Concepto básico de comunicación por fibra óptica.
Unha fibra óptica é unha guía de ondas óptica dieléctrica, unha estrutura de guía de ondas que bloquea a luz e propaga a luz na dirección axial.
Fibra moi fina de vidro de cuarzo, resina sintética, etc.
Fibra monomodo: núcleo 8-10um, revestimento 125um
Fibra multimodo: núcleo 51um, revestimento 125um
O método de comunicación para transmitir sinais ópticos mediante fibras ópticas chámase comunicación por fibra óptica.
As ondas luminosas pertencen á categoría de ondas electromagnéticas.
O rango de lonxitude de onda da luz visible é de 390-760 nm, a parte maior que 760 nm é luz infravermella e a parte inferior a 390 nm é luz ultravioleta.
Ventá de traballo de ondas de luz (tres ventás de comunicación):
O rango de lonxitudes de onda usado na comunicación por fibra óptica está na rexión do infravermello próximo
Rexión de lonxitude de onda curta (luz visible, que é unha luz laranxa a simple vista) Luz laranxa de 850 nm
Rexión de lonxitude de onda longa (rexión de luz invisible) 1310 nm (punto de dispersión mínimo teórico), 1550 nm (punto de atenuación mínimo teórico)
Estrutura e clasificación das fibras
1.A estrutura da fibra
A estrutura de fibra ideal: núcleo, revestimento, revestimento, chaqueta.
O núcleo e o revestimento están feitos de material de cuarzo e as propiedades mecánicas son relativamente fráxiles e fáciles de romper.Polo tanto, xeralmente engádense dúas capas de capa de revestimento, unha de tipo resina e outra de nailon, para que o rendemento flexible da fibra alcance os requisitos de aplicación práctica do proxecto.
2.Clasificación das fibras ópticas
(1) A fibra divídese segundo a distribución do índice de refracción da sección transversal da fibra: divídese nunha fibra de tipo escalonado (fibra uniforme) e unha fibra graduada (fibra non uniforme).
Supón que o núcleo ten un índice de refracción de n1 e que o índice de refracción do revestimento é n2.
Para que o núcleo transmita luz a longas distancias, a condición necesaria para construír a fibra óptica é n1>n2
A distribución do índice de refracción dunha fibra uniforme é unha constante
A lei de distribución do índice de refracción da fibra non uniforme:
Entre eles, △ - diferenza relativa do índice de refracción
Α—índice de refracción, α=∞—fibra de distribución de índice de refracción de tipo escalonado, α=2—fibra de distribución de índice de refracción de lei cadrada (unha fibra graduada).Esta fibra compárase con outras fibras graduadas. Modo de dispersión óptimo mínimo.
(1) Segundo o número de modos transmitidos no núcleo: dividido en fibra multimodo e fibra monomodo
O patrón aquí refírese á distribución dun campo electromagnético de luz transmitida nunha fibra óptica.As diferentes distribucións de campo son un modo diferente.
Modo único (só se transmite un modo na fibra), multimodo (se transmiten varios modos simultáneamente na fibra)
Na actualidade, debido aos crecentes requisitos sobre a velocidade de transmisión e o número crecente de transmisións, a rede da área metropolitana está a desenvolverse na dirección de alta velocidade e gran capacidade, polo que a maioría delas son fibras escalonadas de modo único.(As características de transmisión son mellores que a fibra multimodo)
(2) Características da fibra óptica:
①Características de perda da fibra óptica: as ondas luminosas transmítense na fibra óptica e a potencia óptica diminúe gradualmente a medida que aumenta a distancia de transmisión.
As causas da perda de fibra inclúen: perda de acoplamento, perda de absorción, perda de dispersión e perda de radiación de flexión.
A perda de acoplamento é a perda causada polo acoplamento entre a fibra e o dispositivo.
As perdas de absorción son causadas pola absorción de enerxía luminosa por materiais de fibra e impurezas.
A perda de dispersión divídese en dispersión de Rayleigh (non uniformidade do índice de refracción) e dispersión da guía de ondas (desigualdade do material).
A perda de radiación por flexión é a perda causada pola flexión da fibra que conduce ao modo de radiación causado pola flexión da fibra.
②Características de dispersión da fibra óptica: os diferentes compoñentes de frecuencia do sinal transmitido pola fibra óptica teñen diferentes velocidades de transmisión, e o fenómeno físico de distorsión causado polo ensanchamento do pulso do sinal ao chegar ao terminal chámase dispersión.
A dispersión divídese en dispersión modal, dispersión de material e dispersión de guía de ondas.
Compoñentes básicos dos sistemas de comunicación por fibra óptica
Enviar parte:
O sinal de modulación de pulso emitido polo transmisor eléctrico (terminal eléctrico) envíase ao transmisor óptico (o sinal enviado polo interruptor controlado polo programa é procesado, a forma de onda ten forma, a inversa do patrón cámbiase... nun sinal eléctrico adecuado. e enviado ao transmisor óptico)
O papel principal dun transmisor óptico é converter un sinal eléctrico nun sinal óptico que se acopla á fibra.
Parte receptora:
Conversión de sinais ópticos transmitidos a través de fibras ópticas en sinais eléctricos
O procesamento do sinal eléctrico restablece ao sinal modulado de pulso orixinal e envíase ao terminal eléctrico (procesa o sinal eléctrico enviado polo receptor óptico, dá forma a forma de onda, invírtese a inversa do patrón... o sinal eléctrico apropiado é enviado de volta ao interruptor programable)
Parte de transmisión:
Fibra monomodo, repetidor óptico (repetidor rexenerativo eléctrico (amplificación de conversión óptica-eléctrica-óptica, o atraso da transmisión será maior, o circuíto de decisión de pulso empregarase para dar forma á forma de onda e a sincronización), Amplificador de fibra dopada con erbio (completa a amplificación). a nivel óptico, sen forma de onda)
(1) Transmisor óptico: é un transceptor óptico que realiza a conversión eléctrica/óptica.Consta dunha fonte de luz, un controlador e un modulador.A función é modular a onda luminosa da máquina eléctrica ata a onda luminosa emitida pola fonte de luz para converterse nunha onda atenuada e, a continuación, acoplar o sinal óptico modulado á fibra óptica ou ao cable óptico para a transmisión.
(2) Receptor óptico: é un transceptor óptico que realiza a conversión óptica/eléctrica.O modelo de utilidade está composto por un circuíto de detección de luz e un amplificador óptico, e a función é converter o sinal óptico transmitido pola fibra óptica ou o cable óptico nun sinal eléctrico polo detector óptico e, a continuación, amplificar o sinal eléctrico débil para un nivel suficiente a través do circuíto amplificador para ser enviado ao sinal.O extremo receptor da máquina eléctrica vai.
(3) Fibra/Cable: a fibra ou o cable constitúen o camiño de transmisión da luz.A función é transmitir o sinal atenuado enviado polo extremo transmisor ao detector óptico do extremo receptor despois da transmisión a longa distancia a través da fibra óptica ou do cable óptico para completar a tarefa de transmitir información.
(4) Repetidor óptico: consta dun fotodetector, unha fonte de luz e un circuíto de rexeneración de decisión.Hai dúas funcións: unha é compensar a atenuación do sinal óptico transmitido na fibra óptica;a outra é dar forma ao pulso da distorsión da forma de onda.
(5) Compoñentes pasivos, como conectores de fibra óptica, acopladores (non é necesario proporcionar enerxía por separado, pero o dispositivo aínda ten perdas): porque a lonxitude da fibra ou do cable está limitada polo proceso de debuxo da fibra e as condicións de construción do cable, e A lonxitude da fibra tamén é Límite (por exemplo, 2 km).Polo tanto, pode haber un problema de que unha pluralidade de fibras ópticas estean conectadas nunha liña de fibra óptica.Polo tanto, a conexión entre fibras ópticas, a conexión e acoplamento de fibras ópticas e transceptores ópticos e o uso de compoñentes pasivos como conectores e acopladores ópticos son indispensables.
A superioridade da comunicación por fibra óptica
Ancho de banda de transmisión, gran capacidade de comunicación
Baixa perda de transmisión e gran distancia de relé
Forte interferencia antielectromagnética
(Máis alá do inalámbrico: os sinais sen fíos teñen moitos efectos, beneficios de varias rutas, efectos de sombra, desvanecemento de Rayleigh, efectos Doppler
En comparación co cable coaxial: o sinal óptico é maior que o cable coaxial e ten unha boa confidencialidade)
A frecuencia da onda de luz é moi alta, en comparación con outras ondas electromagnéticas, a interferencia é pequena.
Desvantaxes do cable óptico: malas propiedades mecánicas, fácil de romper (mellorar o rendemento mecánico, terá un impacto na resistencia á interferencia), leva moito tempo a construírse e vese afectada polas condicións xeográficas.