Что такое оптоволокно? Особенности, виды, преимущества, рекорды скорости

За последние десятилетия телекоммуникационные технологии шагнули далеко вперед. Компьютеры и интернет появились практически в каждом доме. И если в начале 2000 годов скорость интернета в 2 Мбит/с была большой роскошью, то в настоящее время уже никого не удивишь скоростью 500 Мбит/с.

Такой огромный прорыв в скорости передачи данных стал возможен благодаря активному внедрению волоконно-оптических линий связи. На сегодняшний день подключение интернета по оптоволокну доступно практически во всех уголках страны.

Оптоволоконный кабель (оптоволокно, "оптика", оптический кабель) - большинство пользователей интернета слышали и сталкивались с этим понятием. Но многие, наверняка, не вдавались в подробности, что это за кабель, из чего он состоит, каких бывает видов, в чем его особенности и преимущества.
В данной статье мы постараемся максимально подробно и доступным языком рассказать об оптоволоконном кабеле.

Оптоволоконный (волоконно-оптический) кабель - это кабель, в основе конструкции которого находятся тончайшие нити (волокна) из кварцевого стекла. В отличие от обычного медного кабеля, где информация передается через электрический сигнал, в оптоволоконном кабеле передача данных обеспечивается световыми сигналами за счет полного отражения.

Самый первый волоконно-оптический кабель был разработан и изготовлен в 1970 г. компанией Corning Glass Company. На тот момент это был фантастический результат - получить оптоволокно с затуханием (потерей мощности сигнала) 17 дБ/км.
Но на этом разработчики не остановились, и уже в 1978 г. был изготовлен оптоволоконный кабель с затуханием 0,2 дБ/км.
В России первая волоконно-оптическая линия связи была проложена в 1977 году в Зеленограде. Для ее эксплуатации использовался оптический кабель, разработанный и изготовленный Особым конструкторским бюро кабельной промышленности.

Что же представляет из себя конструкция оптоволокна?

В центре кабеля расположен осевой стержень из стеклопластика, покрытый оболочкой. Основное назначение стержня - придание кабелю жесткости.
Оптические волокна (нити) изготавливают из кварцевого стекла или пластика, в основном имеют диаметр 125 микрон (примерно с человеческий волос). Количество таких волокон в кабеле может варьироваться от 2 до 144 (в зависимости от вида кабеля).
Пучок оптических нитей помещается в пластиковую оболочку (модуль). Если нитей много, то модулей может быть несколько. Данные модули служат для защиты оптоволокна от внешних повреждений.
Полиэтиленовая пленка и оболочка служат дополнительной защитой пластиковых модулей (от трения, от влаги).
Броня (армирование) может изготавливаться из стали или кевлара, в зависимости от назначения кабеля.
Внешняя оболочка является самым первым уровнем защиты, изготавливается из плотного полиэтилена.

Виды оптоволоконного кабеля.

Одномодовый. Кабель с малым диаметром сердцевины (примерно 9 мкм). Световой сигнал в одномодовом кабеле проходит только по одной траектории ("моде") прямолинейно. Такой тип кабеля способен обеспечить повышенную дальность передачи сигнала ( до 240 км.) и лучшую пропускную способность (до 200 Тбит/с). Применяется в магистральных, трансатлантических, провайдерских линиях связи.

Многомодовый. Кабель с диаметром сердцевины в пределах 50-60 мкм. В многомодовом кабеле проходят несколько независимых световых сигналов по разным траекториям. Пропускная способность такого кабеля в разы ниже, чем в одномодовом - до 2,5 Гбит/с. Передача сигнала через многомодовый кабель возможна на расстоянии до 2 км. Применяется в непротяженных линиях связи.

Преимущества оптоволоконного кабеля.

• Максимально высокая скорость передачи данных.
• Независимость от электромагнитных помех.
• Минимальные задержки сигнала.
• Безопасность информационных данных.
• Долговечность (при условии правильной эксплуатации кабеля).
• Передача данных на большие расстояния.

Благодаря появлению оптоволоконного кабеля интернет стал более быстрым и доступным. У современных пользователей сети появилась возможность подключаться к интернету с фантастической скоростью - до 1Гбит/с. И это далеко не предел для будущих возможностей. Ученые и разработчики не собираются останавливаться на достигнутых результатах в сфере оптических технологий.

Так, в начале 2021 года был побит абсолютный рекорд по скорости передачи данных по волоконно-оптическому кабелю. Японские ученые из Национального Института информационных и коммуникационных технологий в Токио создали оптоволокно с ошеломительными параметрами. Во время тестирования скорость нового кабеля достигла максимального значения в 319 Тбит/с на расстоянии 3000 км. Это почти в 2 раза быстрее предыдущего рекорда скорости. Такого результата удалось достичь благодаря увеличению числа оптических волокон в кабеле, а также добавлению в состав волокон редких металлов - эрбия и тулия. Стоит отметить тот факт, что разработанный японскими инженерами кабель имеет диаметр стандартного оптического кабеля. Это позволит в будущем достаточно просто внедрить новую технологию в существующую оптоволоконную инфраструктуру.