Vilka är de tre typerna av optisk fiber?

Det finns olika sätt att klassificera optisk fiber (optisk fiber). Vanliga klassificeringsstandarder inkluderar transmissionsläge, brytningsindexfördelning, materialsammansättning och tillämpningsscenarier. Om de klassificeras efter överföringsläge och materialegenskaper är följande tre typer de vanligaste:
1. Klassificering efter överföringsläge: Single-mode fiber (SMF, Single-Mode Fiber)
Drag:
Extremt fin kärndiameter: Kärndiametern är vanligtvis 8~10 μm (cirka 1/10 av ett hårstrå), nära ljusets våglängd.
Enkelt överföringsläge: Endast ett ljusläge (fundamentalt läge) tillåts fortplanta sig i en rak linje, utan modspridning och liten signalförvrängning.
Lång-låg förlust: Låg förlust (cirka 0,2 dB/km), överföringsavståndet kan nå tiotals kilometer eller till och med hundratals kilometer.
Hög kostnad: Behöver matchas med en laserljuskälla (som en DFB-laser), och anslutningsprecisionskraven är extremt höga.
Applikationsscenarier:
Långa-kommunikationstrunklinjer (som transoceana optiska undervattenskablar), kärnlager i storstadsnätverk.
Fiberoptisk avkänning, precisionsmätning (som fiberoptiska gyroskop).
2. Klassificering efter överföringsläge: Multi-mode fiber (MMF, Multi-Mode Fiber)
Drag:
Grov kärndiameter: Kärndiametern är vanligtvis 50 μm eller 62,5 μm, vilket gör att flera ljuslägen kan sändas samtidigt.
Lägesspridning finns: Olika ljuslägen har olika överföringsvägar, vilket resulterar i signalbreddning med avstånd (stor spridning) och begränsat överföringsavstånd (vanligtvis mindre än 2 kilometer).
Låg kostnad: LED-ljuskälla kan användas, och kontaktinstallationen är relativt enkel.
Indelningstyp (efter brytningsindexfördelning):
Steg-index multimode fiber
Kärnbrytningsindexet är enhetligt, beklädnadens brytningsindex är lågt och ljuset fortplantar sig på ett "total reflektion" streckad linje, med stor spridning, och används endast i scenarier med korta-avstånd (som tidiga lokala nätverk).
Gradvis-index multimodfiber
Kärnens brytningsindex minskar gradvis från mitten till kanten, ljustransmissionsbanan är krökt (liknande linsfokusering) och spridningen reduceras avsevärt. Det är den nuvarande vanliga multimode fibern (som 50/125 μm specifikationer).
Applikationsscenarier:
Lokalt nätverk (som företags- och campusnätverk), intern sammankoppling av datacenter (kort-höghastighetsöverföring-, som 10G/40G Ethernet).
Fiberoptiska sensorer, belysning och displaysystem.
III. Klassificering efter material: Optisk plastfiber (POF, Plastic Optical Fiber)
Drag:
Materialet är högmolekylär polymer: kärnan är vanligtvis polymetylmetakrylat (PMMA), beklädnaden är fluorplast (som PTFE) och diametern är relativt tjock (vanligen 1 mm eller 2 mm).
Låg bandbredd, hög förlust: förlusten är cirka 100~500 dB/km, överföringsavståndet är kort (vanligtvis mindre än 100 meter), men det är extremt flexibelt och har utmärkt böjmotstånd.
Låg kostnad: LED-ljuskälla för synligt ljus kan användas och inga professionella verktyg krävs för anslutning (som snäpp-anslutningar).
Applikationsscenarier:
Hushållsapparater (som ljudfiberöverföring av ljud och tv), intern kommunikation av bilar (som bilunderhållningssystem).
Scenarier för korta-avstånd och låga-hastigheter (som leksaker, dekorativ belysning och industriell styrsignalöverföring).
Andra klassificeringsmetoder (kompletterande förståelse)
Genom brytningsindexfördelning:
Stegindexfiber: Brytningsindexet för kärnan och beklädnaden ändras plötsligt, och den används i både enkel-läge och multi-läge.
Graderad indexfiber: Kärnans brytningsindex ändras gradvis, används främst i optisk fiber med flera-lägen för att minska spridningen.
Efter material:
Optisk kvartsfiber: Kärnan är kiseldioxid med hög-renhet (SiO₂), vilket är huvudströmmen inom kommunikationsområdet (enkelt-läge/multi-läge baseras på detta).
Glasoptisk fiber: Kärnan är specialglas (som fluorglas), som används för överföring av infrarött ljus (som medicinsk behandling, laserkirurgi).
Efter tillämpningsscenario:
Kommunikationsoptisk fiber: används för dataöverföring (som enkel-läge, multi-läge).
Speciell optisk fiber: används för speciella funktioner (som polarisationsupprätthållande-fiber, fotonisk kristallfiber, fibergitter, etc.).
Sammanfattning: Jämförelse av tre typiska optiska fibrer
Typ Kärnmaterial Kärndiameterintervall Överföringsavstånd Typiska applikationsscenarier
Single-mode optisk fiber Kvartsglas 8~10 μm Tiotals kilometer lång-distanskommunikation, stamnät
Multimod optisk fiber Kvartsglas 50/62,5 μm Hundratals meter till 2 kilometer Lokalt nätverk, datacenter kort-sammankoppling
Optisk plastfiber Högmolekylär polymer 1~2 mm Tiotals meter till 100 meter Hushållsapparater, bilar, korta-låghastighetsscenarier-
Baserat på specifika behov, när man väljer typ av optisk fiber, är det nödvändigt att överväga faktorer som överföringsavstånd, bandbreddskrav, kostnad och miljöanpassningsförmåga. Till exempel är enkel-optisk fiber att föredra för långa-stamnät, medan optisk plastfiber är mer lämplig för ljud- och videoutrustning i hemmet.