موسوعة انتقال الألياف الضوئية

الوقت ما بعد: 29 فبراير 2020

مزايا اتصالات الألياف الضوئية:

● قدرة اتصال كبيرة

● مسافة التتابع الطويلة

● لا يوجد تدخل كهرومغناطيسي

● موارد غنية

● خفيفة الوزن وصغيرة الحجم

تاريخ موجز للاتصالات البصرية

منذ أكثر من 2000 عام ، أضواء منارة ، إشارات

1880 ، اتصال بصري لاسلكي عبر الهاتف البصري

1970 اتصالات الألياف الضوئية

● في عام 1966 ، اقترح الدكتور قاو يونغ "أبو الألياف الضوئية" فكرة الاتصال بالألياف الضوئية.

● في عام 1970 ، كان Lin Yanxiong من معهد بيل يان عبارة عن ليزر أشباه الموصلات يمكنه العمل باستمرار في درجة حرارة الغرفة.

● في عام 1970 ، تسببت شركة Corning's Kapron في خسارة 20 ديسيبل / كم من الألياف.

● في عام 1977 ، كان أول خط تجاري في شيكاغو بسرعة 45 ميجا بايت / ثانية.

المجال الكهرومغناطيسي

قسم نطاق الاتصال ووسائط النقل المقابلة

الانكسار / الانعكاس والانعكاس الكلي للضوء

نظرًا لأن الضوء ينتقل بشكل مختلف في مواد مختلفة ، فعندما ينبعث الضوء من مادة إلى أخرى ، يحدث الانكسار والانعكاس في السطح البيني بين المادتين.علاوة على ذلك ، تختلف زاوية الضوء المنكسر باختلاف زاوية الضوء الساقط.عندما تصل زاوية الضوء الساقط إلى زاوية معينة أو تتجاوزها ، سيختفي الضوء المنكسر ، وينعكس الضوء الساقط بالكامل.هذا هو الانعكاس الكلي للضوء.المواد المختلفة لها زوايا انكسار مختلفة لنفس الطول الموجي للضوء (أي ، المواد المختلفة لها مؤشرات انكسار مختلفة) ، ونفس المواد لها زوايا انكسار مختلفة لأطوال موجية مختلفة من الضوء.يعتمد اتصال الألياف الضوئية على المبادئ المذكورة أعلاه.

توزيع الانعكاسية: من المعلمات المهمة لوصف المواد البصرية معامل الانكسار الذي يمثله N. نسبة سرعة الضوء C في الفراغ إلى سرعة الضوء V في المادة هي معامل الانكسار للمادة.

N = C / V

يبلغ معامل انكسار زجاج الكوارتز لاتصالات الألياف الضوئية حوالي 1.5.

هيكل الألياف

تنقسم الألياف العارية عمومًا إلى ثلاث طبقات:

الطبقة الأولى: المركز الزجاجي ذو معامل الانكسار العالي (قطر النواة هو عمومًا 9-10μم ، (وضع فردي) 50 أو 62.5 (متعدد الأوضاع).

الطبقة الثانية: الوسط هو غلاف زجاج السيليكا ذو معامل الانكسار المنخفض (يبلغ قطرها بشكل عام 125μم).

الطبقة الثالثة: الخارجية عبارة عن طلاء من الراتنج للتقوية.

1) النواة: معامل انكسار عالي ، يستخدم لنقل الضوء ؛

2) طلاء الكسوة: معامل انكسار منخفض ، يشكل حالة انعكاس كاملة مع اللب ؛

3) سترة واقية: لديها قوة عالية ويمكن أن تتحمل الصدمات الكبيرة لحماية الألياف الضوئية.

كابل بصري 3 مم: برتقالي ، مم ، متعدد الأوضاع ؛أصفر ، SM ، وضع فردي

حجم الألياف

القطر الخارجي بشكل عام 125 ميكرومتر (متوسط 100 ميكرومتر لكل شعر)

القطر الداخلي: وضع واحد 9um ؛متعدد 50 / 62.5 ميكرومتر

الفتحة العددية

لا يمكن نقل كل الضوء الساقط على الوجه النهائي للألياف الضوئية بواسطة الألياف الضوئية ، ولكن الضوء الساقط فقط ضمن نطاق معين من الزوايا.تسمى هذه الزاوية الفتحة العددية للألياف.تعد الفتحة العددية الأكبر للألياف الضوئية مفيدة لرسو الألياف الضوئية.تمتلك الشركات المصنعة المختلفة فتحات عددية مختلفة.

نوع الألياف

وفقًا لطريقة نقل الضوء في الألياف الضوئية ، يمكن تقسيمها إلى:

متعدد الوضع (الاختصار: مم) ؛وضع فردي (اختصار: SM)

الألياف متعددة الأوضاع: اللب الزجاجي المركزي أكثر سمكًا (50 أو 62.5μم) ويمكنه نقل الضوء في أوضاع متعددة.ومع ذلك ، فإن التشتت البيني الخاص به كبير ، مما يحد من تردد إرسال الإشارات الرقمية ، وسيصبح أكثر خطورة مع زيادة المسافة.على سبيل المثال: 600 ميغا بايت / كيلومتر الألياف لديها عرض نطاق ترددي 300 ميغا بايت فقط عند 2 كيلومتر.لذلك ، فإن مسافة الإرسال للألياف متعددة الأنماط قصيرة نسبيًا ، وعمومًا بضعة كيلومترات فقط.

الألياف أحادية الوضع: اللب الزجاجي المركزي رقيق نسبيًا (قطر النواة بشكل عام 9 أو 10μم) ، ويمكنه فقط نقل الضوء في وضع واحد.في الواقع ، إنه نوع من الألياف الضوئية من النوع التدريجي ، لكن قطر النواة صغير جدًا.من الناحية النظرية ، يُسمح فقط للضوء المباشر لمسار انتشار واحد بدخول الألياف والانتشار مباشرة في قلب الألياف.يتم شد نبض الألياف بالكاد.لذلك ، فإن تشتتها بين الوضع صغير ومناسب للاتصال عن بعد ، لكن تشتتها اللوني يلعب دورًا رئيسيًا.بهذه الطريقة ، يكون للألياف أحادية الوضع متطلبات أعلى للعرض الطيفي واستقرار مصدر الضوء ، أي أن العرض الطيفي ضيق والاستقرار جيد..

تصنيف الألياف الضوئية

حسب المادة:

الألياف الزجاجية: اللب والكسوة مصنوعان من الزجاج ، مع خسارة صغيرة ، ومسافة نقل طويلة وتكلفة عالية ؛

ألياف السيليكون الضوئية المغطاة بالمطاط: اللب هو الزجاج والكسوة من البلاستيك ، والتي لها خصائص مماثلة للألياف الزجاجية وتكلفة أقل ؛

الألياف الضوئية البلاستيكية: كل من اللب والكسوة من البلاستيك ، مع خسارة كبيرة ، ومسافة نقل قصيرة ، وسعر منخفض.تستخدم في الغالب للأجهزة المنزلية والصوت ونقل الصور لمسافات قصيرة.

وفقًا لنافذة تردد الإرسال المثلى: الألياف التقليدية أحادية الوضع والألياف أحادية الوضع المتغيرة التشتت.

النوع التقليدي: تعمل دار إنتاج الألياف الضوئية على تحسين تردد إرسال الألياف الضوئية على طول موجة واحدة من الضوء ، مثل 1300 نانومتر.

نوع تحويل التشتت: يقوم منتج الألياف الضوئية بتحسين تردد نقل الألياف على طولين موجيين من الضوء ، مثل: 1300 نانومتر و 1550 نانومتر.

تغيير مفاجئ: يكون معامل انكسار نواة الألياف للكسوة الزجاجية مفاجئًا.لها تكلفة منخفضة وتشتت عالي بين الوضع.مناسب للاتصالات ذات السرعة المنخفضة لمسافات قصيرة ، مثل التحكم الصناعي.ومع ذلك ، تستخدم الألياف أحادية الوضع نوعًا من الطفرات بسبب التشتت الصغير بين الوضع.

الألياف المتدرجة: يتم تقليل مؤشر الانكسار الخاص بنواة الألياف إلى الكسوة الزجاجية تدريجيًا ، مما يسمح للضوء عالي الوضع بالانتشار في شكل جيبي ، مما يمكن أن يقلل التشتت بين الأنماط ، ويزيد من عرض النطاق الترددي للألياف ، ويزيد من مسافة الإرسال ، ولكن التكلفة هي الألياف ذات الوضع الأعلى هي في الغالب ألياف متدرجة.

المواصفات العامة للألياف

حجم الألياف:

1) القطر الأساسي أحادي الوضع: 9/125μم ، 10/125μm

2) قطر الكسوة الخارجية (2D) = 125μm

3) قطر الطلاء الخارجي = 250μm

4) ضفيرة: 300μm

5) المتعدد: 50/125μم ، المعيار الأوروبي ؛62.5 / 125μم ، المعيار الأمريكي

6) الشبكات الصناعية والطبية ومنخفضة السرعة: 100/140μم ، 200/230μm

7) بلاستيك: 98/1000μم ، تستخدم للتحكم في السيارات

توهين الألياف

العوامل الرئيسية التي تسبب توهين الألياف هي: الجوهر ، والانحناء ، والضغط ، والشوائب ، والتفاوت ، والمؤخرة.

جوهري: هو الفقد المتأصل في الألياف الضوئية ، بما في ذلك: تشتت رايلي ، الامتصاص الجوهري ، إلخ.

الانحناء: عند ثني الألياف ، يتم فقد الضوء الموجود في جزء من الألياف بسبب التشتت ، مما يؤدي إلى فقدانه.

الضغط: خسارة ناتجة عن انحناء طفيف للألياف عند عصرها.

الشوائب: تمتص الشوائب الموجودة في الألياف الضوئية وتبعثر الضوء المنقول في الألياف ، مما يتسبب في حدوث خسائر.

غير منتظم: الخسارة الناتجة عن معامل الانكسار غير المتكافئ لمادة الألياف.

الإرساء: الخسارة الناتجة أثناء الالتحام بالألياف ، مثل: محاور مختلفة (متطلبات محورية الألياف أحادية الوضع أقل من 0.8μم) ، وجه النهاية ليس عموديًا على المحور ، والوجه النهائي غير متساوٍ ، وقطر قلب المؤخرة غير متطابق ، ونوعية الربط رديئة.

نوع الكابل البصري

1) وفقًا لطرق التمديد: الكابلات الضوئية العلوية ذاتية الدعم ، والكابلات البصرية لخطوط الأنابيب ، والكابلات البصرية المدفونة المدرعة والكابلات الضوئية البحرية.

2) وفقًا لهيكل الكبل البصري ، هناك: كبل بصري أنبوبي مدمج ، وكابل بصري ملتوي بطبقة ، وكابل بصري محكم ، وكابل بصري شريطي ، وكابل بصري غير معدني ، وكابل بصري قابل للفك.

3) حسب الغرض: الكابلات الضوئية للاتصالات بعيدة المدى ، والكابلات الضوئية الخارجية للمسافات القصيرة ، والكابلات الضوئية الهجينة ، والكابلات الضوئية للمباني.

توصيل وانتهاء الكابلات الضوئية

يعد توصيل الكابلات الضوئية وإنهائها من المهارات الأساسية التي يجب أن يتقنها موظفو صيانة الكابلات الضوئية.

تصنيف تقنية توصيل الألياف الضوئية:

1) تقنية توصيل الألياف الضوئية وتكنولوجيا توصيل الكابلات الضوئية هما جزءان.

2) نهاية الكبل البصري مماثلة لاتصال الكبل البصري ، فيما عدا أن العملية يجب أن تكون مختلفة بسبب مواد الموصل المختلفة.

نوع اتصال الألياف

يمكن تقسيم اتصال كابل الألياف الضوئية عمومًا إلى فئتين:

1) الاتصال الثابت للألياف الضوئية (المعروف باسم الموصل الميت).تستخدم بشكل عام جهاز الربط الانصهار للألياف الضوئية ؛تستخدم للرأس المباشر للكابل البصري.

2) الموصل النشط للألياف الضوئية (المعروف باسم الموصل المباشر).استخدم الموصلات القابلة للإزالة (المعروفة باسم الوصلات المفكوكة).للوصلة الليفية ، توصيل المعدات ، إلخ.

نظرًا لعدم اكتمال الوجه النهائي للألياف الضوئية وعدم انتظام الضغط على الوجه النهائي للألياف الضوئية ، فإن فقدان لصق الألياف الضوئية بواسطة تفريغ واحد لا يزال كبيرًا نسبيًا ، وطريقة اندماج التفريغ الثانوية يستخدم الآن.أولاً ، قم بالتسخين المسبق وتفريغ الوجه النهائي للألياف ، وتشكيل الوجه النهائي ، وإزالة الغبار والحطام ، وجعل الضغط النهائي للألياف موحدة عن طريق التسخين المسبق.

طريقة مراقبة فقدان اتصال الألياف الضوئية

هناك ثلاث طرق لمراقبة فقدان الاتصال بالألياف الضوئية:

1. مراقبة على جهاز الربط.

2. رصد مصدر الضوء وعداد الطاقة الضوئية.

3-طريقة قياس درجة حرارة الجسم

طريقة تشغيل اتصال الألياف الضوئية

تنقسم عمليات توصيل الألياف الضوئية عمومًا إلى:

1. التعامل مع وجوه نهاية الألياف.

2. ربط تركيب الألياف الضوئية.

3. ربط الألياف الضوئية.

4. حماية موصلات الألياف الضوئية.

5. هناك خمس خطوات لدرج الألياف المتبقية.

بشكل عام ، يتم توصيل الكابل البصري بالكامل وفقًا للخطوات التالية:

الخطوة 1: الكثير من الطول الجيد ، افتح الكبل البصري وشريطه ، قم بإزالة غمد الكابل

الخطوة 2: قم بتنظيف وإزالة معجون تعبئة البترول في الكابل البصري.

الخطوة 3: قم بتجميع الألياف.

الخطوة 4: تحقق من عدد نوى الألياف ، وقم بإجراء الاقتران بالألياف ، وتحقق مما إذا كانت ملصقات ألوان الألياف صحيحة.

الخطوة 5: تقوية اتصال القلب ؛

الخطوة 6: أزواج الخطوط المساعدة المختلفة ، بما في ذلك أزواج خطوط العمل ، وأزواج خط التحكم ، والخطوط الأرضية المحمية ، وما إلى ذلك (إذا كانت أزواج الخطوط المذكورة أعلاه متوفرة.

الخطوة 7: قم بتوصيل الألياف.

الخطوة 8: حماية موصل الألياف الضوئية ؛

الخطوة 9: تخزين مخزون الألياف المتبقية ؛

الخطوة 10: أكمل توصيل غلاف الكابل البصري ؛

الخطوة 11: حماية موصلات الألياف البصرية

فقدان الألياف

1310 نانومتر: 0.35 ~ 0.5 ديسيبل / كم

1550 نانومتر: 0.2 ~ 0.3 ديسيبل / كم

850 نانومتر: 2.3 إلى 3.4 ديسيبل / كم

فقدان نقطة اندماج الألياف الضوئية: 0.08dB / نقطة

نقطة ربط الألياف 1 نقطة / 2 كم

أسماء الألياف الشائعة

1) التوهين

التوهين: فقدان الطاقة عندما ينتقل الضوء في الألياف الضوئية ، الألياف أحادية الوضع 1310 نانومتر 0.4 ~ 0.6 ديسيبل / كم ، 1550 نانومتر 0.2 ~ 0.3 ديسيبل / كم ؛ألياف بلاستيكية متعددة الوسائط 300 ديسيبل / كم

2) التشتت

التشتت: يتم زيادة عرض النطاق الترددي لنبضات الضوء بعد قطع مسافة معينة على طول الألياف.إنه العامل الرئيسي الذي يحد من معدل الإرسال.

التشتت البيني: يحدث فقط في الألياف متعددة الأنماط ، لأن أنماط الضوء المختلفة تنتقل عبر مسارات مختلفة.

تشتت المواد: أطوال موجية مختلفة من الضوء تنتقل بسرعات مختلفة.

تشتت الدليل الموجي: يحدث هذا لأن الطاقة الضوئية تنتقل بسرعات مختلفة قليلاً أثناء انتقالها عبر اللب والكسوة.في الألياف أحادية الوضع ، من المهم جدًا تغيير تشتت الألياف عن طريق تغيير الهيكل الداخلي للألياف.

نوع الألياف

نقطة تشتت G.652 صفر حوالي 1300 نانومتر

نقطة تشتت G.653 صفر حوالي 1550 نانومتر

ألياف التشتت السلبي G.654

الألياف المزاحة بالتشتت G.655

ألياف مموجة كاملة

3) التشتت

بسبب البنية الأساسية غير الكاملة للضوء ، يحدث فقدان الطاقة الضوئية ، ولم يعد نقل الضوء في هذا الوقت له اتجاه جيد.

المعرفة الأساسية لنظام الألياف البصرية

مقدمة في هندسة ووظائف نظام الألياف البصرية الأساسي:

1. وحدة الإرسال: تحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات ضوئية.

2. وحدة الإرسال: وسيط يحمل إشارات ضوئية.

3. وحدة الاستقبال: تستقبل الإشارات الضوئية وتحولها إلى إشارات كهربائية.

4. قم بتوصيل الجهاز: قم بتوصيل الألياف الضوئية بمصدر الضوء وكشف الضوء والألياف الضوئية الأخرى.

أنواع الموصلات الشائعة

نوع وجه نهاية الموصل

مقرنة

الوظيفة الرئيسية هي توزيع الإشارات الضوئية.توجد تطبيقات مهمة في شبكات الألياف الضوئية ، خاصة في شبكات المنطقة المحلية وأجهزة تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي.

تركيب اساسي

المقرنة عبارة عن جهاز سلبي ثنائي الاتجاه.الأشكال الأساسية هي الشجرة والنجمة.المقرنة تتوافق مع الفاصل.

WDM

WDM-ينقل مُضاعِف تقسيم الطول الموجي إشارات ضوئية متعددة في ألياف بصرية واحدة.هذه الإشارات الضوئية لها ترددات مختلفة وألوان مختلفة.مُضاعِف WDM هو الجمع بين عدة إشارات ضوئية في نفس الألياف الضوئية ؛معدد الإرسال المضاعف هو التمييز بين الإشارات الضوئية المتعددة من الألياف الضوئية.

معدد تقسيم الطول الموجي (عنوان تفسيري)