Tillgång till snabb Internetuppkoppling för svenska hushåll kräver en stor utbyggnad av fibernäten. Men det måste vara rätt sorts fiber för att nätet ska klara både framtidens bredbandsbehov och överföringmetoder.

Det finns i huvudsak två slags optisk fiber: singel- och multimodfiber. Singelmodfiber har tack vare en liten fiberkärna högre bandbredd, lägre dämpning och lägre dispersion än multimodfibern. Dispersion innebär att ljuspulserna breddas så mycket att nivåskillnaden i signalen minskar. Om pulsbreddningen blir för stor går det inte att detektera någon signal och information försvinner.

I moderna bredbandsnät är det därför önskvärt att använda sig av singelmodfiber ända fram till datorn. I dagsläget kan fibernätet som utgör ryggraden i den bredbandiga datatrafiken delas in i tre nivåer: transportnätet, stadsnätet och det lokala nätverket. Transportnätet, eller stamnätet, är de fiberkablar som går mellan städer och länder. Stadsnätet utgör, som det låter, ett nätverk inom en stad och det lokala nätverket kopplar samman ett bostadsområde eller ett antal hus.

Transportnätet består av singelmodfiber där ljusvåglängder mellan 1 530 och 1 565 nm används. Genom att i framtiden använda flera våglängder - var och en med hastigheter på upp till 10 Gbit/s eller mer - kan bandbredden ökas ytterligare.

En fiberförstärkare kan samtidigt förstärka flera kanaler. Ju högre våglängd ljuset har desto högre bandbredd, vilket innebär hög trafikkapacitet. Transportnätet rymmer ett flertal kanaler med dataöverföringshastigheter upp till 155 Mbit/s.

- Det pågår försök att även använda ljusvåglängder mellan 1 570 och 1 625 nm för att öka antalet kanaler och höja bandbredden ytterligare, säger Johan Jason, utvecklingsingenjör på Ericsson Cables i Hudiksvall.

Till skillnad från transport- och stadsnäten består ofta de lokala näten av multimodfiber. Nackdelen med multimodfibern är att den har en kärna med större diameter än singelmodfibern. Den större kärnarean skapar fler vägar för ljuset att ta sig fram och det bildas flera moder, vilket leder till moddispersion.

Multimodfiberns bandbredd blir på så sätt låg vilket betyder dålig överföringskapacitet och räckvidd. Signalerna når bara några hundra meter i en fibern. Multimodfibern kräver däremot inte någon speciellt avancerad sändare och mottagare, varvid den blir billigare att installera än singelmodfibern.

I singelmodfibern slipper man moddispersionen. Istället blir den kromatiska dispersionen - olika våglängder färdas olika snabbt - begränsande. Det finns dock flera tekniker att kompensera för den kromatiska dispersionen.

Ytemitterande laser

En ny laserteknik, VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting LightLaser) eller ytemitterande laser, kan på ett billigt sätt öka överföringshastigheten i multimodfiber. Sådana lasrar, med våglängder kring 850 nm, har varit kommersiellt tillgängliga en kortare tid.

Ytemitterande lasrar med våglängder som klarar att sända över både 1 310 nm och 1 550 nm är under utveckling. När dessa finns i färdiga produkter blir det snart möjligt att använda singelmodfiber ända till hemmet.

En ytemitterande laser förbrukar mindre effekt och är avsevärt strömkänsligare än normala kantemitterande lasrar. Strömtröskeln för en LED-kantemitterande laser är ungefär 5 A. En ytemitterande laser kan detektera signaler från 1 mA vilket ger den ett större strömområde att arbeta inom samtidigt som den kan vara på hela tiden. Med en strömkänsligare lasermottagare kan man höja hastigheten och samtidigt öka bandbredden i ett fibernät.

Detta tillsammans med större räckvidd gör att det både blir mer ekonomiskt och praktiskt att använda sig av samma fibersystem hela vägen till hemmen. Man undviker dessutom mediaomvandlare mellan de olika fibertyperna. Inom ett par år kommer förmodligen 9/125 eller 10/125 mikrometers singelmodfiber att ersätta 50/125 och 62/125 mikrometers multimodfiber.

- Räckvidden ökar också ifall man använder sig av gradientfiber där det finns en mjuk övergång mellan kärnan och manteln istället för en skarp gräns. Ljuset böjs då i en rundad rörelse likt en sinusvåg vilket minskar pulsbreddningen och ökar räckvidden, säger Johan Jason. Det kan åstadkommas genom att man dopar glaset med germanium.

Fiber som man absolut inte ska använda i våglängdsmultiplexerande nät är dispersionsskiftande fiber som skapar färgvågsblandning i fibern och olinjära effekter. Däremot kan man använda Indexfibern som har en singelmodkärna med något större area, vilket tar bort icke linjära effekter då effekten per ytenhet blir lägre.

Thomas Hedlund