Πλεονεκτήματα της επικοινωνίας οπτικών ινών:
● Μεγάλη ικανότητα επικοινωνίας
● Μεγάλη απόσταση ρελέ
● Χωρίς ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές
● Πλούσιοι πόροι
● Ελαφρύ και μικρό μέγεθος
Μια σύντομη ιστορία των οπτικών επικοινωνιών
Πάνω από 2000 χρόνια πριν, τα φώτα-φάρος, σηματοφόροι
1880, οπτική τηλεφωνική-ασύρματη οπτική επικοινωνία
1970, επικοινωνίες οπτικών ινών
● Το 1966, ο «πατέρας των οπτικών ινών», ο Δρ. Γκάο Γιονγκ πρότεινε για πρώτη φορά την ιδέα της επικοινωνίας με οπτικές ίνες.
● Το 1970, το Lin Yanxiong του Ινστιτούτου Bell Yan ήταν ένα λέιζερ ημιαγωγών που μπορούσε να λειτουργεί συνεχώς σε θερμοκρασία δωματίου.
● Το 1970, το Kapron της Corning έκανε απώλεια 20dB / km fiber.
● Το 1977, η πρώτη εμπορική γραμμή του Σικάγο 45 Mb / s.
Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα
Διαίρεση ζώνης επικοινωνίας και αντίστοιχα μέσα μετάδοσης
Διάθλαση / ανάκλαση και ολική ανάκλαση φωτός
Επειδή το φως ταξιδεύει διαφορετικά σε διαφορετικές ουσίες, όταν το φως εκπέμπεται από τη μια ουσία στην άλλη, η διάθλαση και η ανάκλαση συμβαίνουν στη διεπιφάνεια μεταξύ των δύο ουσιών.Επιπλέον, η γωνία του διαθλασμένου φωτός ποικίλλει ανάλογα με τη γωνία του προσπίπτοντος φωτός.Όταν η γωνία του προσπίπτοντος φωτός φτάσει ή υπερβεί μια ορισμένη γωνία, το διαθλασμένο φως θα εξαφανιστεί και όλο το προσπίπτον φως θα ανακληθεί πίσω.Αυτή είναι η συνολική αντανάκλαση του φωτός.Διαφορετικά υλικά έχουν διαφορετικές γωνίες διάθλασης για το ίδιο μήκος κύματος φωτός (δηλαδή, διαφορετικά υλικά έχουν διαφορετικούς δείκτες διάθλασης) και τα ίδια υλικά έχουν διαφορετικές γωνίες διάθλασης για διαφορετικά μήκη κύματος φωτός.Η επικοινωνία οπτικών ινών βασίζεται στις παραπάνω αρχές.
Κατανομή ανακλαστικότητας: Μια σημαντική παράμετρος για τον χαρακτηρισμό των οπτικών υλικών είναι ο δείκτης διάθλασης, ο οποίος αντιπροσωπεύεται από το N. Ο λόγος της ταχύτητας του φωτός C στο κενό προς την ταχύτητα του φωτός V στο υλικό είναι ο δείκτης διάθλασης του υλικού.
N = C / V
Ο δείκτης διάθλασης του γυαλιού χαλαζία για επικοινωνία οπτικών ινών είναι περίπου 1,5.
Δομή ινών
Οι γυμνές ίνες χωρίζονται γενικά σε τρία στρώματα:
Το πρώτο στρώμα: ο κεντρικός γυάλινος πυρήνας υψηλού δείκτη διάθλασης (διάμετρος πυρήνα είναι γενικά 9-10μm, (single mode) 50 ή 62,5 (multimode).
Το δεύτερο στρώμα: η μέση είναι η επένδυση από γυαλί πυριτίου χαμηλού δείκτη διάθλασης (η διάμετρος είναι γενικά 125μΜ).
Το τρίτο στρώμα: το πιο εξωτερικό είναι μια επίστρωση ρητίνης για ενίσχυση.
1) πυρήνας: υψηλός δείκτης διάθλασης, που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση φωτός.
2) Επικάλυψη επένδυσης: χαμηλός δείκτης διάθλασης, που σχηματίζει μια κατάσταση ολικής ανάκλασης με τον πυρήνα.
3) Προστατευτικό μπουφάν: Έχει υψηλή αντοχή και μπορεί να αντέξει μεγάλες κρούσεις για την προστασία της οπτικής ίνας.
Οπτικό καλώδιο 3 mm: πορτοκαλί, MM, πολλαπλών λειτουργιών.κίτρινο, SM, single-mode
Μέγεθος ινών
Η εξωτερική διάμετρος είναι γενικά 125um (μέσος όρος 100um ανά τρίχα)
Εσωτερική διάμετρος: single mode 9um;multimode 50 / 62,5um
Αριθμητικό διάφραγμα
Δεν μπορεί να μεταδοθεί όλο το φως που προσπίπτει στην ακραία όψη της οπτικής ίνας από την οπτική ίνα, αλλά μόνο το προσπίπτον φως μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος γωνιών.Αυτή η γωνία ονομάζεται αριθμητικό άνοιγμα της ίνας.Ένα μεγαλύτερο αριθμητικό άνοιγμα της οπτικής ίνας είναι πλεονεκτικό για τη σύνδεση της οπτικής ίνας.Διαφορετικοί κατασκευαστές έχουν διαφορετικά αριθμητικά ανοίγματα.
Τύπος ίνας
Σύμφωνα με τον τρόπο μετάδοσης του φωτός στην οπτική ίνα, μπορεί να χωριστεί σε:
Multi-Mode (συντομογραφία: MM);Single-Mode (συντομογραφία: SM)
Πολύτροπη ίνα: Ο κεντρικός γυάλινος πυρήνας είναι παχύτερος (50 ή 62,5μm) και μπορεί να μεταδώσει φως σε πολλαπλούς τρόπους λειτουργίας.Ωστόσο, η διασπορά του μεταξύ των λειτουργιών είναι μεγάλη, γεγονός που περιορίζει τη συχνότητα μετάδοσης ψηφιακών σημάτων και θα γίνει πιο σοβαρό με την αύξηση της απόστασης.Για παράδειγμα: Η ίνα 600MB / KM έχει μόνο 300MB εύρος ζώνης στα 2KM.Επομένως, η απόσταση μετάδοσης της ίνας πολλαπλών λειτουργιών είναι σχετικά μικρή, γενικά μόνο λίγα χιλιόμετρα.
Ίνα μονής λειτουργίας: Ο κεντρικός γυάλινος πυρήνας είναι σχετικά λεπτός (η διάμετρος του πυρήνα είναι γενικά 9 ή 10μm), και μπορεί να μεταδώσει φως μόνο σε μία λειτουργία.Στην πραγματικότητα, είναι ένα είδος οπτικής ίνας τύπου step-type, αλλά η διάμετρος του πυρήνα είναι πολύ μικρή.Θεωρητικά, μόνο το άμεσο φως μιας μοναδικής διαδρομής διάδοσης επιτρέπεται να εισέλθει στην ίνα και να διαδοθεί ευθεία στον πυρήνα της ίνας.Ο παλμός της ίνας μόλις τεντώνεται.Ως εκ τούτου, η διασπορά του μεταξύ των λειτουργιών είναι μικρή και κατάλληλη για απομακρυσμένη επικοινωνία, αλλά η χρωματική διασπορά του παίζει σημαντικό ρόλο.Με αυτόν τον τρόπο, η ίνα μονής λειτουργίας έχει υψηλότερες απαιτήσεις για το φασματικό πλάτος και τη σταθερότητα της πηγής φωτός, δηλαδή το φασματικό πλάτος είναι στενό και η σταθερότητα είναι καλή..
Ταξινόμηση οπτικών ινών
Ανά υλικό:
Γυάλινες ίνες: Ο πυρήνας και η επένδυση είναι κατασκευασμένα από γυαλί, με μικρή απώλεια, μεγάλη απόσταση μετάδοσης και υψηλό κόστος.
Οπτική ίνα πυριτίου επικαλυμμένη με καουτσούκ: ο πυρήνας είναι γυαλί και η επένδυση είναι πλαστική, η οποία έχει παρόμοια χαρακτηριστικά με τις ίνες γυαλιού και χαμηλότερο κόστος.
Πλαστική οπτική ίνα: Τόσο ο πυρήνας όσο και η επένδυση είναι πλαστικά, με μεγάλες απώλειες, μικρή απόσταση μετάδοσης και χαμηλή τιμή.Χρησιμοποιείται κυρίως για οικιακές συσκευές, ήχο και μετάδοση εικόνας σε μικρές αποστάσεις.
Σύμφωνα με το παράθυρο βέλτιστης συχνότητας μετάδοσης: συμβατική ίνα μονής λειτουργίας και ίνα μονής λειτουργίας με μετατόπιση διασποράς.
Συμβατικός τύπος: Ο οίκος παραγωγής οπτικών ινών βελτιστοποιεί τη συχνότητα μετάδοσης οπτικών ινών σε ένα μόνο μήκος κύματος φωτός, όπως τα 1300nm.
Τύπος μετατόπισης διασποράς: Ο παραγωγός οπτικών ινών βελτιστοποιεί τη συχνότητα μετάδοσης ινών σε δύο μήκη κύματος φωτός, όπως: 1300nm και 1550nm.
Απότομη αλλαγή: Ο δείκτης διάθλασης του πυρήνα των ινών προς τη γυάλινη επένδυση είναι απότομος.Έχει χαμηλό κόστος και υψηλή διασπορά μεταξύ των λειτουργιών.Κατάλληλο για επικοινωνία μικρής ταχύτητας σε μικρές αποστάσεις, όπως βιομηχανικός έλεγχος.Ωστόσο, η απλή ίνα χρησιμοποιεί έναν τύπο μετάλλαξης λόγω της μικρής διασποράς μεταξύ των τρόπων λειτουργίας.
Διαβαθμισμένη ίνα: ο δείκτης διάθλασης του πυρήνα της ίνας προς τη γυάλινη επένδυση μειώνεται σταδιακά, επιτρέποντας στο φως υψηλής λειτουργίας να διαδίδεται σε ημιτονοειδή μορφή, το οποίο μπορεί να μειώσει τη διασπορά μεταξύ των τρόπων λειτουργίας, να αυξήσει το εύρος ζώνης της ίνας και να αυξήσει την απόσταση μετάδοσης, αλλά το κόστος είναι Η ίνα ανώτερης λειτουργίας είναι ως επί το πλείστον διαβαθμισμένη ίνα.
Κοινές προδιαγραφές ινών
Μέγεθος ινών:
1) Διάμετρος πυρήνα μονής λειτουργίας: 9 / 125μm, 10 / 125μm
2) Διάμετρος εξωτερικής επένδυσης (2D) = 125μm
3) Διάμετρος εξωτερικής επίστρωσης = 250μm
4) Pigtail: 300μm
5) Multimode: 50 / 125μm, ευρωπαϊκό πρότυπο.62,5 / 125μm, αμερικανικό πρότυπο
6) Βιομηχανικά, ιατρικά και δίκτυα χαμηλής ταχύτητας: 100 / 140μm, 200 / 230μm
7) Πλαστικό: 98 / 1000μm, χρησιμοποιείται για έλεγχο αυτοκινήτου
Εξασθένιση ινών
Οι κύριοι παράγοντες που προκαλούν την εξασθένηση των ινών είναι: εγγενής, κάμψη, συμπίεση, ακαθαρσίες, ανομοιομορφία και πισινό.
Εγγενής: Είναι η εγγενής απώλεια της οπτικής ίνας, συμπεριλαμβανομένων: σκέδασης Rayleigh, εσωτερικής απορρόφησης κ.λπ.
Κάμψη: Όταν η ίνα είναι λυγισμένη, το φως σε μέρος της ίνας θα χαθεί λόγω σκέδασης, με αποτέλεσμα την απώλεια.
Συμπίεση: απώλεια που προκαλείται από ελαφρά κάμψη της ίνας όταν συμπιέζεται.
Ακαθαρσίες: Οι ακαθαρσίες σε μια οπτική ίνα απορροφούν και διασκορπίζουν το φως που μεταδίδεται στην ίνα, προκαλώντας απώλειες.
Μη ομοιόμορφη: Η απώλεια που προκαλείται από τον ανομοιόμορφο δείκτη διάθλασης του ινώδους υλικού.
Σύνδεση: Απώλεια που δημιουργείται κατά τη σύνδεση ινών, όπως: διαφορετικοί άξονες (η απαίτηση ομοαξονικής ίνας μονής λειτουργίας είναι μικρότερη από 0,8μm), η ακραία όψη δεν είναι κάθετη στον άξονα, η ακραία όψη είναι ανομοιόμορφη, η διάμετρος του πυρήνα του άκρου δεν ταιριάζει και η ποιότητα ματίσματος είναι κακή.
Τύπος οπτικού καλωδίου
1) Σύμφωνα με τις μεθόδους τοποθέτησης: αυτοφερόμενα εναέρια οπτικά καλώδια, οπτικά καλώδια αγωγών, θωρακισμένα θαμμένα οπτικά καλώδια και υποβρύχια οπτικά καλώδια.
2) Σύμφωνα με τη δομή του οπτικού καλωδίου, υπάρχουν: οπτικό καλώδιο ομαδοποιημένου σωλήνα, οπτικό καλώδιο στριμμένο στρώμα, οπτικό καλώδιο σφιχτού συγκράτησης, οπτικό καλώδιο κορδέλας, μη μεταλλικό οπτικό καλώδιο και διακλαδιζόμενο οπτικό καλώδιο.
3) Σύμφωνα με το σκοπό: οπτικά καλώδια για επικοινωνία μεγάλων αποστάσεων, οπτικά καλώδια εξωτερικού χώρου για μικρές αποστάσεις, υβριδικά οπτικά καλώδια και οπτικά καλώδια για κτίρια.
Σύνδεση και τερματισμός οπτικών καλωδίων
Η σύνδεση και ο τερματισμός των οπτικών καλωδίων είναι οι βασικές δεξιότητες που πρέπει να κατέχει το προσωπικό συντήρησης οπτικών καλωδίων.
Ταξινόμηση τεχνολογίας σύνδεσης οπτικών ινών:
1) Η τεχνολογία σύνδεσης της οπτικής ίνας και η τεχνολογία σύνδεσης του οπτικού καλωδίου είναι δύο μέρη.
2) Το άκρο του οπτικού καλωδίου είναι παρόμοιο με τη σύνδεση του οπτικού καλωδίου, με τη διαφορά ότι η λειτουργία θα πρέπει να είναι διαφορετική λόγω των διαφορετικών υλικών σύνδεσης.
Τύπος σύνδεσης ινών
Η σύνδεση καλωδίων οπτικών ινών μπορεί γενικά να χωριστεί σε δύο κατηγορίες:
1) Σταθερή σύνδεση οπτικής ίνας (κοινώς γνωστή ως νεκρός σύνδεσμος).Χρησιμοποιήστε γενικά ματιστή σύντηξης οπτικών ινών.χρησιμοποιείται για την άμεση κεφαλή του οπτικού καλωδίου.
2) Ο ενεργός σύνδεσμος οπτικής ίνας (κοινώς γνωστός ως ζωντανός σύνδεσμος).Χρησιμοποιήστε αφαιρούμενους συνδέσμους (κοινώς γνωστούς ως χαλαρούς συνδέσμους).Για βραχυκυκλωτήρα ινών, σύνδεση εξοπλισμού κ.λπ.
Λόγω της ατελείας της ακραίας όψης της οπτικής ίνας και της ανομοιομορφίας της πίεσης στην ακραία επιφάνεια της οπτικής ίνας, η απώλεια ματίσματος της οπτικής ίνας κατά μία εκκένωση είναι ακόμα σχετικά μεγάλη και η μέθοδος σύντηξης δευτερογενούς εκφόρτισης χρησιμοποιείται πλέον.Αρχικά, προθερμάνετε και εκκενώστε την ακραία επιφάνεια της ίνας, διαμορφώστε την τελική όψη, αφαιρέστε τη σκόνη και τα υπολείμματα και κάντε την τελική πίεση της ίνας ομοιόμορφη με προθέρμανση.
Μέθοδος παρακολούθησης για απώλεια σύνδεσης οπτικών ινών
Υπάρχουν τρεις μέθοδοι για την παρακολούθηση της απώλειας σύνδεσης οπτικών ινών:
1. Οθόνη στον ματιστή.
2. Παρακολούθηση φωτεινής πηγής και μετρητή οπτικής ισχύος.
3.Μέθοδος μέτρησης OTDR
Μέθοδος λειτουργίας σύνδεσης οπτικών ινών
Οι λειτουργίες σύνδεσης οπτικών ινών χωρίζονται γενικά σε:
1. Χειρισμός ακραίων όψεων ινών.
2. Εγκατάσταση σύνδεσης οπτικής ίνας.
3. Συναρμολόγηση οπτικών ινών.
4. Προστασία συνδετήρων οπτικών ινών.
5. Υπάρχουν πέντε βήματα για τον υπόλοιπο δίσκο ινών.
Γενικά, η σύνδεση ολόκληρου του οπτικού καλωδίου πραγματοποιείται σύμφωνα με τα ακόλουθα βήματα:
Βήμα 1: πολύ καλό μήκος, ανοίξτε και απογυμνώστε το οπτικό καλώδιο, αφαιρέστε το περίβλημα του καλωδίου
Βήμα 2: Καθαρίστε και αφαιρέστε την πάστα πλήρωσης πετρελαίου στο οπτικό καλώδιο.
Βήμα 3: Δέστε τις ίνες.
Βήμα 4: Ελέγξτε τον αριθμό των πυρήνων ινών, πραγματοποιήστε σύζευξη ινών και ελέγξτε εάν οι ετικέτες χρώματος ινών είναι σωστές.
Βήμα 5: Ενισχύστε τη σύνδεση της καρδιάς.
Βήμα 6: Διάφορα βοηθητικά ζεύγη γραμμών, συμπεριλαμβανομένων ζευγών επιχειρηματικών γραμμών, ζευγών γραμμών ελέγχου, θωρακισμένων γραμμών εδάφους κ.λπ. (εάν είναι διαθέσιμα τα προαναφερθέντα ζεύγη γραμμών.
Βήμα 7: Συνδέστε την ίνα.
Βήμα 8: Προστατέψτε τον σύνδεσμο οπτικών ινών.
Βήμα 9: αποθήκευση αποθέματος της υπόλοιπης ίνας.
Βήμα 10: Ολοκληρώστε τη σύνδεση του περιβλήματος του οπτικού καλωδίου.
Βήμα 11: Προστασία συνδετήρων οπτικών ινών
Απώλεια φυτικών ινών
1310 nm: 0,35 ~ 0,5 dB / Km
1550 nm: 0,2 ~ 0,3 dB / Km
850 nm: 2,3 έως 3,4 dB / Km
Απώλεια σημείου σύντηξης οπτικών ινών: 0,08dB / σημείο
Σημείο ματίσματος ινών 1 σημείο / 2χλμ
Κοινά ουσιαστικά ινών
1) Εξασθένιση
Εξασθένιση: απώλεια ενέργειας όταν το φως μεταδίδεται σε οπτική ίνα, ίνα μονής λειτουργίας 1310nm 0,4 ~ 0,6 dB / km, 1550 nm 0,2 ~ 0,3 dB / km.πλαστική πολυτροπική ίνα 300dB / km
2) Διασπορά
Διασπορά: Το εύρος ζώνης των παλμών φωτός αυξάνεται μετά τη διαδρομή μιας ορισμένης απόστασης κατά μήκος της ίνας.Είναι ο κύριος παράγοντας που περιορίζει τον ρυθμό μετάδοσης.
Διασπορά μεταξύ των τρόπων λειτουργίας: Εμφανίζεται μόνο σε πολύτροπες ίνες, επειδή διαφορετικοί τρόποι φωτός ταξιδεύουν κατά μήκος διαφορετικών μονοπατιών.
Διασπορά υλικού: Διαφορετικά μήκη κύματος φωτός ταξιδεύουν με διαφορετικές ταχύτητες.
Διασπορά κυματοδηγού: Αυτό συμβαίνει επειδή η φωτεινή ενέργεια ταξιδεύει με ελαφρώς διαφορετικές ταχύτητες καθώς ταξιδεύει μέσω του πυρήνα και της επένδυσης.Στις ίνες μονής λειτουργίας, είναι πολύ σημαντικό να αλλάξετε τη διασπορά της ίνας αλλάζοντας την εσωτερική δομή της ίνας.
Τύπος ινών
Το σημείο μηδενικής διασποράς G.652 είναι περίπου 1300nm
Το σημείο μηδενικής διασποράς G.653 είναι περίπου 1550nm
G.654 ίνα αρνητικής διασποράς
G.655 ίνα μετατοπισμένης διασποράς
Full wave ίνα
3) διασκορπισμός
Λόγω της ατελούς βασικής δομής του φωτός, προκαλείται απώλεια φωτεινής ενέργειας και η μετάδοση του φωτός αυτή τη στιγμή δεν έχει πλέον καλή κατευθυντικότητα.
Βασικές γνώσεις συστήματος οπτικών ινών
Εισαγωγή στην αρχιτεκτονική και τις λειτουργίες ενός βασικού συστήματος οπτικών ινών:
1. Μονάδα αποστολής: μετατρέπει τα ηλεκτρικά σήματα σε οπτικά σήματα.
2. Μονάδα μετάδοσης: μέσο που μεταφέρει οπτικά σήματα.
3. Μονάδα λήψης: λαμβάνει οπτικά σήματα και τα μετατρέπει σε ηλεκτρικά σήματα.
4. Συνδέστε τη συσκευή: συνδέστε την οπτική ίνα με την πηγή φωτός, την ανίχνευση φωτός και άλλες οπτικές ίνες.
Κοινοί τύποι συνδετήρων
Τύπος ακραίου συνδετήρα
Συνδέων
Η κύρια λειτουργία είναι η διανομή οπτικών σημάτων.Σημαντικές εφαρμογές είναι στα δίκτυα οπτικών ινών, ειδικά σε τοπικά δίκτυα και σε συσκευές πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος.
βασική δομή
Ο ζεύκτης είναι μια αμφίδρομη παθητική συσκευή.Οι βασικές μορφές είναι δέντρο και αστέρι.Ο ζεύκτης αντιστοιχεί στον διαχωριστή.
WDM
WDM—Ο πολυπλέκτης διαίρεσης μήκους κύματος μεταδίδει πολλαπλά οπτικά σήματα σε μία οπτική ίνα.Αυτά τα οπτικά σήματα έχουν διαφορετικές συχνότητες και διαφορετικά χρώματα.Ο πολυπλέκτης WDM συνδυάζει πολλαπλά οπτικά σήματα στην ίδια οπτική ίνα.ο πολυπλέκτης αποπολυπλεξίας είναι να διακρίνει πολλαπλά οπτικά σήματα από μία οπτική ίνα.
Πολυπλέκτης διαίρεσης μήκους κύματος (Legend)
Ορισμός παλμών σε ψηφιακά συστήματα:
1. Πλάτος: Το ύψος του παλμού αντιπροσωπεύει την ενέργεια οπτικής ισχύος στο σύστημα οπτικών ινών.
2. Χρόνος ανόδου: ο χρόνος που απαιτείται για να αυξηθεί ο παλμός από το 10% στο 90% του μέγιστου πλάτους.
3. Χρόνος πτώσης: ο χρόνος που απαιτείται για να πέσει ο παλμός από το 90% στο 10% του πλάτους.
4. Πλάτος παλμού: Το πλάτος του παλμού στη θέση πλάτους 50%, εκφρασμένο σε χρόνο.
5. Κύκλος: ο συγκεκριμένος χρόνος παλμού είναι ο χρόνος εργασίας που απαιτείται για την ολοκλήρωση ενός κύκλου.
6. Λόγος κατάσβεσης: Ο λόγος 1 ισχύος φωτεινού σήματος προς 0 ισχύς φωτός σήματος.
Ορισμός κοινών μονάδων στην επικοινωνία οπτικών ινών:
1,dB = 10 log10 (Σύχωμα / Καρφίτσα)
Pout: ισχύς εξόδου;Pin: ισχύς εισόδου
2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), η οποία είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μονάδα στη μηχανική επικοινωνιών.Συνήθως αντιπροσωπεύει την οπτική ισχύ με 1 milliwatt ως αναφορά.
παράδειγμα:–10dBm σημαίνει ότι η οπτική ισχύς είναι ίση με 100uw.
3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)