Vantaghji di a cumunicazione in fibra ottica:
● Grande capacità di cumunicazione
● Long relay distanza
● Nisuna interferenza elettromagnetica
● Richi risorse
● Pesu ligeru è taglia chjuca
Una breve storia di e cumunicazioni ottiche
Più di 2000 anni fà, i fanali, i semafori
1880, cumunicazione ottica senza filu telefuninu otticu
1970, cumunicazioni in fibra ottica
● In u 1966, "Babbu di Fibra otticu", u duttore Gao Yong hà prupostu prima l'idea di cumunicazione di fibre ottiche.
● In u 1970, Lin Yanxiong di l'Istitutu Bell Yan era un laser semiconductor chì puderia travaglià continuamente à a temperatura di l'ambienti.
● In u 1970, Corning's Kapron hà fattu una perdita di 20dB / km fibra.
● In u 1977, a prima linea cummerciale di Chicago di 45Mb / s.
Spettru elettromagneticu
Divisione di banda di cumunicazione è media di trasmissione currispundenti
Rifrazione / riflessione è riflessione tutale di a luce
Perchè a luce viaghja in modu diversu in e diverse sustanzi, quandu a luce hè emessa da una sustanza à l'altru, a rifrazione è a riflessione si trovanu à l'interfaccia trà e duie sustanzi.Inoltre, l'angolo di a luce rifratta varieghja cù l'angolo di a luce incidente.Quandu l'angolo di a luce incidente righjunghji o supera un certu angulu, a luce rifratta sparirà, è tutta a luce incidente serà riflessa.Questu hè u riflessu tutale di a luce.Diversi materiali anu diversi anguli di rifrazione per a stessa lunghezza d'onda di a luce (vale à dì, diversi materiali anu indici di rifrazione differenti), è i stessi materiali anu diversi anguli di rifrazione per diverse lunghezze d'onda di luce.A cumunicazione in fibra ottica hè basatu annantu à i principii sopra.
Distribuzione di riflettività: Un paràmetru impurtante per caratterizà i materiali ottichi hè l'indice di rifrazione, chì hè rapprisintatu da N. U rapportu di a vitezza di a lumera C in u vacuum à a velocità di a luce V in u materiale hè l'indice di rifrazione di u materiale.
N = C/V
L'indice di rifrazione di vetru di quartz per a cumunicazione di fibra ottica hè di circa 1,5.
Struttura di fibra
A fibra nuda hè generalmente divisa in trè strati:
U primu stratu: u core di vetru di u centru di altu indice di rifrazione (diametru di u core hè generalmente 9-10μm, (modu unicu) 50 o 62,5 (multimode).
U sicondu stratu: u mediu hè u rivestimentu di vetru di silice à bassu indice di rifrazione (u diametru hè generalmente 125).μm).
A terza capa: a più esterna hè un revestimentu di resina per u rinfurzamentu.
1) core: altu indice di rifrazione, usatu per trasmette a luce;
2) Revestimentu di rivestimentu: bassu indice di rifrazione, chì formanu una cundizione di riflessione tutale cù u core;
3) Giacca protettiva: hà una forza alta è pò sustene grandi impatti per prutege a fibra ottica.
Cavu otticu 3mm: aranciu, MM, multi-mode;giallu, SM, unicu modu
Dimensioni di fibra
U diametru esternu hè generalmente 125um (media 100um per capelli)
Diamitru internu: unicu modu 9um;multimode 50 / 62.5um
Apertura numerica
Micca tutta a luce incidente nantu à a faccia finale di a fibra ottica pò esse trasmessa da a fibra ottica, ma solu a luce incidente in una certa gamma di anguli.Stu angulu hè chjamatu apertura numerica di a fibra.Una apertura numerica più grande di a fibra ottica hè vantaghju per u docking di a fibra ottica.Diversi pruduttori anu aperture numeriche diffirenti.
Tipu di fibra
Sicondu u modu di trasmissione di a luce in a fibra ottica, pò esse divisu in:
Multi-Mode (abbreviazione: MM);Single-Mode (abbreviazione: SM)
Fibra multimode: U core di vetru centrale hè più grossu (50 o 62,5μm) è pò trasmette a luce in parechje modi.In ogni casu, a so dispersione inter-mode hè grande, chì limita a freccia di trasmissione di segnali digitale, è diventerà più seriu cù a distanza crescente.Per esempiu: a fibra 600MB / KM hà solu 300MB di larghezza di banda à 2KM.Dunque, a distanza di trasmissione di fibra multi-mode hè relativamente corta, in generale solu uni pochi di chilometri.
Fibra monomode: u core di vetru di u centru hè relativamente sottile (u diametru di u core hè generalmente 9 o 10).μm), è pò trasmette a luce solu in un modu.In fatti, hè un tipu di fibra ottica step-type, ma u diametru di u core hè assai chjucu.In teoria, solu a luce diretta di una sola strada di propagazione hè permessa di entre in a fibra è propagate direttamente in u core di a fibra.U pulsu di fibra hè appena allungatu.Dunque, a so dispersione inter-mode hè chjuca è adattata per a cumunicazione remota, ma a so dispersione cromatica ghjoca un rolu maiò.In questu modu, a fibra monomode hà esigenze più altu per a larghezza spettrale è a stabilità di a fonte di luce, vale à dì, a larghezza spettrale hè stretta è a stabilità hè bona..
Classificazione di fibre ottiche
Per materiale:
Fibra di vetru: U core è u cladding sò fatti di vetru, cù una piccula perdita, una longa distanza di trasmissione è un altu costu;
Fibra ottica di silicone cuperta di gomma: u core hè di vetru è u cladding hè di plastica, chì hà caratteristiche simili à a fibra di vetru è u costu più bassu;
Fibra ottica plastica: Sia u core è u cladding sò plastica, cù grande perdita, distanza di trasmissione corta è prezzu bassu.A maiò parte di l'apparecchi domestici, l'audio è a trasmissione di l'imaghjini à corta distanza.
Sicondu a finestra di freccia di trasmissione ottimali: fibra monomodale cunvinziunali è fibra monomode di dispersione spostata.
Tipu cunvinziunali: A casa di pruduzzione di fibra ottica ottimizza a frequenza di trasmissione di fibra ottica nantu à una sola lunghezza d'onda di luce, cum'è 1300nm.
Tipu di dispersione spostata: U pruduttore di fibra ottica ottimizza a frequenza di trasmissione di fibra nantu à duie lunghezze d'onda di luce, cum'è: 1300nm è 1550nm.
Cambiamentu bruscu: L'indice di rifrazione di u core di fibra à u revestimentu di vetru hè bruscu.Havi bassu costu è alta dispersione inter-mode.Adatta per a cumunicazione à corta distanza à bassa velocità, cum'è u cuntrollu industriale.Tuttavia, a fibra monomodale usa un tipu di mutazione per via di a piccula dispersione inter-mode.
Fibra di gradiente: l'indice di rifrazione di u core di fibra à u revestimentu di vetru hè gradualmente ridutta, chì permette à a luce d'altu modu di propagazione in una forma sinusoidale, chì pò riduce a dispersione trà i modi, aumenta a larghezza di banda di fibra è aumenta a distanza di trasmissione, ma u costu hè fibra Mode supiriuri hè soprattuttu fibre gradued.
Specificazioni di fibre cumuni
Dimensioni di fibra:
1) Diametru di u core in modu unicu: 9 / 125μm, 10/125μm
2) Diamitru di rivestimentu esternu (2D) = 125μm
3) Diamitru di revestimentu esternu = 250μm
4) Pigtail: 300μm
5) Multimode: 50 / 125μm, standard europeu;62,5 / 125μm, standard americanu
6) Reti industriali, mediche è à bassa velocità: 100 / 140μm, 200 / 230μm
7) Plastica: 98 / 1000μm, utilizatu per u cuntrollu di l'automobile
Attenuazione di fibre
I fatturi principali chì causanu l'attenuazione di a fibra sò: intrinseca, curvatura, spremitura, impurità, irregolarità è butt.
Intrinseca: Hè a perdita inherente di a fibra ottica, cumprese: Scattering Rayleigh, assorbimentu intrinsicu, etc.
Bend: Quandu a fibra hè piegata, a luce in parte di a fibra serà persa per via di scattering, risultatu in perdita.
Squeezing : perdita causata da una ligera curvatura di a fibra quand'ella hè spremita.
Impurità: L'impurità in una fibra ottica assorbe è sparghje a luce trasmessa in a fibra, causannu pèrdite.
Non-uniforme: A perdita causata da l'indice di rifrazione irregolare di u materiale di fibra.
Docking: Perdita generata durante l'accoppiamentu di fibra, cum'è: diversi assi (u requisitu di coaxiality di fibra monomodale hè menu di 0,8).μm), a faccia finale ùn hè micca perpendiculare à l'assi, a faccia finale hè irregulare, u diametru di u core di u butt ùn currisponde micca, è a qualità di splicing hè povira.
Tipu di cable otticu
1) Sicondu i metudi di posa: cavi ottici autoportanti, cavi ottici di pipeline, cavi ottici intarrati blindati è cavi ottichi sottumarini.
2) Sicondu a struttura di u cable otticu, ci sò: cable otticu di tubu bundled, cable otticu twisted strattu, cable otticu strettu, cable otticu nastri, cable otticu non metallicu è cable otticu branchable.
3) Sicondu u scopu: cavi ottici per a cumunicazione à longa distanza, cavi ottici esterni per a corta distanza, cavi ottici ibridi, è cavi ottici per l'edificazioni.
Cunnessione è terminazione di cavi ottici
A cunnessione è a terminazione di i cavi ottici sò e cumpetenze basiche chì u persunale di mantenimentu di u cable otticu deve maestru.
Classificazione di a tecnulugia di cunnessione di fibra ottica:
1) A tecnulugia di cunnessione di fibra ottica è a tecnulugia di cunnessione di cable otticu sò duie parti.
2) A fine di u cable otticu hè simile à a cunnessione di u cable otticu, salvu chì l'operazione deve esse diversa per via di i diversi materiali di u connettore.
Tipu di cunnessione di fibra
A cunnessione di u cable di fibra ottica pò esse generalmente divisa in duie categorie:
1) Cunnessione fissa di fibra ottica (cunnisciuta cum'è cunnessu mortu).In generale, aduprate splicer di fusione di fibre ottiche;utilizatu per a testa diretta di u cable otticu.
2) U connettore attivu di fibra ottica (cumunemente cunnisciutu cum'è u connector live).Aduprate connettori removable (cumunemente cunnisciuti cum'è articulazioni loose).Per ponti di fibra, cunnessione di l'equipaggiu, etc.
A causa di l'incompletezza di a faccia finale di a fibra ottica è a non-uniformità di a pressione nantu à a faccia finale di a fibra ottica, a perdita di splice di a fibra ottica da una scarica hè sempre relativamente grande, è u metudu di fusione di scaricamentu secundariu. hè avà usatu.Prima, preheat è scaricate a faccia finale di a fibra, formate a faccia finale, sguassate a polvera è i detriti, è rende a pressione finale di a fibra uniforme per preriscaldamentu.
Metudu di monitoraghju per a perdita di cunnessione di fibra ottica
Ci hè trè metudi per monitorizà a perdita di cunnessione di fibra:
1. Monitor nantu à u splicer.
2. Surveglianza di a fonte di luce è u metru di putenza otticu.
mètudu di misura 3.OTDR
Metudu di funziunamentu di cunnessione di fibra ottica
L'operazioni di cunnessione di fibra ottica sò generalmente divisi in:
1. Manipulazione di facci fini di fibra.
2. Installazione di cunnessione di fibra ottica.
3. Splicing di fibra ottica.
4. Prutezzione di i connettori di fibre ottiche.
5. Ci sò cinque passi per a tavula di fibra restante.
In generale, a cunnessione di tuttu u cable otticu hè realizatu secondu i seguenti passi:
Step1: assai bona lunghezza, apre è striscia u cable otticu, sguassate a guaina di u cable
Passu 2: Pulite è sguassate a pasta di riempimentu di petroliu in u cable otticu.
Step 3: Bundle a fibra.
Passu 4: Verificate u numeru di nuclei di fibra, eseguite l'accoppiamentu di fibre, è verificate se l'etichette di culore di fibra sò currette.
Passu 5: rinfurzà a cunnessione di u core;
Passu 6: Diverse coppie di linee ausiliarie, cumprese coppie di linee di cummerciale, coppie di linee di cuntrollu, linee di terra blindate, ecc.
Passu 7: Connect the fibre.
Passu 8: Prutegge u cunnessu di fibra otticu;
Passu 9: u almacenamentu d'inventariu di a fibra restante;
Passu 10: Completa a cunnessione di a giacca di cable otticu;
Passu 11: Prutezzione di connettori di fibra ottica
perdita di fibra
1310 nm: 0,35 ~ 0,5 dB / Km
1550 nm: 0,2 ~ 0,3 dB / Km
850 nm: 2,3 à 3,4 dB/Km
Perdita di puntu di fusione di fibra ottica: 0.08dB / puntu
Puntu di splicing di fibra 1 puntu / 2 km
Nomi di fibre cumuni
1) Attenuazione
Attenuazione: perdita di energia quandu a luce hè trasmessa in fibra ottica, fibra monomodale 1310nm 0.4 ~ 0.6dB / km, 1550nm 0.2 ~ 0.3dB / km;fibra plastica multimode 300dB / km
2) Dispersione
Dispersione: A larghezza di banda di l'impulsi di luce hè aumentata dopu avè viaghjatu una certa distanza longu a fibra.Hè u fattore principale chì limita a velocità di trasmissione.
Dispersione inter-mode: si trova solu in fibre multimode, perchè e diverse modi di luce viaghjanu per diverse strade.
Dispersione materiale: diverse lunghezze d'onda di luce viaggiano a diverse velocità.
Dispersione di a guida d'onda: Questu accade perchè l'energia luminosa viaghja à velocità ligeramente sfarente mentre viaghja à traversu u core è u rivestimentu.In fibra unicu-mode, hè assai impurtante per cambià a dispersione di a fibra cambiendu a struttura interna di a fibra.
Tipu di fibra
G.652 puntu di dispersione zero hè intornu à 1300nm
G.653 puntu di dispersione zero hè intornu à 1550nm
G.654 fibre dispersion negativu
G.655 fibre dispersion-shifted
Fibra full wave
3) sparghjera
A causa di l'imperfetta struttura basica di a luce, a perdita di l'energia luminosa hè causata, è a trasmissione di u lume in questu tempu ùn hà più una bona direzzione.
Cunniscenza basica di u sistema di fibra ottica
Introduzione à l'architettura è e funzioni di un sistema di fibra ottica di basa:
1. Unità di mandà: cunvertisce i signali elettrici in signali ottichi;
2. Unità di trasmissione: un mediu chì porta signali ottici;
3. Unità di ricezione: riceve signalazioni ottiche è li cunvertisce in signali elettrici;
4. Connect u dispusitivu: cunnette a fibra ottica à a fonte di luce, a deteczione di luce è altre fibre ottiche.
Tipi di cunnessu cumuni
Tipu di faccia finale di u connettore
Coupler
A funzione principale hè di distribuisce signali ottici.L'applicazioni impurtanti sò in e rete di fibre ottiche, in particulare in e rete di zona lucale è in i dispositi di multiplexing di divisione di lunghezza d'onda.
struttura basica
L'accoppiatore è un dispositivo passivo bidirezionale.I formi basi sò arbre è stella.L'accoppiatore currisponde à u splitter.
WDM
WDM—Multiplexer à divisione di lunghezza d'onda trasmette parechji segnali ottici in una fibra ottica.Questi signali ottici anu diverse frequenze è culori diffirenti.U multiplexer WDM hè di accoppià parechji signali ottichi in a stessa fibra ottica;u multiplexer di demultiplexing hè di distingue parechji signali ottichi da una fibra ottica.
Multiplexer à divisione di lunghezza d'onda (legenda)
Definizione di impulsi in sistemi digitali:
1. Amplitude: L'altezza di u pulse rapprisenta l'energia di u putere otticu in u sistema di fibra ottica.
2. Tempu di risalita : u tempu necessariu per u pulsu per risaltà da 10% à 90% di l'amplitude massima.
3. Tempu di caduta: u tempu necessariu per u pulse per fallu da 90% à 10% di l'amplitude.
4. Larghezza di l'impulsu: A larghezza di u pulse à a pusizione di amplitude 50%, spressione in u tempu.
5. Ciclu: u tempu specificu di impulsu hè u tempu di travagliu necessariu per compie un ciclu.
6. Ratio d'estinzione: U rapportu di 1 signal light power à 0 signal light power.
Definizione di unità cumuni in a cumunicazione in fibra ottica:
1.dB = 10 log10 (Pout / Pin)
Pout: putenza di pruduzzioni;Pin: putenza di input
2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), chì hè una unità largamente usata in l'ingenieria di cumunicazione;generalmente rapprisenta u putere otticu cù 1 milliwatt cum'è a riferenza;
esempiu:–10dBm significa chì a putenza ottica hè uguale à 100uw.
3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)