Czym się różni światłowód jednomodowy od dwumodowego?

Odkąd do użytku wprowadzono światłowody, różnego rodzaju dane mogły być przekazywane zdecydowanie szybciej i bez zbędnych zakłóceń. Światłowody to nowoczesne nośniki informacji składające się z przezroczystego przewodu zbudowanego z włókna szklanego. Dane przesyłane są za pomocą fali świetlnej, a ich transfer może się odbywać z zawrotną prędkością osiągającą nawet kilka terabitów na sekundę. Stosuje się je między innymi w telekomunikacji, telewizji kablowej, medycynie i technice laserowej. W dzisiejszym wpisie przedstawimy dwa typy światłowodów i omówimy, czym dokładnie się między sobą różnią.

Czym tak dokładnie jest światłowód?

Światłowód to specjalistyczny przewód przeznaczony do transferu danych przy użyciu światła. Jest on zrobiony z włókna szklanego oraz tworzyw sztucznych. Po raz pierwszy użyto technologii światłowodowej we Włoszech już w 1977 roku, kiedy to powstał pierwszy światłowodowy ciąg komunikacyjny o długości 9 kilometrów, a już rok później pierwszy kabel światłowodowy został zastosowany w naszym kraju. Obecnie większość miejsc na całym świecie ma zagwarantowany dostęp do światłowodów.

Jak działają światłowody?

W technologii światłowodowej funkcję nośnika danych pełni fala światła emitowana przez diodę LED albo laser diodowy. Dzięki temu transfer informacji odbywa się z zawrotnymi prędkościami dochodzącymi nawet do trzech terabitów na sekundę. Kable światłowodowe są zbudowane z bardzo cienkiego rdzenia, otaczającego go płaszcza oraz warstwy ochronnej. To właśnie od krawędzi rdzenia odbija się światło. Odbity może zostać jeden promień (w światłowodach jednomodowych) lub kilka promieni (w światłowodach wielomodowych). Światło jest zamknięte wewnątrz rdzenia dzięki szczelnemu płaszczowi, który go otacza.

Wyróżniamy kilka rodzajów światłowodów ze względu na materiał, z jakiego są zrobione: półprzewodnikowe, plastikowe i szklane. Światłowody szklane gwarantują największą możliwą prędkość transferu. Z tego względu są wykorzystywane do przesyłu danych na duże odległości. Kable światłowodowe wykonane z plastiku są stosowane lokalnie, zaś światłowody półprzewodnikowe są wyposażone w półprzewodnikowy rdzeń.

Różnice między światłowodem jednomodowym a wielomodowym

Światłowody jednomodowe umożliwiają propagację jednego rodzaju modu światła na raz, a światłowody wielomodowe mogą propagować w jednym czasie wiele jego modów. Różnią się one między sobą głównie budową, długością fali, źródłem światła oraz szerokością pasma. Oto najważniejsze różnice między tymi dwoma rodzajami światłowodów:

1. Rdzeń
Światłowody jednomodowe mają rdzeń o mniejszej średnicy od światłowodów wielomodowych. Ma on zazwyczaj 9 mikrometrów, podczas gdy w światłowodach wielomodowych rdzeń ma najczęściej średnicę 50 lub 62,5 mikrometrów. Ze względu na większą średnicę rdzenia światłowody wielomodowe charakteryzują się wyższym tłumieniem. W światłowodach jednomodowych rdzeń jest bardzo wąski, więc tłumienie jest minimalne, ponieważ światło, które przechodzi przez taki kabel, nie odbija się od jego krawędzi wiele razy.

2. Źródło światła
W światłowodach wielomodowych źródłem światła są często diody LED i VCSEL. W światłowodach jednomodowych źródłem światła jest najczęściej laser albo diody laserowe.

3. Długość fali
Różne źródła światła wykorzystywane w światłowodach jednomodowych i wielomodowych powodują, że różna jest również długość fali świetlnej stosowanej w nich w roli nośnika danych. W światłowodach wielomodowych ma ona 850nm i 1300nm, a w światłowodach jednomodowych jej długość wynosi 1310nm i 1550 nm.

4. Pasmo
Przepustowość światłowodu jednomodowego jest w zasadzie nieograniczona, ponieważ jego specyficzna budowa pozwala na przejście zaledwie jednego trybu światła na raz. Przepustowość światłowodu wielomodowego ma konkretne ograniczenia i wynosi 28000 MHz*km światłowodu OM5. Wynika to z faktu, iż światłowody wielomodowe transmitują o wiele więcej wiązek (modów) światła o tej samej długości fali w jednym czasie. Podczas takiej transmisji dochodzi więc do rozmycia sygnału, przez co zmniejsza się jej zasięg, a prędkość transmisji ulega spowolnieniu.