náhled|vpravo|1.25 Gbit/s vícevidové optické vlákno Vícevidové optické vlákno (zkratka MM, ) je v informatice typ optického vlákna, který je nejčastěji používán v počítačových sítích pro komunikaci na krátké vzdálenosti, jako například uvnitř budovy nebo areálu. Rychlost přenosu u vícevidových linek se pohybuje okolo 10 Mbit/s až 10 Gbit/s na vzdálenosti do 600 metrů, což je více než dostačující pro většinu LAN sítí.

Obecně Vlákno s velkým průměrem jádra (větší než 10 mikrometrů) se řídí zákonitostmi paprskové optiky. Takové vlákno se nazývá vícevidové. Ve vícevidovém vláknu se skokovým profilem indexu lomu jsou paprsky světla vedeny podél jádra pomocí totální reflexe. Mezní úhel (minimální úhel pro totální odraz) je určený rozdílem indexu lomu jádra a pláště. Numerická apertura optického systému je bezrozměrné číslo charakterizované úhlem θ, pod kterým může systém přijímat nebo vysílat světlo. Numerická apertura (NA) je vyjádřena pomocí sinu úhlu θ a indexu lomu prostředí n jako:

Se skokovým indexem lomu Vlákno se skokovým indexem lomu (zkratka SI, anglicky step index) má ostrou změnu indexu lomu mezi pláštěm a jádrem. Vidy (paprsky) se šíří totálním odrazem a do vlákna vstupují pod mnoha úhly, vytvářejíce vícevidový způsob šíření signálu. Tato vidová disperze omezuje šířku přenášeného pásma, a proto jsou SI vlákna spíše vhodná na krátké vzdálenosti.

Gradientní vlákno Gradientní vlákna (zkráceně GI, anglicky graded index) jsou tvořena tisícem tenkých vrstev, které se mírně liší indexem lomu. Efektivně se tak index lomu plynule zmenšuje se vzdáleností od středu vlákna. Čím je paprsek dál od osy jádra, tím je index lomu menší. Zatímco ve vlákně se skokovým indexem se paprsek na ostrém rozhraní lomí, v gradientním vlákně se při průchodu přes jednotlivé vrstvičky ohne. Paprsek opisuje sinusovou křivku, čímž se snižuje oproti ostrému lomu vidovou disperzi. U gradientních vlákenDoporučení ITU-T G.651.1 Characteristics of a 50/125 µm multimode graded index optical fibre cable for the optical access network (zkratka GI, ) se index lomu plynule zmenšuje se vzdáleností od středu vlákna. Paprsek opisuje sinusovou křivku, což snižuje vidovou disperzi. Jednotlivé vidy tak dojdou na konec vlákna ve zhruba stejném časovém okamžiku. GI vlákna jsou používaná velmi často v datových aplikacích.

Použití Vybavení používané pro komunikaci pomocí vícevidového optického vlákna je mnohem levnější než pro jednovidové optické vlákno. Typické přenosové limity jsou 100 Mbit/s až do vzdálenosti 2 km (100BASE-FX), 1 Gbit/s do 500–600 m (1000BASE-SX) a 10 Gbit/s do 300 m (10GBASE-SR).

Díky vysoké kapacitě a spolehlivosti je vícevidové vlákno hlavně využíváno pro páteřní rozvody v budovách. Velkou výhodu poskytuje natažení optických linek přímo k počítačům uživatelů nebo k místům s velkou koncentrací počítačů (zóny). Standardy architektur jako jsou Centralized Cabling a Fiber to the Telecom Enclosure řeší problém poslední míle výměnou metalických rozvodů za optické linky.

Srovnání s jednovidovým optickým vláknem Vícevidové optické vlákno má vyšší „světelnou“ kapacitu než jednovidové optické vlákno. V praxi větší velikost jádra zjednodušuje spojení a také umožňuje používat levnější elektroniku jako jsou světlo vyzařující LED diody a laserové diody VCSEL (), které pracují na vlnové délce 850 nm. Jednovidové optické vlákno používané v telekomunikacích pracuje na vlnové délce 1310 nebo 1550 nm a vyžaduje mnohem dražší zdroje laseru (světla). Ve srovnání s jednovidovými optickými vlákny jsou vícevidová pomalejší. Vícevidové optické vlákno má větší rozměr jádra než jednovidové, proto podporuje více než jeden propagation mode (příčný mód) a je limitováno modálním rozptylem (), zatímco jednovidové optické vlákno ne. Kvůli větším rozměrům jádra, mají vícevidová vlákna také vyšší numerické apertury, což znamená že jsou lepší ve shromažďování světla než vlákna jednovidová. Kvůli modálnímu rozptýlení (rozptýlení ve vlákně) mají vícevidová optická vlákna vyšší hodnotu rozprostření než jednovidová optická vlákna, což právě u vícevidového omezuje přenosovou kapacitu.

Jednovidová optická vlákna jsou mnohem častěji používána ve vědeckém výzkumu, protože při možnosti pouze jednoho propagačního kanálu je snazší světlo správně zaostřit.

K rozlišení vícevidových optických kabelů od jednovidových se často používá barva pláště. Obvykle je možné se setkat se širokou škálou barev, avšak barva izolace by neměla být rozhodujícím faktorem k rozpoznání typu kabelu.

Typy Vícevidová optická vlákna jsou popisována velikostí jádra a pláště v mikrometrech. Tudíž vícevidové optické vlákno s označením 62,5/125 má velikost jádra 62,5 µm a průměr pláště 125 µm. Navíc jsou vícevidová vlákna popisována pomocí systému určeného standardem ISO 11801 – OM1, OM2, a OM3, který je založen na šířce pásma vícevidového optického vlákna.

Po mnoho let se hodně používaly 62,5/125 µm (OM1) a tradiční 50/125 µm (OM2) vícevidová optická vlákna. Tato vlákna mohou být využívána od Ethernetu (10 Mbit/s) do Gigabit Ethernetu (1Gbit/s) a díky jejich relativně velkému jádru jsou vhodné k použití v kombinaci s LED vysílači. Nověji se často používají vícevidová optická vlákna 50/125 µm (OM3) optimalizovaná pro maser. Takto označená vlákna poskytují dostatečnou šířku pásma pro 10 Gigabit Ethernet do vzdálenosti 300 metrů. Výrobci optických vláken zdokonalili od doby vydání standardu výrobní proces a kabely mohou být vyráběny s podporou 10 Gb Ethernetu do vzdálenosti až 550 metrů. Vícevidové optické vlákno optimalizované pro laser (LOMMF) je navrženo pro použití s 850 nm VCSEL lasery.

Přechod na LOMMF/OM3 nastal v okamžiku, kdy uživatelé začali přecházet na sítě s vyšší rychlostí. LED diody mají maximální modulační rychlost 622 Mbit/s, protože se nemohou zapínat a vypínat dost rychle na to, aby mohly být nasazeny v širokopásmových aplikacích. VCSEL lasery jsou schopné dosáhnout modulační rychlosti převyšující 10 Gbit/s, a proto jsou používány v mnoha vysokorychlostních sítích.

Výkonnostní profily VCSEL mohou společně se změnami v uniformitě vlákna způsobit modální rozptyl, který je měřen jako rozdílové modální zpoždění (, DMD). Modální rozptyl je efekt, který způsobuje rozdílné rychlosti ve světelném pulsu u jednotlivých frekvencí. Celkový efekt se projevuje tak, že se světelný puls rozděluje nebo rozšiřuje s rostoucí vzdáleností, což způsobuje obtížnější identifikaci jedniček a nul pro přijímač. Čím větší délka, tím větší modální rozptyl. Modální rozptyl lze omezit výrobou LOMMF tak, aby byly odstraněny změny ve vláknu měnící rychlost šíření pulzu. U VCSEL je profil indexu lomu () zvětšen a předchází se tím rozšiřování pulsu. Díky tomu vlákna udržují integritu signálu na větší vzdálenosti, čímž maximalizují využitelnou šířku pásma.

Reference

Související články Jednovidové optické vlákno Optické vlákno

Externí odkazy

Kategorie:Optoelektronika Kategorie:Telekomunikace