Quali sono i tre tipi di fibra ottica?

Esistono vari modi per classificare la fibra ottica (fibra ottica). Gli standard di classificazione comuni includono la modalità di trasmissione, la distribuzione dell'indice di rifrazione, la composizione del materiale e gli scenari applicativi. Se classificati in base alla modalità di trasmissione e alle proprietà del materiale, i seguenti tre tipi sono i più comuni:
1. Classificazione per modalità di trasmissione: fibra-modale singola (SMF, fibra-modale singola)
Caratteristiche:
Diametro del nucleo estremamente sottile: il diametro del nucleo è solitamente di 8~10 μm (circa 1/10 di un capello), vicino alla lunghezza d'onda della luce.
Modalità di trasmissione singola: solo una modalità di luce (modalità fondamentale) può propagarsi in linea retta, senza dispersione di modalità e piccola distorsione del segnale.
Lunga-distanza a bassa perdita: bassa perdita (circa 0,2 dB/km), la distanza di trasmissione può raggiungere decine di chilometri o addirittura centinaia di chilometri.
Costo elevato: deve essere abbinato a una sorgente di luce laser (come un laser DFB) e i requisiti di precisione del connettore sono estremamente elevati.
Scenari applicativi:
Linee principali di comunicazione a lunga-distanza (come i cavi ottici sottomarini transoceanici), strati centrali delle reti metropolitane.
Rilevamento in fibra ottica, misurazione di precisione (come giroscopi in fibra ottica).
2. Classificazione per modalità di trasmissione: fibra multi-modalità (MMF, fibra multi-modalità)
Caratteristiche:
Diametro del nucleo grosso: il diametro del nucleo è comunemente 50 μm o 62,5 μm, consentendo la trasmissione simultanea di più modalità di luce.
Esiste la dispersione delle modalità: diverse modalità di luce hanno percorsi di trasmissione diversi, con conseguente ampliamento del segnale con la distanza (grande dispersione) e distanza di trasmissione limitata (di solito inferiore a 2 chilometri).
Basso costo: è possibile utilizzare la sorgente luminosa a LED e l'installazione del connettore è relativamente semplice.
Tipo di suddivisione (per distribuzione dell'indice di rifrazione):
Passo-indice fibra multimodale
L'indice di rifrazione del nucleo è uniforme, l'indice di rifrazione del rivestimento è basso e la luce si propaga secondo una linea spezzata di "riflessione totale", con ampia dispersione e viene utilizzata solo in scenari a breve-distanza (come le prime reti locali).
Fibra multimodale-con indice graduale
L'indice di rifrazione del nucleo diminuisce gradualmente dal centro verso il bordo, la traiettoria di trasmissione della luce è curva (simile alla messa a fuoco delle lenti) e la dispersione è significativamente ridotta. È l'attuale fibra multimodale tradizionale (come le specifiche 50/125 μm).
Scenari applicativi:
Rete locale (come rete aziendale e universitaria), interconnessione interna del data center (trasmissione ad alta-velocità a breve-distanza, come Ethernet 10G/40G).
Sensori in fibra ottica, sistemi di illuminazione e visualizzazione.
III. Classificazione per materiale: Fibra ottica plastica (POF, Plastic Optical Fiber)
Caratteristiche:
Il materiale è un polimero ad alto peso molecolare: il nucleo è solitamente polimetilmetacrilato (PMMA), il rivestimento è fluoroplastico (come il PTFE) e il diametro è relativamente spesso (comunemente 1 mm o 2 mm).
Larghezza di banda ridotta, perdita elevata: la perdita è di circa 100~500 dB/km, la distanza di trasmissione è breve (generalmente inferiore a 100 metri), ma è estremamente flessibile e ha un'eccellente resistenza alla flessione.
Basso costo: è possibile utilizzare una sorgente luminosa a LED a luce visibile e non sono necessari strumenti professionali per la connessione (come connettori a scatto-).
Scenari applicativi:
Elettrodomestici (come la trasmissione in fibra audio di audio e televisione), comunicazione interna di automobili (come sistemi di intrattenimento per auto).
Scenari a breve-distanza e-bassa velocità (come giocattoli, illuminazione decorativa e trasmissione di segnali di controllo industriale).
Altri metodi di classificazione (comprensione supplementare)
Per distribuzione dell'indice di rifrazione:
Step Index Fiber: l'indice di rifrazione del nucleo e del rivestimento cambia improvvisamente e viene utilizzato sia in modalità-singola che in modalità-multipla.
Fibra con indice graduato: l'indice di rifrazione del nucleo cambia gradualmente, utilizzato principalmente nella fibra ottica multi-modalità per ridurre la dispersione.
Per materiale:
Fibra ottica al quarzo: il nucleo è costituito da silice ad elevata{0}}purezza (SiO₂), che è la corrente principale nel campo delle comunicazioni (single-mode/multi-mode si basano su questo).
Fibra ottica di vetro: il nucleo è un vetro speciale (come il vetro al fluoruro), utilizzato per la trasmissione della luce infrarossa (come trattamenti medici, chirurgia laser).
Per scenario applicativo:
Fibra ottica di comunicazione: utilizzata per la trasmissione dei dati (come mono-modalità, multi-modalità).
Fibra ottica speciale: utilizzata per funzioni speciali (come fibra di mantenimento della polarizzazione-, fibra di cristallo fotonico, reticolo di fibra, ecc.).
Riepilogo: Confronto di tre tipiche fibre ottiche
Tipo Materiale del nucleo Gamma del diametro del nucleo Distanza di trasmissione Scenari applicativi tipici
Fibra ottica-modale monomodale Vetro al quarzo 8~10 μm Decine di chilometri Comunicazione a lunga-distanza, rete dorsale
Fibra ottica multimodale Vetro al quarzo 50/62,5 μm Da centinaia di metri a 2 chilometri Rete locale, data center interconnessione a breve-distanza
Fibra ottica plastica Polimero ad alto peso molecolare 1~2 mm Da decine di metri a 100 metri Elettrodomestici, automobili, scenari a bassa-velocità e a breve-distanza
In base alle esigenze specifiche, quando si sceglie il tipo di fibra ottica, è necessario considerare in modo globale fattori quali la distanza di trasmissione, i requisiti di larghezza di banda, il costo e l'adattabilità ambientale. Ad esempio, la fibra ottica mono-modale è preferita per le reti dorsali a lunga-distanza, mentre la fibra ottica in plastica è più adatta per le apparecchiature audio e video domestiche.