Александр Колбыко

Волоконно-оптическая сеть уже не кажется нам чем-то сверхъестественным. Сети связи на основе оптического волокна на сегодня являются основным средством передачи данных. Благодаря оптическому волокну и использованию современных технологий цифровой связи удалось на порядок увеличить объем передаваемой информации. Между тем, наука не стоит на месте, и волоконная оптика продолжает развиваться, совершенствоваться, незримо присутствуя рядом с нами и делая жизнь более комфортной.

Ассортимент оптических волокон становится все больше, отдельные виды подвергаются модификации, а также расширяется и область применения оптики. В данной статье мы рассмотрим классификацию многомодовой оптики.

Кабель NIKOMAX SM 9/125 универсальный, плоский («бабочка»), со стеклопластиковыми прутками и тросом

Одномодовое и многомодовое волокно

В настоящее время довольно часто мы слышим такие понятия как одномодовый, многомодовый – отсюда возникает вопрос: а что же, собственно, представляет собой понятие «мода»? Оптическая мода – траектория, по которой распространяется свет в сердцевине волокна.

В зависимости от количества распространяемых мод оптические волокна делятся на одномодовые и многомодовые. По своей конструкции оптические волокна, применяемые для передачи данных, имеют схожее строение.

Тип волокон

Часть волокна, отвечающая непосредственно за светопередачу, так называемое ядро, находится в центре, вокруг него располагается демпфер, или, как его обычно называют, оболочка. Именно демпфер создает границу разделения сред, тем самым не дает излучению покинуть пределы ядра. Существенным отличием одномодового волокна от многомодового является диаметр ядра, так как во втором он существенно больше, что и позволяет распространять больше одной моды излучения.

Не будем углубляться в изучение отличительных особенностей того или иного волокна, а перейдем к более подробному изучению конкретно многомодового волокна: в чем его особенности, какие классы существуют и в каких областях применяется.

Ступенчатый профиль показателя преломления

В настоящее время наибольшее распространение получили волокна с диаметром сердцевины 50 мкм и 62.5 мкм.

Первые многомодовые волокна изготавливались с сердцевиной в 50 мкм, а в качестве источника излучения использовались светодиоды. Но с ростом передаваемого трафика возникла необходимость в создании волокна с большей пропускной способностью, в результате чего и было разработано волокно с диаметром 62.5 мкм.

Показатели преломления

Градиентный профиль показателя преломления

Как уже упоминалось выше, в многомодовой оптике начали использовать градиентный профиль показателя преломления. Давайте более подробно рассмотрим, что это и как он связан с многомодовой оптикой.

Категории многомодовых волокон

На данный момент существует несколько профилей показателей преломления. Два самых распространенных – это ступенчатый и градиентный. Ступенчатый профиль считается наиболее простым для изготовления световодов и в большинстве случаев применяется именно в одномодовой оптике.

Данный профиль не получил существенного распространения в многомодовой оптике по одной причине: из-за большого количества передаваемых мод в волокне возникает дисперсия, что приводит к рассеиванию сигнала, и что в конечном итоге не позволяет передавать трафик на большие расстояния.

Для решения данной проблемы был разработан второй вид показателя преломления – градиентный. В отличие от ступенчатого профиля (в котором показатель преломления одинаковый), в градиентном профиле показатель преломления постепенно уменьшается от сердцевины к оболочке, что позволяет минимизировать влияние дисперсии между распространяемыми модами.

Но на этом совершенствование характеристик передачи не остановилось. Как уже говорилось ранее, в качестве излучателя использовали светодиоды, а многомодовые волокна, используемые с данным типом излучателя, имели некоторые дефекты, что существенно сказывалось на таком параметре как коэффициент широкополосности. Указанный параметр является основным и характеризует способность волокна обеспечивать эффективную работу на определенных расстояниях. Технология производства совершенствовалась, и в результате проблему удалось решить, – создали многомодовое волокно, оптимизированное для работы с лазерными излучателями. Переход на новый вид источника излучения и привел в свою очередь к разработке новых классов многомодового волокна. Учитывая все требования технологий передачи данных, Международная организация по стандартизации (ISO) разработала классификацию оптических многомодовых волокон: OM1, OM2, OM3 и OM4.

Классификация многомодовой оптики

Разделение многомодовой оптики на классы происходит по двум основным параметрам: затухание и коэффициент широкополосности. На данный момент международный стандарт ISO/IEC 11801 утвердил 4 класса многомодового оптического волокна. Обозначение классов приобрело следующий характер: OM (сокращение от Optical Multimode) и цифра, которая обозначает класс волокна. Рассмотрим более подробно каждый класс.

Применение

OM1 – стандартное многомодовое волокно 62.5/125 мкм

В волокне используется сердцевина диаметром 62.5 мкм, диаметр оболочки составляет 125 мкм. В сочетании со светодиодом в качестве источника излучения позволяет реализовывать качественные каналы передачи данных на небольшие расстояния. Пропускная способность составляет 100 Мбит/с, максимальное расстояние около 300 метров. Используется для расширения уже существующих сетей, не рекомендуется использовать в новых сетях с высокой пропускной способностью.

OM2 – стандартное многомодовое волокно 50/125 мкм

Волокно изготавливается с сердцевиной 50 мкм, диаметр оболочки 125 мкм. В отличии от вышеуказанного класса, работает в совокупности с узкона- правленным лазером, и в результате обеспечивает более высокую пропускную способность 1 Гбит/с, а также позволяет передавать больший объем данных на расстояние в пределах 550 метров.

OM3 – многомодовое волокно 50/125 мкм, оптимизированное для работы с лазером

Так как использование волокон OM1 и OM2 не обеспечивало необходимой дальности передачи данных и пропускной способности для работы высокоскоростного оборудования, было разработано многомодовое волокно OM3. Волокно оптимизировали для работы с лазерными излучателями, тем самым повысив пропускную способность до 10 Гбит/с на расстояние до 300 метров.

Кабель NIKOMAX MM 50/125 внутренний, распределительный, OM2

OM4 – многомодовое волокно 50/125 мкм, оптимизированное для работы с лазером, с улучшенными характеристиками

ОМ4 – оптимизированная версия OM3, в настоящее время является самым современным и соответствует всем требованиям стандартов оптических волокон. Многомодовое волокно OM4 разработано для использования в более протяженных каналах передачи данных и обеспечивает высокую пропускную способность. ОМ4 дает возможность передачи данных на скорости 10 Гбит/с на расстояние до 500 метров.

Применение многомодовых оптических волокон

Что касается области применения, то многомодовые оптические волокна значительно уступают одномодовым, вследствие своих оптических характеристик. Но если учесть тот факт, что реализация проектов с использованием одномодовых волокон обходится намного дороже, то в большинстве случаев, если позволяют технические условия, необходимо использовать именно многомодовую оптику.

Многомодовое оптическое волокно в большинстве случаев применяется:

В заключение отметим, несмотря на тот факт, что одномодовая оптика во многом превосходит многодовую как по характеристикам, так и по максимальному расстоянию, на которое возможна передача данных, реализация проектов с использованием многомодовой оптики актуальна. В основном за счет меньшей стоимости оконечного оборудования, а также более простой и дешевой технологии изготовления многомодовых волокон.

Чтобы узнать ответы на эти вопросы, читайте полный вариант статьи в ЭО №4 апреля 2018.

Для этого нужно оформить бесплатную подписку на электронную версию информационного бюллетеня Эффективный офис. Это займет не больше одной минуты.