Что именно измеряют у оптоволокна
В центре обычного стеклянного волокна находится сердцевина, по-английски core. Её окружает стеклянная оптическая оболочка, cladding. Это две области стекла с разными оптическими свойствами. Оболочка имеет меньший показатель преломления, и благодаря этому различию свет направляется вдоль сердцевины. Такое устройство описывает Corning в объяснении принципа работы волокна.
Диаметр по оболочке охватывает всю стеклянную часть вместе с сердцевиной. Если в паспорте написано cladding diameter, речь о размере от одной внешней границы стекла до противоположной. Сердцевину не нужно прибавлять к этому числу: она уже внутри.
Поверх стекла находится защитное покрытие, coating. В справочнике Fiber Optic Association, или FOA, описано полимерное покрытие, которое защищает стеклянное волокно от повреждений и влаги. В некоторых конструкциях поверх него добавляют плотный буфер, tight buffer; FOA приводит пример волокна с буфером 900 мкм. Кабель включает волокно или несколько волокон, защитные элементы и наружную оболочку. Это разные уровни конструкции. Справочник FOA о кабелях.
Русское слово «оболочка» может обозначать как cladding, так и наружную оболочку кабеля. Поэтому при чтении переведённого паспорта полезно сверяться с английским названием поля. Принцип передачи сигнала подробнее разобран в статье «Как свет передаёт данные».
Толщина оптоволокна в мкм и мм
Микрометр, сокращённо мкм, составляет одну тысячную миллиметра. В зарубежных документах встречаются обозначения µm и μm. «Микрон» означает ту же единицу. Соотношение следует из приставок «милли» и «микро» в таблице единиц NIST.
| Размер в микрометрах | Тот же размер в миллиметрах |
|---|---|
| 125 мкм | 0,125 мм |
| 242 мкм | 0,242 мм |
| 250 мкм | 0,25 мм |
| 900 мкм | 0,9 мм |
Для перевода мкм в мм разделите число на тысячу. При обратном переводе умножьте на тысячу. Так, записи «0,25 мм» и «250 мкм» совпадают по размеру, но название измеряемого слоя всё равно нужно проверить.
Отдельная путаница связана со словом «толщина». В разговоре им часто заменяют наружный диаметр нити. В описании покрытия толщина может означать расстояние от поверхности стекла до внешнего края полимера с одной стороны.
У идеального круглого сечения с общим центром слоёв это половина разности наружного и внутреннего диаметров. Поэтому строка coating diameter 250 мкм не означает, что на стекло нанесён слой толщиной 250 мкм. В ней указан полный поперечный размер покрытой нити.
Один паспорт, четыре геометрических размера
В паспорте кабеля Corning 001ZBB-32125A2G размеры разнесены по отдельным строкам. Этот пример удобен для чтения характеристик; его значения относятся к указанному изделию.
| Поле изготовителя | Что измерено | Значение |
|---|---|---|
| Fiber Core Diameter | Сердцевина | 8,2 мкм |
| Cladding diameter | Стекло по внешней границе оптической оболочки | 125 мкм |
| Coating diameter | Волокно вместе с покрытием | 242 мкм |
| Nominal Outer Diameter | Готовый кабель снаружи | 5 мм |
Эти числа не складывают. Каждое следующее геометрическое измерение охватывает внутренние части. Похожая запись размеров может стоять в другом паспорте с другими значениями, поэтому переносить числа из этой таблицы на любое оптоволокно нельзя.
Если в описании одного предложения вы видите 125 мкм, а другого 242 мкм, из этого ещё не следует, что стекло у второго толще. Сначала нужно сопоставить поля: возможно, продавцы указали разные границы измерения. Если названий нет, сравнение пока невозможно.
Почему MFD стоит отдельно
Диаметр модового поля характеризует поперечный размер распределения оптической мощности. Часть светового поля находится за пределами сердцевины, в оболочке. Поэтому MFD и диаметр сердцевины описывают разные вещи. Это различие прямо раскрыто в словаре Corning.
В приведённом выше паспорте MFD составляет 9,2 мкм при длине волны 1310 нм и 10,4 мкм при 1550 нм. Геометрический диаметр сердцевины при этом указан отдельной строкой: 8,2 мкм. Изменение MFD не означает, что стеклянная нить расширяется при смене света. Меняется пространственное распределение поля.
Значение MFD нужно читать вместе с длиной волны. Сравнение двух чисел без этого условия может свести в одну строку разные характеристики. Что означают сами длины волн, объясняет материал «1310 и 1550 нм».
На рисунке модовое поле можно показать мягким световым пятном. Его край не следует рисовать как ещё одну границу материала: внутри волокна нет отдельного слоя с названием MFD.
Как читать 50/125 и 9/125
В обозначении 50/125 первая величина относится к диаметру сердцевины, вторая к наружному диаметру стеклянной оболочки; обе записаны в микрометрах. Например, у волокна Fibercore GIMMSC(50/125) изготовитель указывает номинальную сердцевину 50 мкм и оболочку 125 мкм. Покрытие приведено в отдельном поле.
В справочнике FOA о типах волокон встречается и 62,5/125. Запись читается так же: сердцевина 62,5 мкм, оболочка 125 мкм. Это два размера одного сечения, а не дробь, которую нужно вычислить.
Там же FOA использует краткое обозначение 9/125 для одномодового волокна. Его достаточно для общего знакомства с типом, но точную геометрию конкретного изделия лучше искать в паспорте. Число 9 в краткой записи не заменяет отдельную спецификацию MFD с длиной волны. Пример Corning выше показывает, почему похожие числа нельзя автоматически считать одним параметром.
Что сверить перед покупкой
Для сравнения двух предложений выпишите одинаковые поля из обоих паспортов. Проверка начинается с четырёх вопросов.
- Что продаётся: покрытое волокно, волокно в дополнительном буфере или готовый кабель?
- К какой границе относится указанный диаметр: core, cladding, coating, buffer или outer diameter?
- Совпадают ли единицы, и указаны ли рядом с номинальным размером допустимые отклонения?
- Если сравнивается MFD, совпадает ли длина волны, для которой приведены значения?
Пустую ячейку оставьте пустой до ответа поставщика. Например, внешний диаметр кабеля не позволяет восстановить диаметр сердцевины, а размер покрытия не заменяет строку cladding. Одинаковый наружный размер также не подтверждает совместимость изделий. Для такого вывода нужны требования к их применению и остальные характеристики.
Частые вопросы
Какая толщина правильная: 125 или 250 мкм?
Оба значения могут относиться к одной нити: первое к стеклянной части, второе к волокну с покрытием. Но это нужно подтвердить названиями строк паспорта. Само число без названия слоя оставляет вопрос открытым.
Диаметр покрытия включает стекло внутри?
Да. Coating diameter обозначает наружный диаметр покрытого волокна. Радиальная толщина самого полимера меньше этого значения; это другое измерение. При сравнении паспортов не смешивайте строку диаметра со строкой толщины слоя.
Волокно 900 мкм содержит стекло такого диаметра?
В конструкции с плотным буфером, описанной FOA, 900 мкм относится к буферизованному волокну. Внутри остаются покрытие и стеклянная часть меньшего размера. По одной цифре 900 мкм без названия поля нельзя определять устройство другого изделия.
Почему у одного волокна указаны два значения MFD?
Их могут приводить для разных длин волн. MFD характеризует световое поле, распределение которого зависит от длины волны. Это не два размера стеклянной сердцевины. Смотрите условие измерения рядом с каждым значением.
Можно ли выбрать волокно только по наружному диаметру?
Так можно сопоставить один габарит. Для выбора изделия этого недостаточно: одинаковые размеры не дают полной информации о его оптических свойствах и конструкции. Запросите паспорт и сравнивайте каждую характеристику в одноимённых строках.
Как уточнить размер у поставщика
Если в карточке указана только толщина оптоволокна, отправьте короткий запрос: «Уточните, какой слой измерен в указанном диаметре, и пришлите паспорт с размерами стеклянной оболочки и покрытия. Если приведён MFD, укажите длину волны».
Когда размеры понятны, проверьте обозначение типа волокна. В статье о маркировке G.657.A2 разобрано, какие сведения искать в стандарте, а какие в паспорте изделия.