Ποιοι είναι οι τρεις τύποι οπτικών ινών;

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι ταξινόμησης της οπτικής ίνας (οπτική ίνα). Τα κοινά πρότυπα ταξινόμησης περιλαμβάνουν τον τρόπο μετάδοσης, την κατανομή του δείκτη διάθλασης, τη σύνθεση υλικού και τα σενάρια εφαρμογής. Εάν ταξινομούνται με βάση τον τρόπο μετάδοσης και τις ιδιότητες του υλικού, οι ακόλουθοι τρεις τύποι είναι οι πιο συνηθισμένοι:
1. Ταξινόμηση κατά τρόπο μετάδοσης: Μονής-ίνας λειτουργίας (SMF, Single-Fiber τρόπου λειτουργίας)
Χαρακτηριστικά:
Εξαιρετικά λεπτή διάμετρος πυρήνα: Η διάμετρος του πυρήνα είναι συνήθως 8~10 μm (περίπου το 1/10 της τρίχας), κοντά στο μήκος κύματος του φωτός.
Λειτουργία μονής μετάδοσης: Μόνο μία λειτουργία φωτός (βασική λειτουργία) επιτρέπεται να διαδίδεται σε ευθεία γραμμή, χωρίς διασπορά τρόπου λειτουργίας και μικρή παραμόρφωση σήματος.
Χαμηλή απώλεια-μεγάλης απόστασης: Χαμηλή απώλεια (περίπου 0,2 dB/km), η απόσταση μετάδοσης μπορεί να φτάσει τα δεκάδες χιλιόμετρα ή ακόμη και τις εκατοντάδες χιλιόμετρα.
Υψηλό κόστος: Πρέπει να συνδυαστεί με μια πηγή φωτός λέιζερ (όπως ένα λέιζερ DFB) και οι απαιτήσεις ακρίβειας σύνδεσης είναι εξαιρετικά υψηλές.
Σενάρια εφαρμογής:
Γραμμές κορμού επικοινωνίας μεγάλων αποστάσεων (όπως υπερωκεάνια υποθαλάσσια οπτικά καλώδια), βασικά στρώματα δικτύων μητροπολιτικών περιοχών.
Ανίχνευση οπτικών ινών, μέτρηση ακριβείας (όπως γυροσκόπια οπτικών ινών).
2. Ταξινόμηση κατά τρόπο μετάδοσης: Multi-Fiber (MMF, Multi-Mode Fiber)
Χαρακτηριστικά:
Διάμετρος χονδροειδούς πυρήνα: Η διάμετρος του πυρήνα είναι συνήθως 50 μm ή 62,5 μm, επιτρέποντας τη μετάδοση πολλαπλών τρόπων φωτός ταυτόχρονα.
Υπάρχει διασπορά τρόπου λειτουργίας: Διαφορετικοί τρόποι φωτός έχουν διαφορετικές διαδρομές μετάδοσης, με αποτέλεσμα το σήμα να διευρύνεται με απόσταση (μεγάλη διασπορά) και περιορισμένη απόσταση μετάδοσης (συνήθως μικρότερη από 2 χιλιόμετρα).
Χαμηλό κόστος: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί πηγή φωτός LED και η εγκατάσταση του συνδετήρα είναι σχετικά απλή.
Τύπος υποδιαίρεσης (κατά κατανομή δείκτη διάθλασης):
Βήμα-ευρετήριο πολυτροπικής ίνας
Ο δείκτης διάθλασης του πυρήνα είναι ομοιόμορφος, ο δείκτης διάθλασης της επένδυσης είναι χαμηλός και το φως διαδίδεται με διακεκομμένη γραμμή "ολικής ανάκλασης", με μεγάλη διασπορά και χρησιμοποιείται μόνο σε σενάρια μικρής-απόστασης (όπως πρώιμα τοπικά δίκτυα).
Σταδιακή-πολυτροπική ίνα ευρετηρίου
Ο δείκτης διάθλασης του πυρήνα μειώνεται σταδιακά από το κέντρο προς την άκρη, η τροχιά μετάδοσης του φωτός είναι καμπύλη (παρόμοια με την εστίαση του φακού) και η διασπορά μειώνεται σημαντικά. Είναι η τρέχουσα κύρια πολυτροπική ίνα (όπως οι προδιαγραφές 50/125 μm).
Σενάρια εφαρμογής:
Τοπικό δίκτυο (όπως το δίκτυο επιχειρήσεων και πανεπιστημιουπόλεων), εσωτερική διασύνδεση κέντρου δεδομένων (μετάδοση υψηλής ταχύτητας μικρής-απόστασης-, όπως 10G/40G Ethernet).
Αισθητήρες οπτικών ινών, συστήματα φωτισμού και οθόνης.
III. Ταξινόμηση ανά υλικό: Πλαστική οπτική ίνα (POF, Plastic Optical Fiber)
Χαρακτηριστικά:
Το υλικό είναι πολυμερές υψηλής μοριακής απόδοσης: ο πυρήνας είναι συνήθως μεθακρυλικός πολυμεθυλεστέρας (PMMA), η επένδυση είναι φθοροπλαστική (όπως PTFE) και η διάμετρος είναι σχετικά παχιά (συνήθως 1 mm ή 2 mm).
Χαμηλό εύρος ζώνης, υψηλή απώλεια: η απώλεια είναι περίπου 100~500 dB/km, η απόσταση μετάδοσης είναι μικρή (γενικά μικρότερη από 100 μέτρα), αλλά είναι εξαιρετικά ευέλικτη και έχει εξαιρετική αντίσταση κάμψης.
Χαμηλό κόστος: Η πηγή φωτός LED ορατού φωτός μπορεί να χρησιμοποιηθεί και δεν απαιτούνται επαγγελματικά εργαλεία για τη σύνδεση (όπως κούμπωμα-σε υποδοχές).
Σενάρια εφαρμογής:
Οικιακές συσκευές (όπως μετάδοση οπτικών ινών ήχου και τηλεόρασης), εσωτερική επικοινωνία αυτοκινήτων (όπως συστήματα ψυχαγωγίας αυτοκινήτου).
Σενάρια μικρής-απόστασης και χαμηλής- ταχύτητας (όπως παιχνίδια, διακοσμητικός φωτισμός και μετάδοση σήματος βιομηχανικού ελέγχου).
Άλλες μέθοδοι ταξινόμησης (συμπληρωματική κατανόηση)
Με την κατανομή του δείκτη διάθλασης:
Step Index Fiber: Ο δείκτης διάθλασης του πυρήνα και της επένδυσης αλλάζει ξαφνικά και χρησιμοποιείται τόσο σε μονή-λειτουργία και σε πολλαπλή-λειτουργία.
Διαβαθμισμένη ίνα δείκτη: Ο δείκτης διάθλασης του πυρήνα αλλάζει σταδιακά, που χρησιμοποιείται κυρίως σε οπτικές ίνες πολλαπλών-λειτουργιών για τη μείωση της διασποράς.
Ανά υλικό:
Οπτική ίνα χαλαζία: Ο πυρήνας είναι-πυριτία υψηλής καθαρότητας (SiO2), η οποία είναι η κύρια ροή στον τομέα της επικοινωνίας (σε αυτό βασίζεται η λειτουργία απλής-λειτουργίας/πολλαπλής-λειτουργίας).
Γυάλινη οπτική ίνα: Ο πυρήνας είναι ειδικό γυαλί (όπως φθοριούχο γυαλί), το οποίο χρησιμοποιείται για μετάδοση υπέρυθρου φωτός (όπως ιατρική θεραπεία, χειρουργική επέμβαση λέιζερ).
Ανά σενάριο εφαρμογής:
Οπτική ίνα επικοινωνίας: χρησιμοποιείται για μετάδοση δεδομένων (όπως απλή-λειτουργία, πολλαπλή-λειτουργία).
Ειδική οπτική ίνα: χρησιμοποιείται για ειδικές λειτουργίες (όπως πόλωσης-διατήρηση ινών, φωτονικών κρυσταλλικών ινών, πλέγματος ινών κ.λπ.).
Περίληψη: Σύγκριση τριών τυπικών οπτικών ινών
Τύπος Υλικό πυρήνα Εύρος διαμέτρου πυρήνα Απόσταση μετάδοσης Τυπικά σενάρια εφαρμογής
Μονή-λειτουργία οπτικών ινών Quartz glass 8~10 μm Δεκάδες χιλιόμετρα Επικοινωνία μεγάλων-απόστασης, δίκτυο κορμού
Πολυτροπική οπτική ίνα Quartz glass 50/62,5 μm Εκατοντάδες μέτρα έως 2 χιλιόμετρα Τοπικό δίκτυο, κέντρο δεδομένων διασύνδεση μικρής-απόστασης
Πλαστική οπτική ίνα Υψηλό μοριακό πολυμερές 1~2 mm Δεκάδες μέτρα έως 100 μέτρα Οικιακές συσκευές, αυτοκίνητα, σενάρια μικρής-μικρής ταχύτητας-μικρών αποστάσεων
Με βάση τις συγκεκριμένες ανάγκες, κατά την επιλογή του τύπου της οπτικής ίνας, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη παράγοντες όπως η απόσταση μετάδοσης, οι απαιτήσεις εύρους ζώνης, το κόστος και η περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα. Για παράδειγμα, η οπτική ίνα μονής-λειτουργίας προτιμάται για δίκτυα κορμού μεγάλων αποστάσεων, ενώ η πλαστική οπτική ίνα είναι πιο κατάλληλη για οικιακό εξοπλισμό ήχου και εικόνας.