Kabel światłowodowy – pigułka wiedzy: rodzaje i budowa światłowodu

Dodano: 2020 11 14, Sat


Kabel światłowodowy – OnninenŚwiatłowód to technologia przyszłości. W Polsce największa sieć światłowodowa należy do Orange, a jej długość wynosi ponad 100 tysięcy kilometrów. Od kilku lat popyt na usługi światłowodowe cały czas wzrasta, dlatego warto zapoznać się jak wygląda praca ze światłowodem, jakie są jego rodzaje i jak wygląda jego budowa. Praktyczne wykorzystywanie światłowodów podczas prac instalacyjnych  wymaga większej wiedzy technicznej oraz precyzji niż ma to miejsce podczas prac związanych ze standardowymi skrętkami.

Zaczynasz pracę ze światłowodami? Ten artykuł jest dla Ciebie!
Po przeczytaniu będziesz wiedzieć:

  • jakie są rodzaje i budowa kabli światłowodowych
  • jakie są sposoby oznaczania światłowodów i jakie są systemy ich znakowania

Czego szukasz?

Zobacz kable światłowodowe w Onninen

Rodzaje światłowodów

Światłowodowe medium transmisyjne opiera się na strukturze modowej gdzie medium transmisyjnym jest światło . Światłowody mogą być także kategoryzowane na podstawie geometrii włókien i rozkładu współczynnika załamania. Na rynku istnieją światłowody jednomodowe oraz wielomodowe, które różnią się między sobą m.in. grubością szklanego rdzenia odpowiedzialnego za parametry transferu informacji.

Światłowód jednomodowy

Światłowody jednomodowe składają się z rdzenia o średnicy ok. 9 +/- 2 µm, który charakteryzuje się skokową zmianę współczynnika załamania światła. Płaszcz światłowodu jest znormalizowany i jego średnica wynosi 125 µm. Światłowody jednomodowe ulegają niskiej dyspersji  międzymodowej, co powoduje powstawanie niewielkich zakłóceń. Przebieg fali świetlnej przebiega niemal równolegle do osi światłowodu, docierając do końca włókna w modzie podstawowym.

Dzięki możliowści zastosowania wielu protokołów jednocześnie, niskiej tłumienności, małej średnicy rdzenia w którym przenoszony jest tylko jeden mod światła, włókna jednomodowe doskonale sprawdzają się do transferu informacji na dalekie dystanse – nawet do 120 km bez potrzeby stosowania repeatera regenerującego sygnał. Włókna jednomodowe pozwalają na transmisję sygnału w technologii xWDM (przepływ na poziomie Tb/s). Wyróżnia się cztery podstawowe rodzaje włókien światłowodowych w światłowodach jednomodowych.

Rodzaje włókien

Rodzaj włókna Opis
G.552D (SM2) Włókna z nieprzesuniętą dyspersją. Jedne z popularniejszych włókien o standardowym promieniu gięcia 30 mm. Dostosowane do transmisji fal świetlnych o długości 1310 – 1550 nm.
G.657A1 (S7A1) Włókna o 2-krotnie zmniejszonym promieniu gięcia. Są to włókna o dwukrotnie zmniejszonym promieniu gięcia względem włókien standardowych SM (15 mm). Są z nimi kompatybilne.
G.657A2 (S7A2) Włókna o 3-krotnie zmniejszonym promieniu gięcia. Są to włókna z promieniem gięcia na poziomie 10 mm. Są kompatybilne z włóknami jednomodowymi SM2.
G.657B3 (S7B3)

Włókna o 4-krotnie zmniejszonym promieniu gięcia do 7,5 mm. Ze względu na swoją o wiele mniejszą średnicę pola modowego nie są kompatybilne z włóknami jednomodowymi SM2.

Światłowód wielomodowy

Światłowody wielomodowe wyposażone są w o wiele większy rdzeń, którego średnica mierzy 50 µm (stare konstrukcje OM1 mierzyły nawet średnice 62,5 µm). Średnica ich płaszcza jest znormalizowana i najczęściej wynosi – podobnie jak w światłowodach jednomodowych – 125 µm. Transmisja sygnału o tej samej długości fali w światłowodach wielomodowych polega na jego rozpraszaniu pomiędzy wieloma modami, których prędkość względem falowodu może być różna, prowadząc do ograniczenia prędkości albo dystansu transmisji.

Spowodowane jest to zniekształceniem impulsu fal. Światłowody wielomodowe pozwalają na efektywną transmisję sygnału do odległości ok. 2 km (zależnie od jakości i klasy sprzętu optycznego. Powyżej tej odległości konieczne jest stosowanie repeaterów sygnału. Światłowody wielomodowe składają się aktualnie z trzech podstawowych rodzajów włókien.

Rodzaje włókien

Rodzaj włókna Opis
OM4 50/125 Flex Włókna OM4 używane są z modułami SFP i kompatybilne z laserami typu VCSEL o długości fali 850 nm.
OM3 50/125 Flex Włókna OM3 podlegają dyspersji, transmitują fale o długości 850 i 1300 nm. Przeznaczone są do krótkich transmisji (m.in. w obrębie jednego obiektu budowlanego).
OM2 50/125 Włókna OM2, podobnie jak starej konstrukcji włókna OM1, przesyłają fale o długości 850 i 1300 nm oraz przeznaczone są do transmisji na krótkie dystanse.

Budowa światłowodu Budowa światłowodu - Onninen

Światłowody składają się z trzech podstawowych elementów: rdzenia, płaszcza i pokrycia.

Rdzeń światłowodu

Rdzeń światłowodu to kluczowy element roboczy, który umożliwia transmisję fali świetlnej. Rdzeń w kablach światłowodowych wykonywany jest z materiałów krystalicznych, kwarcu, szkła lub polimerów.

Płaszcz światłowodu

Płaszcz światłowodu jest najważniejszą ochroną rdzenia i stanowi barierę dla transmitowanej fali świetlnej, zapewniając próg załamania światła.

Pokrycie światłowodu

Pokrycie światłowodu to najbardziej zewnętrzna warstwa kabla. Ten element służy do ochrony wnętrza światłowodu przed uszkodzeniami mechanicznymi i mikropęknięciami, które mogłyby powstać podczas  instalacji czy transportu kabli.Pokrycie światłowodu wykonywane jest zwykle z  polietylenów, polwinitów lub poliamidów odpornych na działanie wilgoci, skrajnych tempertur i UV. Wykonane jest w kilkuwarstwowej konstrukcji, co amortyzuje kabel i pozwala efektywniej absorbować energię kinetyczną.

Zobacz kable światłowodowe w Onninen

Znakowanie kabli światłowodowych na powłoce zewnętrznej

Ze względu na duże zróżnicowanie rodzajów, budowy czy pochodzenia producenta kabli światłowodowych, niezbędne jest stosowanie odpowiedniej nomenklatury pozwalającej na określenie rodzaju i parametrów kabla. Największym problemem komplikującym oznaczanie kabli światłowodowych jest stosowanie trzech odmiennych systemów znakowania kabli światłowodowych.

W Polsce, jak i w Europie, najpowszechniej stosowanym systemem oznaczania kabli światłowodowych jest system europejski, chociaż niezmiennie w Polsce wciąż stosuje się system polski.

Oznaczenia kabli światłowodowych nanoszone są na poszycie zewnętrzne, a ich prawidłowe rozpoznawanie i dekodowanie ma kluczowe znaczenie dla jakości sporządzanej dokumentacji technicznej, efektywności  procesu projektowego oraz bezpieczeństwa i wydajności robót instalatorskich.

Oznaczenia kabli światłowodowych dostarczają informacji dotyczących: typ konstrukcji kabla, rodzaju uszczelnienia, rodzaju materiałów poszyć zewnętrznych, rodzaju i ilości włókien wewnątrz kabla, a także parametrów wytrzymałościowych kabla. Oznaczenia nanoszone są w odstępach  1 metra. Poza tym na zewnętrznym poszyciu kabla światłowodowego znajdziemy nazwę producenta, długość od początku odcinka (w metrach), a także dodatkowe symbole związane z przeznaczeniem kabla.

Istotnym problemem w znakowaniu kabli światłowodowych jest odmienność znakowania producenta od znakowań przyjętych przez dany system nomenklaturowy, co nierzadko może wprowadzić w błąd - zmylić projektanta, wykonawcę czy inwestora. W jaki sposób sobie z tym poradzić? Należy zawsze zwracać uwagę na szyk kodowania, pamiętając, że w przypadku niektórych kabli w oznaczeniu może brakować niektórych symboli związanych z budową kabla.

Podobnie problem ten można rozwiązać w przypadku pozostałych rodzajów kabli i przewodów.  Sprawdź nasz artykuł.

Oznaczenia kabli światłowodowych

Ze względu na aktualne normy, wytyczne i wymagania, poniżej opisujemy oznaczenie kabli światłowodowych zgodne ze znakowaniem europejskim.

Pozycja w kodzie kabla Oznaczenie (EU) Opis
Przeznaczenie kabla
1
A zewnętrzny
I wewnętrzny, zewnętrzny
U, I/A wewnętrzno-zewnętrzny
S samonośny ósemkowy
ADDS samonośny osiowy
Materiał 1. i 2. powłoki zewnętrznej
2 i 3 - polietylenowa
Y polwinitowa 
Q poliuretanowa
V poliamidowa
N bezhalogenowa niepalna
Xz polietylenowa z zabezpieczeniem przeciwwilgociowym
Xn polietylnenowa niepalna
Yn polwinitowa niepalna
Symbol kabla
4 OTK optotelekomunikacyjny
OTKG optotelekomunikacyjny górniczy
Rodzaj ośrodka
5
r rozetowy
d tubowy żelowany
S z tubą półścisłą albo ścisłą
tm z mikrotubą
ts tubowy z uszczelnieniem suchym
rs rozetowy z uszczelnieniem suchym
tc z tubą centralną
Przewodność elektryczna
6
d dielektryczny
Wzmocnienie
7
D wzmocniony obwód
Pancerz
8
Fo drut stalowy
Ft taśma stalowa pofałdowana karbonowana
Ftl taśma stalowa lakierowana
Kabel płaski
9
p kabel płaski
Rodzaj włókien
11
J, Jm Włókno jednomodowe z nieprzesuniętą dyspersją
Jp Włókno SM z przesuniętą dyspersją
Jn Włókno SM z niezerową dyspersją
G Włókno wielomodowe gradientowe
Dopuszczalna siła naciągu
12
(liczba) kN np. 5kN naciągu

Przykładowo - zgodnie z nomenklaturą europejską,  kabel optyczny A-YOTGKtm 8J oznacza, że mamy do czynienia z kablem zewnętrznym (A-), w powłoce polwinitowej (Y), optokomunikacyjnym górniczym (OTG) z mikrotubą (tm) o 8 włóknach jednomodowych z nieprzesuniętą dyspersją.

Przeczytaj jak instalować kable światłowodowe