کابل فیبر نوری سینگل مد چیست؟
کابل فیبر نوری سینگل مد چیست؟ عملکرد یک فیبرنوری تک حالته کمی پیچیده تر از انتقال یک پرتوی ساده است که به سمت پایین فیبر سفرمی کند. اپتیک هندسی با استفاده از پرتوهای نور برای این فیبرها مناسب نیست چراکه نحوه توزیع انرژی نوری در فیبر را مبهم می سازد. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است مقداری از انرژی نوری حالت عبوری در روکش حرکت می نماید. بنابراین، قطر نوری که در انتهای فیبر ظاهر می شود بزرگتر از قطر هسته است. قطر میدان حالتی “Mode field diameter” اصطلاحی است که جهت تعریف این قطر انرژی نوری استفاده می‌شود. اگرچه انرژی نوری در یک فیبر چند حالته (مالتی مد) به هسته محدود می‌شود، اما در فیبر تک حالته (سینگل مد) چندان محدود نیست. معمولاً دانستن قطر میدان حالت مهمتر از قطر هسته است.
کابل فیبر نوری سینگل مد چیست؟
جهت تعریف کامل فیبر نوری سینگل مد بایستی به پارامتری اشاره نماییم که منجر به طراحی این نوع فیبر در صنعت گردید. پراکندگی مُدال یا پراکندگی حالت ها، رویدادی که در فیبر های نوری مالتی مد بسیار رخ می دهد که علت آن این است که پرتوها مسیرهای مختلفی را در فیبر دنبال می نمایند و در نتیجه در زمان های مختلف به انتهای دیگر فیبر می رسند. پراکندگی حالت ها را می توان به سه روش کاهش داد:
66
اجزای فیبر نوری
- از قطر هسته کوچکتر استفاده نمود که حالت های کمتری را امکان پذیر می سازد. یک هسته با قطر 100 میکرومتر مسیرهای کمتری را نسبت به یک هسته با قطر 200 میکرومتر ارائه می دهد.
2. استفاده از فیبر های نوری با مشخصه درجه بندی شده “graded-index” تا پرتوهای نوری که مسیرهای طولانی تری را دنبال می کنند نیز با سرعت متوسط سریع تری حرکت کنند و در نتیجه تقریباً همزمان با پرتوهایی که مسیرهای کوتاه تری را دنبال می کنند به انتهای دیگر فیبر رسند.
3. استفاده از فیبر تک حالته یا سینگل مد، که اجازه پراکندگی حالت ها را نمی دهد.
همانطور که اشاره شد آخرین راه جهت کاهش پراکندگی مودال این است که قطر هسته را کاهش دهید تا زمانی که فیبر تنها یک حالت را به طور موثر منتشر نماید. قطر روکش استاندارد 125 میکرومتر است. این قطر روکش به سه دلیل انتخاب شد:
- روکش باید حدود 10 برابر ضخیم تر از هسته در یک فیبر تک حالته باشد. برای فیبر با هسته 8 یا 9 میکرومتر، روکش باید حداقل 80 میکرومتر باشد.
- اندازه فیبر درجه بندی “graded-index” شده است که استانداردسازی اندازه را ترویج می نماید.
- مدیریت آسان را ترویج می نماید چراکه فیبر را کمتر شکننده می سازد و به دلیل اینکه قطر آن نسبتاً بزرگ است به طوری که می توان آن را توسط تکنسین ها اداره نمود و از آنجایی که این فیبر تنها یک حالت دارد، پراکندگی مودال وجود ندارد.
فیبرهای نوری سینگل مد (تک حالته) به راحتی دارای پهنای باند بالقوه 50 تا 100 گیگاهرتز در کیلومتر هستند. فیبرهای فعلی دارای پهنای باندی تا چندین گیگاهرتز می باشند و امکان انتقال اطلاعات تا ده ها هزار کیلومتر را فراهم می کنند. در اوایل سال 1985، بزرگترین سیستم های فیبر نوری تجاری موجود، سیستم های انتقال تلفن دیجیتال بودند که با سرعت 417 مگابیت بر ثانیه فعالیت می کردند. این سیستم ها 6048 تماس تلفنی همزمان را در یک فیبر تک حالته در فاصله 35 کیلومتری بدون تکرار کننده یا repeater انجام می دادند. تا پایان سال 1992، ظرفیت ها چهار برابر شد و به 10 گیگابیت بر ثانیه و 130000 کانال صوتی رسید. امروزه گستردگی پهنای باند بسیار بالاتر است و محاسبه این پارامتر ها فرایندی ضروری نمی باشد و مهمتر از آن، فیبرها در حال حاضر دارای طول موج های متعدد هستند تا ظرفیت را به صدها گیگابیت در ثانیه افزایش دهند.
یکی از جنبه های مهم این رشد این است که این افزایش در نتیجه تغییر وسایل الکترونیکی و نه فیبرهای تک حالته در هر دو انتهای سیستم است. ظرفیت یک سیستم تک حالته توسط قابلیت های الکترونیک محدود می شود، نه از فیبر. یکی از مزیت های فیبرهای تک حالته این است که پس از نصب، ظرفیت سیستم را می توان با در دسترس قرار گرفتن وسایل الکترونیکی به روز تر و با فرایند انتقال جدیدتر و با ظرفیت بالاتر افزایش داد که اشکال مختلف و امکان افزایش مقرون به صرفه در نرخ داده را فراهم می سازد.
نقطه ای که یک فیبر تک حالته تنها در یک حالت منتشر می شود به طول موج نور حمل شده و قطر هسته بستگی دارد. طول موج 850 نانومتر منجر به عملکرد چند حالته برای فیبری با قطر هسته حدود 10 میکرومتر می شود. با افزایش طول موج، فیبر حالت های کمتر و کمتری را حمل می نماید تا زمانی که تنها یک حالت باقی ماند. عملیات تک حالته زمانی شروع می شود که طول موج به قطر هسته نزدیک گردد. برای مثال، در 1300 نانومتر، فیبر تنها به یک حالت اجازه انتقال می دهد و فیبر تک حالته را ایجاد می نماید.
طرح‌های فیبر نوری مختلف دارای طول موج خاصی هستند که به آن طول موج قطع جریان “cutoff” می‌گویند، که در بالای آن فقط یک حالت را حمل می‌کند. فیبری که برای عملکرد تک حالته در 1300 نانومتر طراحی شده است، دارای طول موج قطع حدود 1200 نانومتر است.
تفاوت در انتشار نور در فیبر تک حالته به تفاوت دیگری بین فیبرهای تک حالته و چند حالته اشاره دارد. از آنجایی که انرژی نوری در فیبر تک حالته در روکش و همچنین در هسته حرکت می کند، روکش باید حامل انرژی کارآمدتری باشد. در فیبر چند حالته، ویژگی های انتقال نور روکش اساساً بی اهمیت است. در واقع، از آنجایی که حالت‌های پوشش مطلوب نیستند، روکشی با ویژگی‌های انتقال ناکارآمد قابل تحمل است. این وضعیت برای فیبر تک حالته صدق نمی‌کند.
استاندارد و تایپ
رایج ترین استاندارد فیبر های نوری سینگل مد ITU-T می باشد که با طبقه بندی G.65X.x توسط انجمن جهانی مخابرات سازمان ملل ارائه گردیده است. معتبر ترین و رایج ترین طراحی مورد استفاده و تایپ مورد کاربری سینگل مد فیبر نوری در جهان نوع G.652.D می باشد که مناسب ترین مشخصات انتفال حالتی را ارائه میدهد. تایپ های با ویژگی حساسیت کمتر در برابر خمش نیز به تازگی تحت G.657.XX توسط ITU طبقه بندی و ارائه شده اند.
سه نوع فیبر نوری تک حالته دیگر نیز وجود دارد که معمولاً در کاربردهای معمولی برای شبکه های مخابراتی و داده ای یافت می شود. فراتر از فیبر نوری استاندارد تک حالته، فیبرهای با پراکندگی انتقال داده شده یا شیفت شده (DS) و فیبر با پراکندگی غیرصفر با جابجایی (NZ-DS) نیز وجود دارد. هدف این نوع فیبر ها کاهش پراکندگی در پنجره انتقال است که کمترین افت را ارائه نماید که البته موفقیت آمیز نبوده اند و این فیبر ها امروزه مصرف کنندگان زیادی ندارند. به طور معمول، افت در پنجره های 1550 نانومتری کمترین و پراکندگی در 1300 نانومتر کمترین است. انتقال پراکندگی فیبری را ایجاد می کند که ناحیه پراکندگی پایین را به ناحیه 1550 نانومتری منتقل می سازد. این تغییر پراکندگی منجر به ارائه فیبری می شود که برای بالاترین نرخ داده و طولانی ترین فاصله انتقال مناسب است. در یک فیبر استاندارد تک حالته، نقاط کمترین افت و بیشترین پهنای باند با هم مطابقت ندارند. تغییر پراکندگی آنها را به هم نزدیکتر می نماید.
اطلاعات بیشتر:
کابل های فیبر نوری
کابل های شبکه مسی
تجهیزات فیبر نوری
نظرات کاربران