Какого происхождения бывают волокна

Что такое волокна? На какие группы их делят? Приведите примеры и расскажите о значении конкретных представителей каждой группы.

Волокна – это полимеры линейного строения, которые пригодны для изготовления текстильных материалов (нитей, жгутов, тканей).

Волокна делятся на природные (растительные и животные) и химические (искусственные и синтетические).

Природные волокна

К волокнам растительного происхождения, например, относятся хлопковое, льняное, лубяное волокна. Хлопок применяется в производстве тканей, трикотажа, нитей, ваты. Льняное волокно применяют для изготовления бельевых, платьевых, декоративных тканей, бумаги. Лубяные волокна используют в производстве мешков, канатов, верёвок.

К волокнам животного происхождения, например, относятся натуральная шерсть и натуральный шёлк. Натуральная шерсть применяется для изготовления тканей бытового и технического назначения, трикотажа, валяльно‑войлочных изделий (войлок, валенки). Натуральный шёлк применяют для изготовления тканей – бархата, атласа, газа и др.

Искусственное и синтетическое волокно – это одно и то же?

Химические волокна

К искусственным волокнам, например, относятся вискозное и ацетатное волокна. Вискозное волокно имеет используется для производства текстильных тканей. Ацетатное волокно применяется в производстве подкладочных и платяных тканей.

К синтетическим волокнам, например, относятся капрон и лавсан. Капрон используют в производстве канатов, рыболовных сетей, гитарных струн, фильтров, чулков. Лавсан применяется в производстве кордных материалов, технических тканей для шлангов и транспортеров.

Источник: gomolog.ru

Виды волокон

Волокна являются основой всех современных тканей и материалов. Они различаются по химическому составу, свойствам, строению (структуре).

Классифицируются волокна по двум основным признакам:

• способу получения изделия;
• химическому составу.

С учетом основных классификационных признаков волокна делятся на химические и натуральные. Каждая группа обладает своими преимуществами, особенностями применения и эксплуатационными характеристиками.

Натуральные волокна

К этой категории волокон относятся материалы природного происхождения (минерального, животного, растительного). Самыми известными являются шелк, шерсть, лен и хлопок. Шерстяные и шелковые волокна имеют животное происхождение. Шерсть представляет собой волосяной покров верблюдов, коз, овец и т.д.

Отличительной особенностью сырья является неоднородность (в состав входит 4 типа волокон: пух, переходный волос, ость, мертвый волос), высокая степень первоначального загрязнения. Шерсть, прежде чем попасть в текстильное производство, проходит несколько стадий обработки, включая сортировку, разрыхление, трепание, стирку, сушку.

Шелк производится шелковичным червем (шелкопрядом). Сырье представляет собой тончайшую коконную нить из двух склеенных серицином шелковин. Особенностью волокон шелка является чувствительность к ультрафиолету. Растительные материалы хлопок и лен изготавливаются из хлопка-сырца и льняного стебля соответственно. Сырье проходит множество стадий обработки, прежде чем принимает привычный вид нитей или полотна.

Химические волокна

Химические волокна изготавливаются в условиях производства. Их получают из высокомолекулярных соединений природного происхождения (кератина, фиброина, целлюлозы). Синтетические волокна изготавливают из метана, ацетилена, этилена, фенола, других низкомолекулярных соединений. В процессе их производства инициируются реакции поликонденсации и полимеризации.

Из искусственных волокон наиболее известны следующие виды:

• вискоза, мягкая, яркая, гигроскопичная, глянцевая;
• полиамиды (энант, анид, капрон), прочные на растяжение и разрыв;
• полиэфиры (лавсан), обладающие высокой упругостью;
• полиакрилонитрилы (нитрон), мягкие, прочные, превосходящие по теплозащите натуральную шерсть;
• полиуретаны (спандекс) с разрывным удлинением до 800% и низкой гигроскопичностью.

Купить волокна, а также узнать стоимость и возможность доставки вы можете, позвонив по телефонам:
+7 (495) 505 — 6773,
+7 (495) 505 — 6772,
или заполнить форму заявки ниже.

Источник: intraros-fibers.com

Натуральные волокна: как получить, происхождение и свойства

• Происхождение натуральных волокон
• Свойства натуральных волокон
• Лубяное сырье
• Процесс получения сырья
• Другие культуры
• Шелк

Натуральные волокна (хлопок , лен и прочие) являются основным сырьем для отечественной текстильной промышленности. Их изготавливают из различных природных продуктов.

Происхождение натуральных волокон

Сырье, повторимся, получают из различных продуктов. В зависимости от материала волокна отличаются друг от друга качеством, внешним видом, прочими характеристиками. При этом существует категория наиболее часто используемого сырья.

В текстильной промышленности на первом месте по применению находятся натуральные растительные волокна . Их характеристики зависят от особенностей культур, из которых изготавливается сырье. Кроме этого, используются натуральные волокна животного происхождения. К ним относят, например, шерсть, шелк.

Свойства натуральных волокон

Как выше было сказано, характеристики сырья зависят от особенностей продуктов, из которых его получают. Наиболее распространенными являются хлопковые волокна. Их получают из специально выращиваемой культуры. Хлопчатник возделывается более чем в 50 странах. Он представляет собой многолетнюю теплолюбивую культуру.

Выглядит растение в виде кустарника, высота которого от одного метра и больше. Ежегодно после цветения на культуре образуются плоды. Они представлены в виде коробочек с семенами. Их покрывает от 7 до 15 тыс. волосков. Они и являются хлопковыми волокнами.

Длина волосков находится в пределах 12-60 мм. Чем они длиннее, тем качественнее пряжа и ткани. Из натуральных волокон вырабатывается текстиль, который легко поддается окрашиванию и другой обработке. Как правило, исходное сырье для промышленности имеет белый или бурый цвет. Между тем, в настоящее время технологии культивирования позволяют получать цветные натуральные волокна.

Лубяное сырье

Натуральные волокна получают из стеблей и листьев разных культур. К ним, например, относят джут, лен, крапиву и прочие. Самыми тонкими, гибкими и мягкими считаются льняные натуральные волокна . Из них сначала создается пряжа. Из нее впоследствии производят прочные и мягкие ткани. Лен бывает нескольких видов. Длина волокон зависит от высоты стебля.

Самым ценным в промышленном смысле считается лен-долгунец. Его стебли могут достигать в высоту 0.8-1 м. Низкокачественные натуральные волокна дает лен-кудряш.

Процесс получения сырья

Созревшие льняные стебли выдергиваются вместе с корнями. Это необходимо для сохранения длины волокон. Данный процесс получил название «теребление». Раньше оно осуществлялось вручную. В настоящее время на полях работают специальные комбайны.

На льномолотилках осуществляется освобождение стеблей от семян. Полученную соломку вымачивают в специальных бассейнах или других водоемах. Часть льняного стебля составляет луб. Он располагается под корой. В виде тонких связок в нем находятся волокна.

Их выделение из стеблей производится на специальных заводах. На предприятиях используется особая технология отделения волокон от коры и последующей их обработки. Вымоченные стебли сушатся. Затем их мнут и треплют. После этого натуральные волокна отбеливают, поскольку они имеют светло-желтый, переходящий в стальной, цвет.

Другие культуры

Волокна прочих растений грубые и жесткие. Они используются преимущественно при изготовлении веревок, холста, мешковины, канатов и пр. К примеру, конопляное волокно – материал натуральный и похож на льняное по многим признакам. Однако оно не такое мягкое. В этой связи его используют, как правило, при производстве парусины, мешковины, шпагата, канатов.

Лубяные натуральные волокна получают не только из стеблей. В качестве сырья, например, могут выступать и листья.

Шелк

Для его производства используются волокна, которые получают из коконов шелкопряда. Они образуются на определенной стадии развития гусениц. Они сплетают кокон, представляющий собой продолговатую оболочку яйцеобразной формы. Он состоит из тончайшего волокна, которое переплетено в 40-50 слоев. Нить образуется следующим образом.

На головке чуть ниже рта гусеницы располагается два отверстия. Из них выделяется густая жидкость, которая в воздухе застывает. Ее образование осуществляется постоянно. В результате образуется 2 нити, которые склеиваются серицином. Это специальное вещество, которое также выделяется гусеницей.

В итоге создается одна нить, которая и идет на плетение кокона.

Промышленная обработка

Цвет кокона зависит от вида шелкопряда. Они бывают красновато-желтого, белого, желтоватого цвета. Выводят и другие виды шелкопрядов, которые плетут нежно-розовые, зеленые, голубые коконы. Следует, однако, сказать, что естественный цвет нитей не отличается устойчивостью. Кроме этого, цветные волокна впоследствии могут осложнить процесс окрашивания.

Перед последующим использованием в промышленности коконы отбеливают.

Для получения волокон высокого качества коконы подвергаются обработке паром либо горячим воздухом. Куколки, находящиеся в них, умерщвляются, а чтобы предотвратить разложение, их подвергают сушке. Если этого не сделать, то насекомое превратится в бабочку и начнет выбираться из кокона.

Соответственно, он будет подвергаться механическим разрушениям, что негативно сказывается на качестве нитей. Прежде чем начать сматывание волокон, коконы помещаются в бассейны, наполненные горячей водой. Затем их обрабатывают паром и щелочными растворами. Это необходимо для размягчения серицина. Один кокон дает порядка 400-1200 м нити.

Однако она очень тонкая. Поэтому волокна от 3 до 30 коконов соединяются в одно.

Шерсть

Какие еще используются в промышленности натуральные волокна? Животные дают промышленности и шерсть. Она также подвергается обработке для получения нитей. Шерсть обладает разнообразными качествами и характеристиками. Отличия присутствуют в волокнах одного животного разных видов.

К примеру, из овечьей шерсти большую ценность представляет та, которую получают с тонкорунных и полутонкорунных овец. В процессе стрижки волосяной покров снимается сплошным пластом. Руно неодинаково по своему качеству. Наиболее ценные волокна располагаются на спине, животе, лопатках. На ногах и задней части шерсть грубая.

Однако самым качественным и ценным считается пух. Его волокна гибкие, упругие и тонкие. Качество шерсти во многом зависит от времени стрижки. Мягче будут волокна, полученные в весеннее время. В них присутствует большое количество пуха.

Осенью его почти нет в шерсти. Поэтому такие волокна жесткие. Однако при этом осенняя шерсть чище весенней. Среди волокон различают:

1. Ость – толстое волокно.
2. Переходный волос. По своим характеристикам он занимает промежуточное место между остью и пухом.
3. «Мертвый» волос. Он представлен в виде жестких и малопрочных волокон.

Особенности обработки

Свойства пряжи будут зависеть от качества волокон, которые использовались для ее получения. Лучшие сорта изготавливаются из пуха. Качество волокон определяют не только по их прочности, мягкости, тонине, но и длине. Она, в свою очередь, будет зависеть от породы овец. Длина шерсти может достигать 180-200 мм.

Сырье всегда подвергается первичной обработке. Она включает в себя сортировку, очистку от мусора (комков земли, репейника и пр.). Затем производится отрепление, рыхление. После этого шерсть промывается и высушивается. Сортировка осуществляется вручную. Руно раскладывают на специальных столах.

Здесь его разделяют на части. В соответствии с определенными нормами качества подбирается шерсть в партии. Промывка производится специальными составами с добавлением моющих средств. Это необходимо для удаления частиц жира.

Химическое сырье

С развитием технологий возникла возможность производить искусственные и синтетические волокна. В качестве основной причины использования химии при получении сырья называют высокий спрос на текстиль. Имеющиеся ресурсы натурального материала не могли удовлетворить потребности населения. Получение искусственного сырья осуществляется с использованием природных полимеров.

К ним, в частности, относят хлопковую, древесную и другую целлюлозу, молочные белки и пр. Эти вещества подвергаются химической обработке азотной, серной, уксусной кислотами, ацетоном, едким натром и так далее. В результате получают вискозу, нитрошелк, ацетатный, медно-аммиачный шелк.

Синтетическое сырье

Их получают при обработке разных продуктов. Среди них: нефть и уголь, попутные и природные газы, отходы сельскохозяйственного и целлюлозно-бумажного производства. Из веществ выделяют высокомолекулярные смолы. Они и выступают в качестве исходного материала для получения синтетического сырья. Обработка и переработка смол осуществляется по особой, достаточно сложной технологии.

Среди синтетических волокон наибольшее распространение получили нейлон, лавсан, капрон, милан, полихлорвинил и прочие. Химическому сырью заранее придаются определенные качественные характеристики. В частности, оно отличается прочностью, устойчивостью к влаге, краске и пр.

Смешанное сырье

Химические и натуральные волокна, о которых сказано выше, представляют собой однородные материалы. Между тем, сегодня все большую популярность приобретает смешение сырья. Внедрение новых технологий в текстильное производство дает широкие возможности для получения огромного ассортимента пряжи.

Смешиваться могут натуральные волокна как друг с другом, так и с искусственными и синтетическими материалами. Например, соединяют капрон и лен, нейлон и шерсть. Для получения полушелковых и полушерстяных тканей используется не только смешение волокон. Активно применяются новые технологии ткачества. В частности, при создании полотна нитями основы является пряжа одних волокон, а утка – других.

Заключение

Текстильная промышленность считается одним из наиболее крупных производственных секторов. Для изготовления востребованной продукции должно использоваться качественное сырье. Оно должно соответствовать ГОСТам, подвергаться тщательной обработке. Это важно для волокон любого происхождения, в том числе химического.

Стоит отметить, что в промышленности постоянно внедряются передовые технологии производства. Это, в свою очередь, требует поставки новых видов сырья.

Источник: autogear.ru

Искусственные регенерированные целлюлозные волокна: производство, сырье

Некоторые натуральные целлюлозные волокна обрабатываются и перерабатываются для конкретных целей. Известные волокна, такие как вискоза, ацетат и т. д., получают путем переработки различных природных полимеров.

Искусственные целлюлозные волокна

Первые искусственные волокна, которые были разработаны и изготовлены, использовали полимеры природного происхождения, точнее целлюлозу, которая является сырьем, доступным в больших количествах в растительном мире.

Целлюлоза — это натуральный полимер, который составляет живые клетки всей растительности. Это материал в центре углеродного цикла, а также самый распространенный и возобновляемый биополимер на планете.

Хлопчатобумажные листы и древесная масса, вискоза, медноаммиачный шелк, целлюлозный ацетат (вторичный и триацетат), полиноза, волокно с высоким модулем во влажном состоянии (ВВМ).

• Целлюлоза является одним из многих полимеров, найденных в природе.
• Дерево, бумага и хлопок содержат целлюлозу. Целлюлоза — отличное волокно.
• Целлюлоза состоит из повторяющихся звеньев мономерной глюкозы.
• Три типа регенерированных целлюлозных волокон представляют собой вискозу, ацетат и триацетат, которые получены из клеточных стенок коротких хлопковых волокон, называемых линтами.
• Бумага, например, представляет собой почти чистую целлюлозу

Вискоза

Первоначально слово «вискоза» применялось к любому волокну, изготовленному на основе целлюлозы и, следовательно, содержало целлюлозные ацетатные волокна. Тем не менее, определение вискозы было описано в 1951 году и теперь включает в себя текстильные волокна и волокна, состоящие из регенерированной целлюлозы, за исключением ацетата.

Читайте про : что это за ткань из конопли: особенности и описание .

• Вискоза представляет собой регенерированное целлюлозное волокно.
• Это первое изготовленное человеком волокно.
• Она имеет зазубренную круглую форму с гладкой поверхностью.
• При намокании вискоза теряет 30-50% своей силы.
• Вискоза образуется из естественных полимеров, и поэтому является не синтетическим волокном, а искусственным регенерированным целлюлозным волокном.
• Волокно продается как искусственный шелк.
• Существует две основных разновидности вискозного волокна, а именно вискозное и медноаммиачное.

Ацетат

Производное волокно, в котором волокнообразующим веществом является ацетат целлюлозы. Ацетат получают из целлюлозы путем реакции очищения целлюлозы из древесной целлюлозы с уксусной кислотой и уксусным ангидридом в присутствии серной кислоты.

Характеристики ацетатного волокна:

• Роскошное на ощупь и внешний вид
• Широкий спектр цветов и блесков
• Отличная драпируемость и мягкость
• Относительно быстрое высыхание
• Устойчивость к усадке, моли и мучнистой росе

Для ацетата разработаны специальные красители, так как он не принимает красители, обычно используемые для хлопка и вискозы.

Ацетатные волокна представляют собой изготовленные волокна, в которых волокнообразующим веществом является ацетат целлюлозы. Эфиры целлюлозы триацетат и ацетат образуются путем ацетилирования хлопковых линтов или древесной целлюлозы с использованием уксусного ангидрида и кислотного катализатора в уксусной кислоте.

Ацетатные и триацетатные волокна очень похожи по внешнему виду на вискозу с постоянной прочностью. Элементы и триацетаты представляют собой умеренно жесткие волокна и обладают хорошей эластичностью при изгибе и деформации, особенно после термообработки.

Устойчивость к абразивному износу ацетата и триацетата невелика, и эти волокна не могут использоваться в применениях, требующих высокой стойкости к истиранию и носке; однако устойчивость этих волокон к трению превосходна. Хотя ацетат и триацетат являются умеренно абсорбирующими, их абсорбция не может сравниться с чистыми целлюлозными волокнами. На ощупь ацетатные ткани несколько более мягкие и более гибкие, чем триацетат. Ткани обоих волокон обладают отличными характеристиками драпировки. Ткани ацетата и триацетата имеют приятный внешний вид и высокую степень блеска, но блеск этих тканей можно модифицировать путем добавления матирующего средства.

Как ацетат, так и триацетат восприимчив к атакам ряда бытовых химикатов. Ацетат и триацетат подвергаются воздействию сильных кислот и оснований и окисляющих отбеливателей. Ацетат обладает только небольшой устойчивостью к солнечному свету, тогда как солнечная устойчивость триацетата выше. Оба волокна имеют хорошую термостойкость ниже их точек плавления.

Ацетат и триацетат не могут быть окрашены красителями, используемыми для целлюлозных волокон. Эти волокна могут быть удовлетворительно окрашены дисперсными красителями при умеренных и высоких температурах, что дает четкие, яркие оттенки. Ацетат и триацетат быстро высушиваются, и их можно подвергать сухой чистке.

Источник: textiletrend.ru

Виды оптических волокон

Несмотря на то, что обе части волокна сделаны из кварцевого стекла, они обладают разными показателями преломления: сердцевина имеет более высокий показатель преломления, оболочка – меньший. Сердцевина волокна служит для передачи светового потока, в то время как оболочка нужна для создания условий для явления полного внутреннего отражения.

Внутреннее отражение – это явление отражения электромагнитной волны (свет тоже является электромагнитной волной)от границы раздела двух сред (отмечено на рисунке ниже).

Для появления данного эффекта, волна должна подаваться из оптически более плотной среды в менее плотную, в таком случае отражение волны пройдёт без потери энергии импульса. Благодаря полному внутреннему отражению световой поток в рамках оптического волокна способен преодолевать значительные расстояния, от сотен метров до сотен километров.

При деформации (изгибе) оптического волокна условия для эффекта полного внутреннего отражения нарушаются и часть светового потока выходит в оболочку.

Выход части энергии света в оболочку приводит к затуханию передаваемого оптического сигнала, поэтому у любого оптического кабеля есть значения минимального радиуса изгиба, соблюдения которого, гарантирует отсутствия дополнительных затуханий, связанных с деформацией волокна.

Типы оптических волокон

Оптические волокна делятся на две группы: многомодовые и одномодовые. Конструктивно они отличаются только диаметром сердцевины: у многомодовых волокон, она больше длины волны, передаваемых сигналов, за счёт чего по волокну передаётся несколько оптических мод (лучей), у одномодовых, сердцевина меньше длины волны сигнала и это позволяет передавать только одну моду.

Любое оптическое волокно характеризуется 3 основными параметрами:

1. вносимое затухание;
2. дисперсия сигнала;
3. ширина полосы пропускания.

Все 3 параметра связаны друг с другом. График собственных потерь в волокне позволяет оценить взаимосвязь между полосой пропускания и вносимыми потерями. Дисперсия же в большей степени связана с типом волокна и с длиной волны передачи.

На графике хорошо видны 3 основных спектральных диапазона наиболее подходящих для передачи световых импульсов. Эти диапазоны называются – окна прозрачности. Всего в современных оптических волокнах выделяют 5 окон прозрачности:

1. Первое окно прозрачности – 850 нм, задействовано только в многомодовых волокнах;
2. Второе окно прозрачности – 1300 нм, используется как в многомодовых, так и в одномодовых волокнах;
3. Третье окно прозрачности – 1550 нм, используется для передачи сигналов в одномодовых волокнах;
4. Четвёртое окно прозрачности – 1580 нм, является «расширением» третьего окна прозрачности в современных одномодовых волокнах;
5. Пятое окно прозрачности – 1400 нм, используется в одномодовых волокнах и актуально только для современных стандартов волокна, таких как G.652C или G.652D.

Многомодовое волокно – Multi Mode Fiber (MMF)

Многомодовые волокна – это оптические волокна с диаметром сердцевины, большим чем передаваемая длина волны, что приводит к распространению по световоду нескольких оптических мод. Из-за многомодового режима в данном типе волокон наблюдается явление межмодовой дисперсии, которое значительно снижает безретранслиционную дальность распространения сигналов.

Диаметр оболочки у данного типа волокон может быть, как 250 мкм, так и 125 мкм, последнее на сегодняшний день является более распространённым. Диаметр сердцевины составляет 62,5 мкм для категории ОМ1 и 50 мкм для категорий ОМ2-ОМ5.

Световые сигналы в многомодовых волокнах могут передаваться в первых 3-х окнах прозрачности, но фактически для передачи используются первое и второе окно. Для генерации сигналов используют лазеры LED и VCSEL. Они достаточно просты и недороги в производстве, что является преимуществом.

Использования первых 2-х окон прозрачности накладывает значительные ограничения на ширину полосы пропускания, в связи с чем в рамках многомодовых кабельных сетей практически не встречается спектрального уплотнения. Первое волокно, с достаточной для уплотнения полосой пропускания в первом окне прозрачности, представили в 2016 году – MMF OM5. Это волокно позволяет организовать систему спектрального уплотнения по технологии SWDM (Short Wavelength Division Multiplexing), с рабочим диапазоном 846 – 953 нм. Напомним, что технология позволяет мультиплексировать и передавать 4 длины волны в рамках одного многомодового волокна.

В данный момент существует 5 категорий MMF волокон для телекоммуникационных сетей:

1. ОМ1. Пропускная способность 100Мбит/с на расстояние до 2000 метров, поддерживаются волны 850 и 1300 нм. Устаревший тип волокна, который в наше время почти не используется.
2. ОМ2. Разработано для приложений 1.25Гбит/с до 550 м, на волнах 850 и 1300 нм, также поддерживает скорость 10Гбит/с до 82 м. Используется оболочка оранжевого цвета.
3. ОМ3. Оптимизировано для 10GbE до 300м на волне 850 нм. Маркируется голубым цветом (аква).
4. ОМ4. Оптимизировано для лазеров VCSEL 850 нм. Предназначено для передачи 40G (350 м) и 100G (100м) сигналов в центрах хранения данных. Для данной категории используется фиолетовый цвет (фуксия). Данная категория многомодового волокна наиболее актуальная на сегодняшний день.
5. ОМ5. Данная категория волокна разработана для использования технологии SWDM (коротко – волновое мультиплексирование), в которой используется 4 длины волны – 850, 880, 910 и 940 нм. Возможна передача 100G (4x25G) на расстояние до 150 м и 40G (4x10G) до 440 м. Категории ОМ5 присвоен цвет лайма (ярко-зелёный).

По совокупности качеств, MMF волокна нашли применение в локальных сетях, организации соединений в пределах одного здания или рядом стоящих зданий. Наибольшее распространение они получили в серверных и центрах обработки данных.

Одномодовое волокно – Single Mode Fiber (SMF)

Одномодовые волокна – это оптические волокна с диаметром сердцевины меньшим, чем передаваемая длина волны. За счёт чего в рамках волокна передаётся одна световая мода. Диаметр оболочки у одномодовых волокон зачастую составляет 125 мкм, диаметр сердцевины 9 мкм. Современные SMF волокна прозрачны во всех 5 окнах прозрачности, но первое (850 нм) как правило, не используется.

В одномодовых волокнах существует явление хроматической дисперсии. Наибольшее влияние оно оказывает на высокоскоростные сигналы от 10 Гбит/с и выше. Суть этого явления заключается в уширении импульса сигнала в процессе прохождения волокна, то есть чем больше расстояние передачи, тем сильнее исказиться сигнал.

Данное явление может привести к «не читаемости» светового импульса при одиночной передачи или к наложению сигналов. Накладываются сигналы друг на друга в рамках системы спектрального уплотнения. Обе ситуации приводят к возникновению ошибок передачи данных. Для борьбы с этим явлением используют разные инструменты:

• Компенсаторы дисперсии – устройства, которые устанавливают на линии, в составе системы уплотнения. Изготавливаются из специального волокна со смещенной дисперсией или на основе решётки Брэга;
• Различные механизмы кодирования сигнала, например, FEC – механизм коррекции ошибок, использующий избыточное кодирование или CDR – механизм восстановления синхроимпульсов.

Важным преимуществом одномодовых волокон является широкий диапазон пропускания, от 1260 нм до 1620 нм. Это позволяет использовать системы спектрального уплотнения xWDM, для передачи сигналов на разных длинах волн в одном волокне. Таким образом, можно увеличить пропускную способность волокна, используя их с большей эффективностью. В данный момент разработано несколько систем уплотнения:

• CWDM – грубое спектральное уплотнение. Использует 18 длин волн с шагом 20 нм, во всём доступном диапазоне 1270-1610 нм. Используется в городских сетях;
• DWDM – плотное спектральное уплотнение. Позволяет использовать 44 или 88 длин волн с шагом 0,8 или 0,4 нм соответственно. Работает в диапазоне 1530 – 1625 нм, что позволяет использовать оптические усилители. Технология DWDM разработана для создания протяжённых магистралей с высокой пропускной способностью;
• LWDM и MWDM относительно молодые технологии, созданные для сетей 5G со скоростью передачи данных ≥25 Гбит/с. Используют наработки технологий CWDM и DWDM. Рабочий диапазон лежит в области первого окна прозрачности 1310 нм, т.к. хроматическая дисперсия почти не оказывает влияния на передаваемые сигналы.

В телекоммуникационных сетях связи используется несколько типов одномодовых волокон:

• Стандартное G.652D – наиболее распространённый и широко применяемый тип. Используется в локальных и городских сетях. Зона нулевой дисперсии расположена в области волны 1310 нм. Предыдущие 3 модификации G.652A, G.652B, G.652C в данный момент не актуальны;
• Волокно устойчивое к изгибам G.657 отличается от G.652D тем, что предназначено для сетей доступа и локальных сетей. Оно обладает уменьшенным радиусом изгиба до 7,5 мм, что существенно снижает потери при прокладке внутри зданий и помещений;
• Волокно со смещённой ненулевой дисперсией G.655, разработано для систем спектрального уплотнения. Длина волны отсечки сдвинута с 1260 нм на 1450 нм, зона нулевой дисперсии сдвинута в третье окно прозрачности. Существует 5 модификаций, от А до Е. Данный тип волокон широко используется в междугородних линиях связи, протяжённостью более 100 км;
• Специализированные волокна. Существуют стандарты волокон – G.653, G.654, G.656. Каждый из них узко специализирован и не имеет широкого распространения.

Пластиковое (полимерное) волокно – Plastic/Polymer Optical Fiber (POF)

Данный вид оптических волокон является ответвлением от описанных выше и имеет значительные отличия от них. Как следует из названия, сердечник и оболочка сделаны из пластика, в основном используется акриловое стекло и полистирол. Важным отличием пластиковых волокон являются увеличенные размеры, так сердцевины составляет 980 мкм, а оболочки 1 мм.

Из-за большого диаметра сердечника, пластиковые волокна функционально являются многомодовыми. Они так же наследуют явление межмодовой дисперсии, которая в них выражена ещё сильнее, что приводит к снижению максимальной дальности и скорости передачи. При этом пластиковые волокна гораздо проще в использовании. Относительно большие габариты позволяют уменьшить допуски при изготовлении коннекторов, что позитивно сказывается на их цене. Оконцовка пластиковых волокон также не требует особых инструментов, иногда достаточно обычных ножниц.

Для передачи данных в POF о волокнах используют лазеры с длиной волны 650 нм, из видимого диапазона излучения, которые также проще и дешевле в изготовлении.

Из-за совокупности этих качеств, пластиковые волокна, называют «бытовыми». Они хорошо подходят для домашнего использования, где расстояния редко превышают 100 м, например, в цифровых бытовых приборах, домашних сетях и некоторых промышленных сетях. Так же пластиковые волокна могут использоваться в автомобилях, благодаря компактным габаритам и малому весу.

Заключение

У каждого волокна есть свои особенности и сфера использования. Пластиковые волокна POF ограничены в расстоянии и скорости передачи, но просты в изготовлении и использовании. Многомодовые волокна MMF обладают низкой стоимостью, идеальны для дата-центров и серверных. Одномодовые волокна SMF наиболее универсальны в телекоммуникационных сетях, подходят для организации соединений на любые расстояния от нескольких метров до сотен километров.

Любые оптические волокна имеют положительные свойства и особенности:

• Компактные размеры и малый вес упрощают прокладку и монтаж кабелей, а также сокращают используемое стоечное пространство;
• Сигнал передаётся при помощи света, вследствие чего он защищён от помех электромагнитного излучения;
• Широкий диапазон пропускания позволяет использовать несколько несущих длин волн для передачи множества сигналов, тем самым максимально эффективно использовать каждое волокно в кабеле.

Но волокна не лишены и недостатков, к ним можно отнести:

• Чувствительность к температуре. Оптические кабели нельзя прокладывать при отрицательной температуре окружающей среды. В стеклянных волокнах появляются трещины, которые приводят к высокому затуханию и отражению;
• Относительная сложность монтажа и эксплуатации, для которых необходим специальный инструмент и подготовленный специалист.

Источник: modultech.ru