Pagrindinės optinio pluošto žinios

Optinio pluošto išradimas paskatino revoliuciją komunikacijos srityje. Jei nėra optinio pluošto, kuris teiktų didelės talpos didelės spartos kanalus, internetas gali išlikti tik teoriniame etape. Jei XX amžius buvo elektros energijos era, tada XXI amžius yra šviesos era. Kaip šviesa pasiekia bendravimą? Sužinokime pagrindines optinio ryšio žinias kartu su žemiau esančiu redaktoriumi.

1 dalis. Pagrindinės žinios apie šviesos sklidimą

Supratimas apie šviesos bangas
Šviesos bangos iš tikrųjų yra elektromagnetinės bangos, o laisvoje erdvėje elektromagnetinių bangų bangos ilgis ir dažnis yra atvirkščiai proporcingos. Dviejų produktas yra lygus šviesos greičiui, tai yra:

Išdėstykite elektromagnetinių bangų bangos ilgį ar dažnius, kad susidarytumėte elektromagnetinį spektrą. Remiantis skirtingais bangų ilgiais ar dažniais, elektromagnetinės bangos gali būti suskirstytos į radiacijos sritį, ultravioletinę sritį, matomą šviesos sritį, infraraudonųjų spindulių sritį, mikrobangų regioną, radijo bangų regioną ir ilgų bangų sritį. Ryšiui naudojamos juostos daugiausia yra infraraudonųjų spindulių regionas, mikrobangų krosnelės ir radijo bangų regionas. Šis vaizdas padės jums per kelias minutes suprasti komunikacijos juostų ir atitinkamų sklidimo laikmenų padalijimą.

Šio straipsnio „Fiber Opc Communication“ veikėjas naudoja šviesias bangas infraraudonųjų spindulių grupėje. Kalbant apie šį tašką, žmonėms gali kilti klausimas, kodėl tai turi būti infraraudonųjų spindulių grupėje? Ši problema yra susijusi su optinio pluošto medžiagų optinio perdavimo praradimu, būtent silicio dioksidu. Toliau turime suprasti, kaip optiniai pluoštai perduoda šviesą.

Refrakcija, atspindys ir bendras šviesos atspindys

Kai iš vienos medžiagos į kitą skleidžiama šviesa, abiejų medžiagų sąsajoje atsiranda refrakcija ir atspindys, o refrakcijos kampas padidėja esant kritimo šviesos kampui. Kaip parodyta paveiksle ① → ②. Kai kritimo kampas pasiekia arba viršija tam tikrą kampą, refrakcinė šviesa išnyksta ir visa kritimo šviesa atspindi nugarą, tai yra bendras šviesos atspindys, kaip parodyta ② → ③ šiame paveikslėlyje.

Skirtingos medžiagos turi skirtingus lūžio rodiklius, todėl šviesos sklidimo greitis skiriasi skirtingose ​​terpėse. Lūžio rodiklį vaizduoja n, n = c/v, kur C yra vakuume ir V yra sklidimo greitis terpėje. Terpė su aukštesniu lūžio rodikliu vadinama optiškai tankia terpe, o terpė su mažesniu lūžio rodikliu vadinama optiškai reta terpe. Dvi sąlygos, susijusios su visiško atspindžio sąlygomis:
1. Transmisija iš optiškai tankios terpės iki optiškai retos terpės
2. Įvykio kampas yra didesnis arba lygus bendrojo atspindžio kritiniam kampui
Siekiant išvengti optinio signalo nutekėjimo ir sumažinti perdavimo nuostolius, optinis perdavimas optiniuose pluoštuose įvyksta esant bendroms atspindžio sąlygoms.

2 dalis. Įvadas į optinio sklidimo terpę (šviesolaidis)

Fibero optinė struktūra

Turint pagrindines žinias apie bendrą atspindžio šviesos sklidimą, nesunku suprasti optinių pluoštų projektavimo struktūrą. Plikos optinio pluošto skaidulos yra padalintas į tris sluoksnius: pirmasis sluoksnis yra šerdis, esantis pluošto centre ir kurį sudaro aukšto grynumo silicio dioksido, dar žinomas kaip stiklas. Šerdies skersmuo paprastai yra 9–10 mikronų (vieno režimo), 50 arba 62,5 mikronų (kelių režimų). Pluošto šerdis turi aukštą lūžio rodiklį ir naudojama šviesai perduoti. Antrasis sluoksnio apvalkalas: aplink pluošto šerdį, taip pat sudarytą iš silicio dioksido stiklo (paprastai 125 mikronų skersmuo). Apdangos lūžio rodiklis yra žemas, sudarantis bendrą atspindžio sąlygą kartu su pluošto šerdimi. Trečiasis dangos sluoksnis: išorinis sluoksnis yra sustiprinta dervos danga. Apsauginės sluoksnio medžiaga turi didelį stiprumą ir gali atlaikyti didelį poveikį, apsaugodamas optinį pluoštą nuo vandens garų erozijos ir mechaninio dilimo.

Optinio perdavimo praradimas

Fibero optinio perdavimo praradimas yra labai svarbus veiksnys, turintis įtakos šviesolaidžio komunikacijos kokybei. Pagrindiniai veiksniai, sukeliantys optinių signalų silpnėjimą, yra medžiagų absorbcijos praradimas, sklaidos praradimas perdavimo metu ir kiti nuostoliai, kuriuos sukelia tokie veiksniai kaip pluošto lenkimas, suspaudimas ir doko nuostoliai.

Šviesos bangos ilgis yra skirtingas, o optinių pluoštų perdavimo praradimas taip pat skiriasi. Siekdami sumažinti nuostolius ir užtikrinti perdavimo efektą, mokslininkai buvo įsipareigoję rasti tinkamiausią šviesą. Šviesos bangos ilgio diapazone 1260 nm ~ 1360NM yra mažiausias signalo iškraipymas, kurį sukelia dispersija ir mažiausias absorbcijos nuostolis. Ankstyvosiomis dienomis šis bangos ilgio diapazonas buvo priimtas kaip optinės komunikacijos juosta. Vėliau, po ilgo tyrinėjimo ir praktikos, ekspertai palaipsniui apibendrino mažo nuostolių bangos ilgio diapazoną (1260 nm ~ 1625 nm), kuris labiausiai tinka perduoti optiniuose pluoštuose. Taigi šviesos bangos, naudojamos optiniame pluošto komunikacijoje, paprastai yra infraraudonųjų spindulių juostoje.

Fibero optinės klasifikacija

Multimode optinis pluoštas: perduoda kelis režimus, tačiau didelė tarpukario dispersija riboja skaitmeninių signalų perdavimo dažnį, ir šis apribojimas tampa sunkesnis didėjant perdavimo atstumui. Todėl multimode pluošto optinio perdavimo atstumas yra palyginti trumpas, paprastai tik keli kilometrai.
Vieno režimo pluoštas: su labai mažu pluošto skersmeniu teoriškai galima perduoti tik vieną režimą, todėl jis tinka nuotoliniam ryšiui.

3 dalis. Optinės šviesos komunikacijos sistemos darbo principas

Optinio pluošto ryšių sistema

Paprastai naudojami ryšių produktai, tokie kaip mobilieji telefonai ir kompiuteriai, perduoda informaciją elektriniais signalais. Vykdant optinį ryšį, pirmasis žingsnis yra konvertuoti elektrinius signalus į optinius signalus, perduoti juos per šviesolaidinius kabelius ir konvertuoti optinius signalus į elektrinius signalus, kad pasiektų informacijos perdavimo tikslą. Pagrindinę optinės komunikacijos sistemą sudaro optinis siųstuvas, optinis imtuvas ir šviesolaidžio pluošto grandinė, skirta perduoti šviesai. Siekiant užtikrinti tolimojo signalo perdavimo kokybę ir pagerinti transmisijos pralaidumą, paprastai naudojami optiniai kartotuvai ir multiplekseriai.

Žemiau yra trumpas įvadas į kiekvieno komponento, esančio pluošto optinės komunikacijos sistemoje, darbo principą.

Optinis siųstuvas:Konvertuoja elektrinius signalus į optinius signalus, kuriuos daugiausia sudaro signalo moduliatoriai ir šviesos šaltiniai.

Signalo multiplekseris:Poros keli optiniai nešiklio signalai, skirtingų bangos ilgių signalai į tą patį optinį pluoštą, skirtą perduoti, siekiant padidinti perdavimo pajėgumą.

Optinis kartotuvas:Perdavimo metu signalo bangos forma ir intensyvumas pablogės, todėl būtina atkurti pradinio signalo tvarkingos bangos formos bangos formą ir padidinti šviesos intensyvumą.

Signalo demultiplekseris:Suskaidykite multipleksuotą signalą į pradinius individualius signalus.

Optinis imtuvas:Gautą optinį signalą paverčia elektriniu signalu, daugiausia sudarytu iš fotodetektoriaus ir demoduliatoriaus.

4 dalis. Optinės komunikacijos pranašumai ir pritaikymai

Optinio komunikacijos pranašumai:

1. Ilgas estafetės atstumas, ekonominis ir energijos taupymas
Darant prielaidą, kad perduodama 10 Gbps (10 milijardų 0 arba 1 signalų per sekundę per sekundę), jei naudojamas elektrinis ryšys, signalą reikia perduoti ir sureguliuoti kas kelis šimtus metrų. Palyginti su tuo, naudojant optinį ryšį, jis gali pasiekti didesnį nei 100 kilometrų atstumą. Kuo mažiau signalo koreguojamas, tuo mažesnės išlaidos. Kita vertus, optinio pluošto medžiaga yra silicio dioksidas, kurio atsargos yra gausos ir daug mažesnės nei vario viela. Todėl optinis komunikacija turi ekonominį ir energiją taupantį poveikį.

2. Greita informacijos perdavimas ir aukšta komunikacijos kokybė

Pvz., Dabar, kai kalbasi su draugais užsienyje ar kalbasi internete, garsas nėra toks atsilikęs kaip anksčiau. Telekomunikacijų laikais tarptautinė komunikacija daugiausia priklauso nuo dirbtinių palydovų kaip perdavimo relių, todėl perdavimo keliai yra ilgesni ir lėtesnis signalo atvykimas. Ir optinis ryšys su povandeninių kabelių pagalba sutrumpina perdavimo atstumą, todėl informacijos perdavimas greičiau. Todėl optinio ryšio naudojimas gali pasiekti sklandesnį ryšį su užsienyje.

3. Stiprus gebėjimas prieš sąveiką ir geras konfidencialumas

Elektrinis ryšys gali patirti klaidų dėl elektromagnetinių trukdžių, dėl kurių sumažėja komunikacijos kokybė. Tačiau optiniam ryšiui neturi įtakos elektros triukšmas, todėl jis yra saugesnis ir patikimesnis. Dėl bendro atspindžio principo signalas visiškai apsiriboja optiniu pluoštu perdavimui, todėl konfidencialumas yra geras.

4. Didelė perdavimo pajėgumas
Paprastai elektros ryšys gali perduoti tik 10 Gbps (10 milijardų 0 arba 1 signalų per sekundę) informacijos, o optinis ryšys gali perduoti 1 TBPS (1 trilijoną 0 arba 1 signalų).

Optinio ryšio taikymas

Optinio komunikacijos pranašumai turi daug privalumų, ir ji buvo integruota į kiekvieną mūsų gyvenimo kampą nuo jo vystymosi. Įrenginiai, tokie kaip mobilieji telefonai, kompiuteriai ir IP telefonai, kurie naudojasi internete, sieja visus su savo regionu, visa šalis ir net su pasauliniu ryšių tinklu. Pavyzdžiui, kompiuterių ir mobiliųjų telefonų skleidžiami signalai susirenka į vietinių ryšių operatorių bazines stotis ir tinklo tiekėjų įrangą, o po to perduodami į įvairias pasaulio dalis per šviesolaidinius kabelius povandeninių kabelių.

Kasdieninės veiklos, tokios kaip vaizdo skambučiai, internetiniai apsipirkimai, vaizdo žaidimai ir per didelis stebėjimas, kaip jos palaikymas ir pagalba užkulisiuose, realizavimas. Optinių tinklų atsiradimas padarė mūsų gyvenimą patogesnį ir patogesnį.