Jaka jest różnica między światłowodem jednomodowym a światłowodem wielomodowym?

„Mod” to wiązka światła, która wchodzi do światłowodu z określoną prędkością kątową. Włókno wielomodowe umożliwia równoczesną propagację wielu wiązek światła w światłowodzie, co skutkuje rozproszeniem modów (ponieważ każdy „mod” światła wchodzi do światłowodu pod innym kątem, docierają one do drugiego końca w różnym czasie, co jest cechą zwaną modą dyspersja.) Technika dyspersji modów ogranicza szerokość pasma i odległość światłowodu wielomodowego, co skutkuje grubym rdzeniem, niską prędkością transmisji, krótką odległością transmisji i słabą ogólną wydajnością transmisji. Jednak światłowód wielomodowy ma tę zaletę, że jest stosunkowo tani i jest powszechnie stosowany w budynkach lub geograficznie sąsiadujących środowiskach. Światłowód jednomodowy umożliwia propagację tylko jednej wiązki światła, więc nie wykazuje charakterystyki dyspersji modowej. W rezultacie światłowód jednomodowy charakteryzuje się odpowiednio cienkim rdzeniem, szerokim pasmem transmisji, dużą przepustowością i dużą odległością transmisji, ale jest droższy ze względu na wymagania dotyczące źródła laserowego.

Światłowód jednomodowy

Światłowód jednomodowy ma tylko jedną żyłę (w większości zastosowań dwie żyły) włókna szklanego o średnicy rdzenia w zakresie od 8.3 μm do 10 μm. Ze względu na stosunkowo wąską średnicę rdzenia światłowód jednomodowy może przesyłać tylko sygnały optyczne o długości fali 1310 nm lub 1550 nm, co sprawia, że ​​sprzężenie z urządzeniami optycznymi jest stosunkowo trudne. Szerokość pasma światłowodu jednomodowego jest większa niż światłowodu wielomodowego, ale jednocześnie stawia to również wysokie wymagania dotyczące szerokości widmowej i stabilności źródła światła. Innymi słowy, szerokość widmowa powinna być wąska, a stabilność powinna być dobra.

Ze względu na niską dyspersję i transmisję tylko jednego modu światła, światłowód jednomodowy może osiągnąć transmisję o dużej przepustowości na duże odległości. W sieciach 100Mbps Ethernet do 1G Gigabit światłowód jednomodowy może obsługiwać odległości transmisji ponad 5000m. Ponieważ średnica rdzenia światłowodu jednomodowego jest zbyt mała, trudno jest kontrolować transmisję wiązki, dlatego jako źródło światła potrzebny jest niezwykle drogi laser. Dodatkowo, przy wyższej szybkości transmisji w porównaniu do światłowodu wielomodowego i odległości transmisji co najmniej 50 razy większej niż w przypadku światłowodu wielomodowego, koszt światłowodu jednomodowego jest wyższy niż koszt światłowodu wielomodowego.

W przypadku jednomodowych modułów optycznych, LD (dioda laserowa) lub LED (dioda elektroluminescencyjna) o węższych liniach widmowych są zwykle używane jako źródło światła, a elementy sprzęgające są dobrane tak, aby pasowały do ​​światłowodu jednomodowego w celu uzyskania dużej prędkości przenoszenie.

W porównaniu do włókien wielomodowych, włókna jednomodowe mają znacznie mniejszą średnicę rdzenia. Połączenie małej średnicy rdzenia i transmisji jednomodowej umożliwia transmisję sygnałów optycznych w światłowodach jednomodowych bez zniekształceń spowodowanych nakładaniem się impulsów optycznych. Spośród wszystkich typów światłowodów światłowód jednomodowy ma najniższy współczynnik tłumienia sygnału i najwyższą prędkość transmisji.

Światłowód jednomodowy jest najczęściej używany w WDM (Wave-Division-Multiplexing) i innych wieloczęstotliwościowych aplikacjach do transmisji danych, gdzie zmultipleksowane sygnały optyczne mogą być przesyłane tylko przy użyciu światłowodu jednomodowego.

Światłowód wielomodowy

Włókno wielomodowe to kolejny popularny typ światłowodu o średnicy rdzenia od 50 μm do 100 μm i długości fali roboczej 850 nm lub 1310 nm. Jest stosunkowo łatwy do sparowania z urządzeniami optycznymi. Światłowód wielomodowy może transmitować wiele modów przy danej długości fali roboczej.

W porównaniu ze skrętką dwużyłową światłowód wielomodowy może obsługiwać większe odległości transmisji, do 2000 metrów w sieci Ethernet 10 Mb/s i 100 Mb/s. Popularne światłowody wielomodowe są dostępne w średnicach rdzenia 50 μm, 62.5 μm i 100 μm.

Ze względu na transmisję do setek modów w światłowodzie wielomodowym, stałe propagacji i prędkości grupowe każdego modu są różne, co powoduje, że włókno ma wąską szerokość pasma, dużą dyspersję i straty we włóknie. To ograniczenie ogranicza częstotliwość przesyłanego sygnału cyfrowego, dlatego nadaje się tylko do krótko- i średniodystansowych systemów komunikacji światłowodowej o małej przepustowości, ogólnie ograniczonych do odległości transmisji kilku kilometrów.

W przeciwieństwie do jednomodowych modułów optycznych, wielomodowe moduły optyczne generalnie wykorzystują tańsze diody LED jako źródło światła, a elementy sprzęgające są w większości dobrane tak, aby pasowały do ​​światłowodu wielomodowego w celu uzyskania optymalnego efektu transmisji.

W porównaniu ze światłowodem jednomodowym, światłowód wielomodowy jest tańszy. W oparciu o praktyczne potrzeby większość światłowodów używanych obecnie w większości sieci LAN to światłowody wielomodowe.

Różnica między światłowodem jednomodowym a światłowodem wielomodowym

1. Światłowód jednomodowy obsługuje nadajniki-odbiorniki jednowłóknowe, które są realizowane przy użyciu długości fali 1500 nm do transmisji i 1300 nm do odbioru na jednym końcu i odwrotnie na drugim końcu, przy użyciu długości fali 1500 nm do odbioru i 1300 nm do transmisji. Niektórzy nazywają to dupleksem. W rzeczywistości stwierdzenie to nie jest całkowicie dokładne, należy to nazwać multipleksowaniem. Światłowód wielomodowy obsługuje tylko nadajniki-odbiorniki z dwoma światłowodami, ponieważ tryb wielomodowy wykorzystuje refrakcję do transmisji i nie może osiągnąć wysyłania dwóch długości fal w różnych kierunkach na światłowodzie. Można użyć tylko jednej długości fali i nie można jej multipleksować.

Co to jest sieć centrum danych? Jak zarządzać siecią centrum danychNapisane przez AscentOptics
2 czerwca 2023 r.

2. Średnica rdzenia światłowodu jednomodowego jest niewielka (około 10 mm), co pozwala na transmisję tylko w jednym modzie, z małą dyspersją i działa na długich falach (1310nm i 1550nm). Sprzęganie z urządzeniami optycznymi jest stosunkowo trudne. Z drugiej strony światłowód wielomodowy ma większą średnicę rdzenia (62.5 mm lub 50 mm m), umożliwiając transmisję setek modów z większą dyspersją i działa przy 850 nm lub 1310 nm. Sprzęganie z urządzeniami optycznymi jest stosunkowo łatwe.

3. Logo światłowodu wielomodowego to „MMF”, a logo światłowodu jednomodowego – „SMF”. Podczas podłączania światłowodu do urządzenia i badania wnętrza, jeśli jest światło, oznacza to światłowód wielomodowy, a jeśli nie ma światła, wskazuje światłowód jednomodowy (zasada światłowodu jednomodowego polega na użyciu lasera jako źródło światła, podczas gdy światłowód wielomodowy wykorzystuje dwie wzbudzone rury jako źródło światła).

Wybór światłowodu jednomodowego czy wielomodowego?

W zastosowaniach związanych z bezpieczeństwem najczęstszym czynnikiem decydującym o wyborze światłowodu wielomodowego lub jednomodowego jest odległość. Jeśli odległość wynosi tylko kilka mil, preferowane jest światłowód wielomodowy. Dzieje się tak, ponieważ nadajniki/odbiorniki LED są znacznie tańsze niż laser potrzebny do światłowodu jednomodowego. Jeśli odległość przekracza 5 mil, najlepszym wyborem jest światłowód jednomodowy. Kolejną kwestią do rozważenia jest przepustowość. Jeśli przyszłe zastosowania mogą obejmować przesyłanie sygnałów danych o dużej przepustowości, to światłowód jednomodowy byłby optymalnym wyborem.

Podsumowanie

Światłowód jednomodowy nadaje się do transmisji na duże odległości, ale wiąże się z wyższymi kosztami. Z drugiej strony światłowód wielomodowy nadaje się do transmisji na krótkie odległości i jest bardziej przystępny cenowo. Przy wyborze patchcordów światłowodowych ważne jest, aby nie dokonywać wyboru na ślepo. Przede wszystkim powinieneś jasno określić swoje specyficzne potrzeby, w tym rodzaj używanego systemu okablowania i odległość, na jaką musisz przesyłać. Na podstawie tych czynników możesz wybrać odpowiedni patchcord światłowodowy, który najlepiej odpowiada Twoim potrzebom.