ઓપ્ટિકલ ફાઈબર કોમ્યુનિકેશનની મૂળભૂત વિભાવના.
ઓપ્ટિકલ ફાઇબર એ ડાઇલેક્ટ્રિક ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડ છે, એક વેવગાઇડ માળખું જે પ્રકાશને અવરોધે છે અને અક્ષીય દિશામાં પ્રકાશનો પ્રચાર કરે છે.
ક્વાર્ટઝ ગ્લાસ, કૃત્રિમ રેઝિન, વગેરેથી બનેલા ખૂબ જ બારીક ફાઇબર.
સિંગલ મોડ ફાઇબર: કોર 8-10um, ક્લેડીંગ 125um
મલ્ટિમોડ ફાઇબર: કોર 51um, ક્લેડીંગ 125um
ઓપ્ટિકલ ફાઈબરનો ઉપયોગ કરીને ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિટ કરવાની સંચાર પદ્ધતિને ઓપ્ટિકલ ફાઈબર કમ્યુનિકેશન કહેવામાં આવે છે.
પ્રકાશ તરંગો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની શ્રેણીમાં આવે છે.
દૃશ્યમાન પ્રકાશની તરંગલંબાઇ શ્રેણી 390-760 nm છે, 760 nm કરતાં મોટો ભાગ ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશ છે, અને 390 nm કરતાં નાનો ભાગ અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ છે.
લાઇટ વેવ વર્કિંગ વિન્ડો (ત્રણ કોમ્યુનિકેશન વિન્ડો):
ફાઈબર-ઓપ્ટિક કોમ્યુનિકેશનમાં વપરાતી તરંગલંબાઈની શ્રેણી નજીકના ઈન્ફ્રારેડ પ્રદેશમાં છે
ટૂંકી-તરંગલંબાઇનો પ્રદેશ (દ્રશ્યમાન પ્રકાશ, જે નરી આંખે નારંગી પ્રકાશ છે) 850nm નારંગી પ્રકાશ
લાંબી તરંગલંબાઇ ક્ષેત્ર (અદ્રશ્ય પ્રકાશ ક્ષેત્ર) 1310 એનએમ (સૈદ્ધાંતિક લઘુત્તમ વિક્ષેપ બિંદુ), 1550 એનએમ (સૈદ્ધાંતિક લઘુત્તમ એટેન્યુએશન બિંદુ)
ફાઇબર માળખું અને વર્ગીકરણ
1.ફાઇબરનું માળખું
આદર્શ ફાઇબર માળખું: કોર, ક્લેડીંગ, કોટિંગ, જેકેટ.
કોર અને ક્લેડીંગ ક્વાર્ટઝ સામગ્રીથી બનેલા છે, અને યાંત્રિક ગુણધર્મો પ્રમાણમાં નાજુક અને તોડવામાં સરળ છે.તેથી, કોટિંગ સ્તરના બે સ્તરો, એક રેઝિન પ્રકાર અને નાયલોન પ્રકારનો એક સ્તર સામાન્ય રીતે ઉમેરવામાં આવે છે, જેથી ફાઇબરની લવચીક કામગીરી પ્રોજેક્ટની વ્યવહારિક એપ્લિકેશન જરૂરિયાતો સુધી પહોંચે.
2.ઓપ્ટિકલ ફાઇબરનું વર્ગીકરણ
(1) ફાઈબરને ફાઈબરના ક્રોસ સેક્શનના રીફ્રેક્ટિવ ઈન્ડેક્સ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન અનુસાર વિભાજિત કરવામાં આવે છે: તેને સ્ટેપ ટાઈપ ફાઈબર (યુનિફોર્મ ફાઈબર) અને ગ્રેડેડ ફાઈબર (નોન-યુનિફોર્મ ફાઈબર)માં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.
ધારો કે કોરમાં n1 નો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છે અને ક્લેડીંગ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n2 છે.
લાંબા અંતર પર પ્રકાશ પ્રસારિત કરવા માટે કોરને સક્ષમ કરવા માટે, ઓપ્ટિકલ ફાઇબર બનાવવા માટે જરૂરી સ્થિતિ n1>n2 છે.
એકસમાન ફાઇબરનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વિતરણ એક સ્થિર છે
નોન-યુનિફોર્મ ફાઇબરનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વિતરણ કાયદો:
તેમાંથી, △ – સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ તફાવત
Α—રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, α=∞—સ્ટેપ-ટાઇપ રિફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન ફાઇબર, α=2—ચોરસ-લૉ રિફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન ફાઇબર (એક ગ્રેડેડ ફાઇબર).આ ફાઇબરની સરખામણી અન્ય ગ્રેડેડ ફાઇબર સાથે કરવામાં આવે છે. મોડ ડિસ્પરશન ન્યૂનતમ શ્રેષ્ઠ છે.
(1) કોરમાં પ્રસારિત મોડ્સની સંખ્યા અનુસાર: મલ્ટિમોડ ફાઇબર અને સિંગલ મોડ ફાઇબરમાં વિભાજિત
અહીંની પેટર્ન ઓપ્ટિકલ ફાઇબરમાં પ્રસારિત પ્રકાશના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રના વિતરણનો સંદર્ભ આપે છે.અલગ-અલગ ફીલ્ડ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન એ અલગ મોડ છે.
સિંગલ મોડ (ફક્ત એક મોડ ફાઇબરમાં પ્રસારિત થાય છે), મલ્ટિમોડ (બહુવિધ મોડ એકસાથે ફાઇબરમાં પ્રસારિત થાય છે)
હાલમાં, ટ્રાન્સમિશન રેટ પર વધતી જતી જરૂરિયાતો અને ટ્રાન્સમિશનની વધતી સંખ્યાને કારણે, મેટ્રોપોલિટન એરિયા નેટવર્ક હાઇ સ્પીડ અને મોટી ક્ષમતાની દિશામાં વિકસી રહ્યું છે, તેથી તેમાંના મોટા ભાગના સિંગલ મોડ સ્ટેપ્ડ ફાઇબર છે.(પોતાની ટ્રાન્સમિશન લાક્ષણિકતાઓ મલ્ટિમોડ ફાઇબર કરતાં વધુ સારી છે)
(2) ઓપ્ટિકલ ફાઈબરની લાક્ષણિકતાઓ:
①ઓપ્ટિકલ ફાઈબરની ખોટ લાક્ષણિકતાઓ: પ્રકાશ તરંગો ઓપ્ટિકલ ફાઈબરમાં પ્રસારિત થાય છે, અને ટ્રાન્સમિશન અંતર વધે તેમ ઓપ્ટિકલ પાવર ધીમે ધીમે ઘટતો જાય છે.
ફાઇબરના નુકશાનના કારણોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે: કપલિંગ નુકશાન, શોષણ નુકશાન, સ્કેટરિંગ નુકશાન અને બેન્ડિંગ રેડિયેશન નુકશાન.
કપલિંગ નુકશાન એ ફાઇબર અને ઉપકરણ વચ્ચેના જોડાણને કારણે થયેલ નુકશાન છે.
ફાઇબર સામગ્રીઓ અને અશુદ્ધિઓ દ્વારા પ્રકાશ ઊર્જાના શોષણને કારણે શોષણ નુકસાન થાય છે.
છૂટાછવાયા નુકસાનને રેલે સ્કેટરિંગ (પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક બિન-એકરૂપતા) અને વેવગાઈડ સ્કેટરિંગ (સામગ્રી અસમાનતા)માં વહેંચવામાં આવે છે.
બેન્ડિંગ રેડિયેશન લોસ એ ફાઈબરના બેન્ડિંગને કારણે થયેલ નુકસાન છે જે ફાઈબરના બેન્ડિંગને કારણે રેડિયેશન મોડ તરફ દોરી જાય છે.
②ઓપ્ટિકલ ફાઈબરની ડિસ્પર્ઝન લાક્ષણિકતાઓ: ઓપ્ટિકલ ફાઈબર દ્વારા પ્રસારિત થતા સિગ્નલમાં અલગ-અલગ આવર્તન ઘટકોની ટ્રાન્સમિશન ઝડપ અલગ હોય છે અને જ્યારે ટર્મિનલ સુધી પહોંચે છે ત્યારે સિગ્નલ પલ્સ વિસ્તૃત થવાને કારણે વિકૃતિની ભૌતિક ઘટનાને ડિસ્પરશન કહેવામાં આવે છે.
વિક્ષેપને મોડલ વિક્ષેપ, સામગ્રી વિક્ષેપ અને વેવગાઇડ વિક્ષેપમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.
ઓપ્ટિકલ ફાઈબર કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમના મૂળભૂત ઘટકો
ભાગ મોકલો:
ઇલેક્ટ્રિક ટ્રાન્સમીટર (ઇલેક્ટ્રિકલ ટર્મિનલ) દ્વારા પલ્સ મોડ્યુલેશન સિગ્નલ આઉટપુટ ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમીટરને મોકલવામાં આવે છે (પ્રોગ્રામ-નિયંત્રિત સ્વીચ દ્વારા મોકલવામાં આવેલ સિગ્નલ પર પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે, વેવફોર્મ આકાર આપવામાં આવે છે, પેટર્નનો ઇનવર્સ બદલાય છે... યોગ્ય ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલમાં અને ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમીટર પર મોકલવામાં આવે છે)
ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમીટરની પ્રાથમિક ભૂમિકા વિદ્યુત સિગ્નલને ઓપ્ટિકલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરવાની છે જે ફાઇબરમાં જોડાય છે.
પ્રાપ્ત ભાગ:
ઓપ્ટિકલ ફાઇબર દ્વારા પ્રસારિત ઓપ્ટિકલ સિગ્નલોને ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરવું
વિદ્યુત સંકેતની પ્રક્રિયા મૂળ પલ્સ મોડ્યુલેટેડ સિગ્નલ પર પુનઃસ્થાપિત થાય છે અને વિદ્યુત ટર્મિનલ પર મોકલવામાં આવે છે (ઓપ્ટિકલ રીસીવર દ્વારા મોકલવામાં આવેલ વિદ્યુત સંકેત પર પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે, વેવફોર્મ આકાર આપવામાં આવે છે, પેટર્નની વિપરીત ઊંધી હોય છે… યોગ્ય વિદ્યુત સંકેત છે. પ્રોગ્રામેબલ સ્વીચ પર પાછા મોકલવામાં આવે છે)
ટ્રાન્સમિશન ભાગ:
સિંગલ-મોડ ફાઇબર, ઓપ્ટિકલ રિપીટર (ઇલેક્ટ્રિકલ રિજનરેટિવ રિપીટર (ઓપ્ટિકલ-ઇલેક્ટ્રિક-ઓપ્ટિકલ કન્વર્ઝન એમ્પ્લીફિકેશન, ટ્રાન્સમિશન વિલંબ મોટો હશે, પલ્સ ડિસિઝન સર્કિટનો ઉપયોગ વેવફોર્મ અને ટાઇમિંગને આકાર આપવા માટે કરવામાં આવશે), એર્બિયમ-ડોપ્ડ ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર (એમ્પ્લીફિકેશન પૂર્ણ કરે છે. ઓપ્ટિકલ સ્તરે, વેવફોર્મ શેપિંગ વિના)
(1) ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમીટર: તે એક ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સસીવર છે જે ઇલેક્ટ્રિક/ઓપ્ટિકલ રૂપાંતરણને અનુભવે છે.તેમાં પ્રકાશ સ્ત્રોત, ડ્રાઇવર અને મોડ્યુલેટરનો સમાવેશ થાય છે.વિધેય એ છે કે ઇલેક્ટ્રિક મશીનમાંથી પ્રકાશ તરંગને પ્રકાશ સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્સર્જિત પ્રકાશ તરંગમાં મોડ્યુલેટ કરીને મંદ તરંગ બની જાય છે અને પછી મોડ્યુલેટેડ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલને ઓપ્ટિકલ ફાઇબર અથવા ટ્રાન્સમિશન માટે ઓપ્ટિકલ કેબલ સાથે જોડવાનું છે.
(2) ઓપ્ટિકલ રીસીવર: એક ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સસીવર છે જે ઓપ્ટિકલ/ઈલેક્ટ્રીકલ રૂપાંતરણને સાકાર કરે છે.યુટિલિટી મૉડલ લાઇટ ડિટેક્ટિંગ સર્કિટ અને ઑપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરથી બનેલું છે, અને કાર્ય એ ઑપ્ટિકલ ફાઇબર અથવા ઑપ્ટિકલ કેબલ દ્વારા પ્રસારિત થતા ઑપ્ટિકલ સિગ્નલને ઑપ્ટિકલ ડિટેક્ટર દ્વારા ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરવાનું છે, અને પછી નબળા ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલને એમ્પ્લીફાય કરવાનું છે. સિગ્નલ પર મોકલવા માટે એમ્પ્લીફાઈંગ સર્કિટ દ્વારા પૂરતું સ્તર.ઇલેક્ટ્રિક મશીનનો રીસીવિંગ એન્ડ જાય છે.
(3) ફાઇબર/કેબલ: ફાઇબર અથવા કેબલ પ્રકાશના ટ્રાન્સમિશન પાથની રચના કરે છે.કાર્ય એ છે કે માહિતી પ્રસારિત કરવાનું કાર્ય પૂર્ણ કરવા માટે ઓપ્ટિકલ ફાઇબર અથવા ઓપ્ટિકલ કેબલ દ્વારા લાંબા-અંતરના ટ્રાન્સમિશન પછી પ્રાપ્ત અંતના ઓપ્ટિકલ ડિટેક્ટરને ટ્રાન્સમિટિંગ એન્ડ દ્વારા મોકલવામાં આવતા ઝાંખા સિગ્નલને ટ્રાન્સમિટ કરવાનું છે.
(4) ઓપ્ટિકલ રીપીટર: ફોટોડિટેક્ટર, પ્રકાશ સ્ત્રોત અને નિર્ણય પુનઃજનન સર્કિટનો સમાવેશ થાય છે.ત્યાં બે કાર્યો છે: એક ઓપ્ટિકલ ફાઇબરમાં પ્રસારિત ઓપ્ટિકલ સિગ્નલના એટેન્યુએશનને વળતર આપવાનું છે;બીજું તરંગ વિકૃતિના પલ્સને આકાર આપવાનું છે.
(5) નિષ્ક્રિય ઘટકો જેમ કે ફાઈબર ઓપ્ટિક કનેક્ટર્સ, કપ્લર્સ (અલગથી પાવર સપ્લાય કરવાની જરૂર નથી, પરંતુ ઉપકરણ હજી પણ નુકસાનકારક છે): કારણ કે ફાઈબર અથવા કેબલની લંબાઈ ફાઈબર ડ્રોઈંગ પ્રક્રિયા અને કેબલ બાંધકામની સ્થિતિ દ્વારા મર્યાદિત છે, અને ફાઇબરની લંબાઈ પણ મર્યાદા છે (દા.ત. 2 કિમી).તેથી, એવી સમસ્યા હોઈ શકે છે કે એક ઓપ્ટિકલ ફાઈબર લાઇનમાં ઓપ્ટિકલ ફાઈબરની બહુમતી જોડાયેલ છે.તેથી, ઓપ્ટિકલ ફાઈબર વચ્ચેનું જોડાણ, ઓપ્ટિકલ ફાઈબર અને ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સસીવર્સનું જોડાણ અને જોડાણ અને ઓપ્ટિકલ કનેક્ટર્સ અને કપ્લર્સ જેવા નિષ્ક્રિય ઘટકોનો ઉપયોગ અનિવાર્ય છે.
ઓપ્ટિકલ ફાઇબર કમ્યુનિકેશનની શ્રેષ્ઠતા
ટ્રાન્સમિશન બેન્ડવિડ્થ, મોટી સંચાર ક્ષમતા
નીચા ટ્રાન્સમિશન નુકશાન અને મોટા રિલે અંતર
મજબૂત વિરોધી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ
(બિયોન્ડ વાયરલેસ: વાયરલેસ સિગ્નલમાં ઘણી અસરો હોય છે, મલ્ટીપાથ લાભો, શેડો ઈફેક્ટ્સ, રેલે ફેડિંગ, ડોપ્લર ઈફેક્ટ્સ
કોક્સિયલ કેબલની સરખામણીમાં: ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ કોએક્સિયલ કેબલ કરતાં મોટું છે અને તેમાં સારી ગોપનીયતા છે)
પ્રકાશ તરંગની આવર્તન ખૂબ ઊંચી છે, અન્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની તુલનામાં, દખલ ઓછી છે.
ઓપ્ટિકલ કેબલના ગેરફાયદા: નબળા યાંત્રિક ગુણધર્મો, તોડવામાં સરળ, (યાંત્રિક કાર્યક્ષમતામાં સુધારો, દખલ પ્રતિકાર પર અસર પડશે), તેને બનાવવામાં લાંબો સમય લાગે છે અને તે ભૌગોલિક પરિસ્થિતિઓથી પ્રભાવિત થાય છે.