Światłowód jednomodowy i wielomodowy - wprowadzenie

Jednym z podstawowych kryteriów podziału urządzeń światłowodowych jest rodzaj światłowodu, z którym współpracują. Główne kryterium podziału uzależnione jest od rodzaju transmisji światła w rdzeniu światłowodu i dzieli światłowody na jednomodowe i wielomodowe.

Włókno światłowodowe zbudowane jest z 3 zasadniczych części, pełniących określone role:

Transmisja w włóknie światłowodowym opiera się na zjawisku całkowitego wewnętrznego odbicia. Rdzeń jest ośrodkiem, w którym biegnie światło i najczęściej wykonany jest z domieszkowanego szkła (np. GeO₂ + SiO₂). Płaszcz światłowodu natomiast, wykonany jest z czystego szkła (SiO₂). Takie dobranie materiału podyktowane jest współczynnikami załamania ośrodków. Aby wystąpiło całkowite wewnętrzne odbicie światła, współczynnik załamania płaszcza (czystego szkła) musi być niższy od współczynnika załamania rdzenia światłowodu (domieszkowanego szkła). Bufor otaczający płaszcz to warstwa ochronna wykonana najczęściej z materiału termoplastycznego oraz specjalnych żelów mających na celu chronienie włókna przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Główną różnicą między światłowodem jednomodowym i wielomodowym jest sposób transmisji światła w rdzeniu światłowodowym. W włóknie wielomodowym transmitowanych jest wiele modów (wiązek światła) o tej samej długości fali. Propagowanie wielu modów przyczynia się do powstawania wewnątrz światłowodu dyspersji modowej, czyli rozmycia sygnału, które przekłada się na znaczne ograniczenie zasięgu transmisji bądź jej szybkości. Rozmycie sygnału spowodowane jest różną drogą między nadajnikiem i odbiornikiem, jaka musi zostać pokonana przez każdy z modów. Wynika to z różnych kątów odbicia wiązki światła od granicy rdzenia.

Zjawisko dyspersji modowej zostało wyeliminowane w włóknach jednomodowych, w których w rdzeniu transmitowany jest tylko jeden mod światła o określonej długości fali. W przypadku światłowodu jednomodowego fala świetlna rozchodzi się praktycznie równolegle do osi światłowodu. W przypadku światłowodu jednomodowego uwidacznia się inny rodzaj dyspersji, dyspersja chromatyczna. Dyspersja chromatyczna składa się z dwóch zjawisk - dyspersji materiałowej oraz falowej. Oba zjawiska mogą powodować rozmycia sygnału. Dyspersja materiałowa związana jest z różnym współczynnikiem załamania światła dla różnych długości fali (nie istnieje wiązka światła ściśle monochromatyczna!). Natomiast dyspersja falowa powodowana jest przechodzeniem wiązki światła przez płaszcz światłowodu. Oba zjawiska występujące w światłowodach jednomodowych nie wpływają na rozmycie sygnału tak istotnie, jak w przypadku światłowodów wielomodowych. Dodatkowo, produkowane są światłowody z tzw. przesuniętą dyspersją, dla których wyeliminowana jest dyspersja falowa w trzecim oknie transmisyjnym.

Światłowód jednomodowy i wielomodowy różnią się średnicą rdzenia. Średnica rdzenia włókna jednomodowego wynosi zwykle od 8 – 10 mikrometrów (standardowo 9 µm), natomiast dla włókna wielomodowego rdzeń ma standardową średnicę 62,5 bądź 50 mikrometrów. Najczęściej spotykana znormalizowana średnica płaszcza wynosi 125 mikrometrów.

Pomiędzy okablowaniem jednomodowym czy wielomodowym nie ma widocznej różnicy podczas instalacji optycznych. Urządzenia do łączenia światłowodów, jak spawarki czy spawy mechaniczne, w większości przypadków przystosowane są do współpracy z obydwoma włóknami światłowodowymi. Zostaje odpowiednie i konsekwentne dobranie urządzeń aktywnych, kabla światłowodowego i osprzętu.

Zdecydowaną zaletą światłowodów jednomodowych jest możliwość transmisji sygnałów bez regeneracji nawet do 120 kilometrów. W przypadku światłowodów wielomodowych, maksymalny zasięg transmisji wynosi 2 kilometry. Oczywiście odległość transmisji uwarunkowana jest od zastosowanego urządzenia optycznego i jego możliwości. W ofercie firmy Dipol można odnaleźć gamę produktów jednomodowych i wielomodowych - od urządzeń aktywnych takich jak media i wideo konwertery przez akcesoria tj. adaptery, tłumiki oraz patchcordy.