光纖線材教學:由來、傳輸方式、單模和多模光纖線種類差異?

光纖線材教學:由來、傳輸方式、單模和多模光纖線種類差異?

以網路訊號傳輸來說,能比傳統網路線傳得更快、更遠、更大的,莫過於光纖!光纖的發明對於全球通訊業產生深遠影響,不僅帶來科技重大突破和創新,也已成為現代社會中不可或缺的基礎設施之一。本篇光纖介紹整理了光纖線材規格的相關資料,從光纖的由來談起,配上圖片說明光纖傳輸方式、單模和多模光纖線差異,以及光纖種類與光纖材質的簡單區別教學。

1.光纖的由來?光纖之父是誰?

早在1840年即有兩位科學家Daniel Colladon 和 Jacques Babinet在巴黎提出光纖的原理,可利用光折射的現象來引導光線。直到1966年,有位物理學家高錕發表了一篇論文題為《光頻率介質纖維表面波導》,提出利用玻璃纖維來傳送訊號,這項突破性的研究奠定了現代光纖通信的基礎,使得高速、大容量的數據傳輸成為可能。

美國一家玻璃大廠康寧公司(CORNING)根據高錕的論文進行研發實踐,在1970年終於製造出低損耗光纖,開啟光纖通訊的新篇章。高錕對光纖通信技術的貢獻使他被譽為光纖之父,但是高錕沒有為光纖技術申請專利,因為為了讓技術使用降低成本,使其不斷發展,達成普及化的理想。我們現在能輕鬆享受到光纖的便利,也要感謝他的無私付出。

2.光纖傳輸方式是什麼?

很多終端設備都是用RJ45的網路接孔,它跟光是不一樣的,光纖傳導是怎麼進行的呢?簡單來說,光纖傳輸方式是利用光訊號的轉換與傳輸進行,發射器將資訊編碼成光訊號,經由光纖傳輸訊號,接收器將光訊號轉換解碼成資訊內容。

參考下圖從左至右,先利用LED固態激光器,把電訊號轉成光訊號,透過光纖傳輸後再接收,然後利用光電的二極管或是光的電晶體轉成電訊號,並輸入我們的終端設備即可。

光纖介紹:光纖傳輸方式是什麼?

實務上常使用的光電轉換器如下圖,上面標示的TX是發射、RX是接收。

光電轉換器 光電轉換器(TX、RX接口)

3.光纖材質和光纖種類有哪些?

光纖是一種由玻璃或塑膠材料所製造的纖維絲,一般在抽光纖絲的時候,會有一個光纖的預製棒,把它抽成像絲一樣。光纖線材外層會有一層保護套,把光纖的著色層剝掉後,可看到裡面主要由纖核、纖芯這兩個部分組成。

光纖線材規格(單模)

光纖線材裡面主要由纖核、纖芯這兩個部分組成。

纖核本身是不透光的,傳輸都是在纖芯,可看下圖的透明部分是沒有光的(纖核),只有在頭的部分有亮光(纖芯)。光纖材質按照纖芯的材質來分,有石英光纖、玻璃光纖、塑膠光纖、複合材料光纖等類型。

光纖線材的纖核本身是不透光的,傳輸都是在纖芯

光纖種類還可依「模態」分成單模光纖、多模光纖兩大類,模態是指光傳播的路徑。單模、多模的纖芯直徑不一樣,傳播路徑當然也不同,簡單比較如下。

光纖種類 單模光纖 多模光纖
纖芯 較小,約9μm 較大,分為62.5μm、50μm二種
纖核 125μm 125μm
傳輸路徑 只允許單一波長 允許多條路徑和波長
適用距離 通常適用於長距離 通常適用於短距離
費用 通常比多模便宜 通常費用相對較高

光纖種類:單模、多模光纖線差異

為什麼多模光纖線還區分成兩種呢?

主要和傳輸距離有關。舉例來說,假設我們在10GbE的環境,62.5/125微米(μm)的光纖就比較不適用,因為它的傳輸距離比較短,選擇50/125微米(μm)較適合。而目前實務應用上,大致以50/125微米(μm)為主流。

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結語:依需求選適合的光纖線種類效果最佳

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