die Hauptmerkmale und Anwendungsprinzipien vor jeder Faser sowie die Wissenschaft hinter der optischen Kommunikationsübertragung.
G.651 Glasfaser
G.651 ist eine Multimode-Faser, während G.652 bis G.657 Singlemode-Fasern sind. Optische Fasern bestehen hauptsächlich aus drei Teilen: Kern, Mantel und Beschichtungsschicht. Der Faserkern ist der Kernteil, der optische Signale überträgt. Die Ummantelung umgibt den Faserkern, um den Lichtverlust zu begrenzen und eine reflektierende Oberfläche zu schaffen, während die Beschichtung die Faser vor Wasserdampf und mechanischen Beschädigungen schützt.
Der Durchmesser der Mantelschicht beträgt normalerweise 125 μm und der Durchmesser der Beschichtungsschicht (nach dem Einfärben) beträgt im Allgemeinen 250 μm. Der Durchmesser des Faserkerns ist jedoch kein fester Wert, da der unterschiedliche Durchmesser des Faserkerns direkt zu einer enormen Änderung der Übertragungsleistung der Faser führt.
Abbildung 1. Strukturdiagramm der Faser
Der Kerndurchmesser der Multimode-Faser beträgt im Allgemeinen 50 μm bis 100 μm, und wenn der Kerndurchmesser kleiner wird, wird die Übertragungsleistung der Faser erheblich verbessert. Anders als bei Singlemode-Fasern, die nur Licht in einem Modus übertragen können, bei Multimode-Fasern kann die Übertragung mehrerer transversal geführter Wellenmodi unterstützen. Wenn der Durchmesser des Faserkerns kleiner wird, werden auch die Übertragungsmodi optischer Signale kleiner und die Interferenz zwischen den einzelnen Übertragungsmodi wird geringer.
Abbildung 2. Multimode- und Singlemode-Glasfaserübertragungsmodi
G.652 Glasfaser
G.652-Faser ist die am häufigsten verwendete Faser. Derzeit werden neben dem Fiber-to-the-Home-Kabel (FTTH) im Fern- und Ballungsraum fast ausschließlich G.652-Fasern verwendet. Entsprechend der Lichtenergieverteilung wird das optische Signal in der Singlemode-Faser nicht nur übertragen im Kern, aber auch im Mantel. Um den Konzentrationsgrad der Lichtenergie in einer Singlemode-Faser zu beschreiben, wird der maximale Abstand zwischen zwei Punkten in der Faser als Modenfelddurchmesser definiert. Dies ist der Punkt, an dem die Lichtintensität auf 1/(e^) reduziert wird 2) der maximalen Lichtintensität an der Achse.
Einer der wichtigsten Faktoren, die die Übertragungsentfernung der Faser beeinflussen, ist die Faserdämpfung, und der Faserdämpfungskoeffizient ist wellenlängenabhängig. Der Fading-Koeffizient der herkömmlichen Singlemode-Faser ist in Abb. 1 dargestellt. 5. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die Faserdämpfung bei 1310 nm und 1550 nm gering ist und 1310 nm und 1550 nm zu den beiden am häufigsten verwendeten Wellenlängenfenstern für Singlemode-Fasern geworden sind.
Abbildung 3. Übertragungsverlust
G.653 Glasfaser
Nachdem die Geschwindigkeit des optischen Kommunikationssystems weiter erhöht wurde, beginnt die Übertragung des Signals durch die Dispersion der Faser beeinträchtigt zu werden. Unter Dispersion versteht man das Phänomen der Signalverzerrung (Impulsverbreiterung), wenn sich unterschiedliche Frequenzkomponenten oder unterschiedliche Modenkomponenten eines Signals (Impulses) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausbreiten und eine bestimmte Distanz erreichen
Abbildung 4. Ausbreitungsdiagramm
Die Dispersion der Faser variiert mit der Wellenlänge, und der Dämpfungskoeffizient der Singlemode-Faser ist bei 1550nm am kleinsten, bei dieser Wellenlänge ist der Dispersionskoeffizient jedoch größer. Deshalb hat man eine Singlemode-Faser mit einem Dispersionskoeffizienten von 0 bei 1550 nm entwickelt, und diese scheinbar perfekte Faser ist G.653.
G.654 Glasfaser
G.654-Glasfaser wird hauptsächlich in U-Boot-Kabelkommunikationssystemen verwendet. Um den Anforderungen großer Entfernungen und großer Kapazität der U-Boot-Kabelkommunikation gerecht zu werden, wurde die Glasfaser G.654 in zweierlei Hinsicht verbessert. (1) Reduzieren Sie den Verlust von Glasfasern; Von 0,22 dB/km von G.652 auf 0,19 dB/km (Standardwert). (2) Erhöhen des Modenfelddurchmessers der Faser; Je größer der Durchmesser des Modenfelds der Faser ist, desto kleiner ist die Energiedichte über den Querschnitt der Faser, um so den nichtlinearen Effekt der Faser zu verbessern und das Signal-Rausch-Verhältnis des Faserkommunikationssystems zu verbessern.
G.655 Glasfaser
G.653-Fasern weisen bei einer Wellenlänge von 1550 nm keine Dispersion auf und verwenden kein WDM-System. Daher wurde eine Faser mit geringer, aber nicht nulliger Dispersion bei einer Wellenlänge von 1550 nm entwickelt, nämlich die G.655-Faser. G.655-Fasern haben die geringste Dämpfung und geringere Streuung um 1550 nm herum und können in WDM-Systemen verwendet werden. Daher ist die G.655-Faser seit langem die erste Wahl für Fernleitungen. Mit der Reife der Dispersionskompensationstechnologie wird die G.655-Faser jedoch nach und nach durch die G.652-Faser ersetzt, der Hauptgrund dafür ist die Größe Unterschied im Faserpreis.
G.657 Glasfaser
G.657-Faser ist neben G.652 die am häufigsten verwendete Faser. Es handelt sich um eine Art biegeunempfindlicher Faser, die hauptsächlich für die Glasfaserverkabelung in Innenräumen verwendet wird. G.657-Faser wird in FTTH-Kabeln verwendet, die dünner als Telefonleitungen sind.
Abbildung 5. Ausbreitungsdiagramm