फाइबर ऑप्टिक संचार के लाभ:
●बड़ी संचार क्षमता
●लंबी रिले दूरी
● कोई विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप नहीं
समृद्ध संसाधन
हल्के वजन और छोटे आकार
ऑप्टिकल संचार का एक संक्षिप्त इतिहास
2000 से अधिक वर्ष पहले, बीकन-रोशनी, सेमाफोरस
1880, ऑप्टिकल टेलीफोन-वायरलेस ऑप्टिकल संचार
1970, फाइबर ऑप्टिक संचार
1966 में, "ऑप्टिकल फाइबर के जनक", डॉ. गाओ योंग ने पहली बार ऑप्टिकल फाइबर संचार के विचार का प्रस्ताव रखा।
1970 में, बेल यान इंस्टीट्यूट का लिन यानक्सिओनग एक सेमीकंडक्टर लेजर था जो कमरे के तापमान पर लगातार काम कर सकता था।
● 1970 में, Corning's Kapron ने 20dB/km फाइबर का नुकसान किया।
1977 में, शिकागो की 45Mb/s की पहली व्यावसायिक लाइन।
विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम
संचार बैंड डिवीजन और संबंधित ट्रांसमिशन मीडिया
अपवर्तन / परावर्तन और प्रकाश का पूर्ण परावर्तन
क्योंकि प्रकाश अलग-अलग पदार्थों में अलग-अलग यात्रा करता है, जब प्रकाश एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ में उत्सर्जित होता है, तो दो पदार्थों के बीच इंटरफेस में अपवर्तन और परावर्तन होता है।इसके अलावा, अपवर्तित प्रकाश का कोण आपतित प्रकाश के कोण के साथ बदलता रहता है।जब आपतित प्रकाश का कोण एक निश्चित कोण तक पहुँचता है या उससे अधिक हो जाता है, तो अपवर्तित प्रकाश गायब हो जाएगा, और सभी आपतित प्रकाश वापस परावर्तित हो जाएंगे।यह प्रकाश का पूर्ण परावर्तन है।विभिन्न सामग्रियों में प्रकाश की एक ही तरंग दैर्ध्य के लिए अलग-अलग अपवर्तन कोण होते हैं (अर्थात, विभिन्न सामग्रियों में अलग-अलग अपवर्तक सूचकांक होते हैं), और एक ही सामग्री में प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य के लिए अलग-अलग अपवर्तन कोण होते हैं।ऑप्टिकल फाइबर संचार उपरोक्त सिद्धांतों पर आधारित है।
परावर्तकता वितरण: ऑप्टिकल सामग्री को चिह्नित करने के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर अपवर्तक सूचकांक है, जिसे एन द्वारा दर्शाया जाता है। वैक्यूम में प्रकाश सी की गति का अनुपात सामग्री में प्रकाश वी की गति सामग्री का अपवर्तक सूचकांक है।
एन = सी / वी
ऑप्टिकल फाइबर संचार के लिए क्वार्ट्ज ग्लास का अपवर्तनांक लगभग 1.5 है।
फाइबर संरचना
फाइबर नंगे फाइबर को आम तौर पर तीन परतों में विभाजित किया जाता है:
पहली परत: केंद्र उच्च अपवर्तक सूचकांक ग्लास कोर (कोर व्यास आमतौर पर 9-10 . है)μमी, (एकल मोड) 50 या 62.5 (मल्टीमोड)।
दूसरी परत: मध्य कम अपवर्तक सूचकांक सिलिका ग्लास क्लैडिंग (व्यास आमतौर पर 125 . है)μएम)।
तीसरी परत: सबसे बाहरी सुदृढीकरण के लिए एक राल कोटिंग है।
1) कोर: उच्च अपवर्तक सूचकांक, प्रकाश संचारित करने के लिए प्रयोग किया जाता है;
2) क्लैडिंग कोटिंग: कम अपवर्तक सूचकांक, कोर के साथ कुल प्रतिबिंब की स्थिति बनाना;
3) सुरक्षात्मक जैकेट: इसमें उच्च शक्ति होती है और ऑप्टिकल फाइबर की रक्षा के लिए बड़े प्रभावों का सामना कर सकती है।
3 मिमी ऑप्टिकल केबल: नारंगी, एमएम, बहु-मोड;पीला, एसएम, सिंगल-मोड
फाइबर का आकार
बाहरी व्यास आम तौर पर 125um (औसत 100um प्रति बाल) होता है
भीतरी व्यास: एकल मोड 9um;मल्टीमोड 50 / 62.5um
संख्यात्मक छिद्र
ऑप्टिकल फाइबर के अंतिम चेहरे पर सभी प्रकाश घटना को ऑप्टिकल फाइबर द्वारा प्रेषित नहीं किया जा सकता है, लेकिन केवल कोणों की एक निश्चित सीमा के भीतर प्रकाश की घटना होती है।इस कोण को तंतु का संख्यात्मक छिद्र कहते हैं।ऑप्टिकल फाइबर का एक बड़ा संख्यात्मक एपर्चर ऑप्टिकल फाइबर के डॉकिंग के लिए फायदेमंद है।विभिन्न निर्माताओं के पास अलग-अलग संख्यात्मक एपर्चर होते हैं।
फाइबर का प्रकार
ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश के संचरण मोड के अनुसार, इसे इसमें विभाजित किया जा सकता है:
मल्टी-मोड (संक्षिप्त नाम: एमएम);सिंगल-मोड (संक्षिप्त नाम: एसएम)
मल्टीमोड फाइबर: सेंटर ग्लास कोर मोटा होता है (50 या 62.5 .)μएम) और कई मोड में प्रकाश संचारित कर सकता है।हालांकि, इसका अंतर-मोड फैलाव बड़ा है, जो डिजिटल संकेतों को प्रसारित करने की आवृत्ति को सीमित करता है, और यह बढ़ती दूरी के साथ और अधिक गंभीर हो जाएगा।उदाहरण के लिए: 600MB / KM फाइबर में 2KM पर केवल 300MB बैंडविड्थ है।इसलिए, मल्टी-मोड फाइबर की संचरण दूरी अपेक्षाकृत कम है, आमतौर पर केवल कुछ किलोमीटर।
सिंगल-मोड फाइबर: सेंटर ग्लास कोर अपेक्षाकृत पतला होता है (कोर व्यास आमतौर पर 9 या 10 . होता है)μमी), और केवल एक मोड में प्रकाश संचारित कर सकता है।वास्तव में, यह एक प्रकार का स्टेप-टाइप ऑप्टिकल फाइबर है, लेकिन कोर व्यास बहुत छोटा है।सिद्धांत रूप में, केवल एकल प्रसार पथ के प्रत्यक्ष प्रकाश को फाइबर में प्रवेश करने और सीधे फाइबर कोर में प्रचारित करने की अनुमति है।फाइबर पल्स मुश्किल से फैला है।इसलिए, इसका अंतर-मोड फैलाव छोटा और दूरस्थ संचार के लिए उपयुक्त है, लेकिन इसका रंगीन फैलाव एक प्रमुख भूमिका निभाता है।इस तरह, एकल-मोड फाइबर में प्रकाश स्रोत की वर्णक्रमीय चौड़ाई और स्थिरता के लिए उच्च आवश्यकताएं होती हैं, अर्थात वर्णक्रमीय चौड़ाई संकीर्ण होती है और स्थिरता अच्छी होती है।.
ऑप्टिकल फाइबर का वर्गीकरण
सामग्री द्वारा:
ग्लास फाइबर: कोर और क्लैडिंग कांच के बने होते हैं, छोटे नुकसान, लंबी संचरण दूरी और उच्च लागत के साथ;
रबर से ढके सिलिकॉन ऑप्टिकल फाइबर: कोर ग्लास है और क्लैडिंग प्लास्टिक है, जिसमें ग्लास फाइबर और कम लागत के समान लक्षण हैं;
प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर: कोर और क्लैडिंग दोनों प्लास्टिक हैं, जिसमें बड़े नुकसान, कम संचरण दूरी और कम कीमत है।ज्यादातर घरेलू उपकरणों, ऑडियो और कम दूरी की छवि संचरण के लिए उपयोग किया जाता है।
इष्टतम संचरण आवृत्ति खिड़की के अनुसार: पारंपरिक एकल-मोड फाइबर और फैलाव-स्थानांतरित एकल-मोड फाइबर।
पारंपरिक प्रकार: ऑप्टिकल फाइबर प्रोडक्शन हाउस प्रकाश की एकल तरंग दैर्ध्य, जैसे 1300nm पर ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन आवृत्ति का अनुकूलन करता है।
फैलाव-स्थानांतरित प्रकार: फाइबर ऑप्टिक्स निर्माता प्रकाश के दो तरंग दैर्ध्य पर फाइबर ट्रांसमिशन आवृत्ति को अनुकूलित करता है, जैसे: 1300 एनएम और 1550 एनएम।
अचानक परिवर्तन: ग्लास क्लैडिंग के लिए फाइबर कोर का अपवर्तनांक अचानक होता है।इसमें कम लागत और उच्च अंतर-मोड फैलाव है।कम दूरी की कम गति संचार के लिए उपयुक्त, जैसे औद्योगिक नियंत्रण।हालांकि, एकल-मोड फाइबर छोटे अंतर-मोड फैलाव के कारण उत्परिवर्तन प्रकार का उपयोग करता है।
ग्रेडिएंट फाइबर: ग्लास क्लैडिंग के लिए फाइबर कोर का अपवर्तनांक धीरे-धीरे कम हो जाता है, जिससे उच्च-मोड प्रकाश को साइनसॉइडल रूप में प्रचारित करने की अनुमति मिलती है, जो मोड के बीच फैलाव को कम कर सकता है, फाइबर बैंडविड्थ बढ़ा सकता है और ट्रांसमिशन दूरी बढ़ा सकता है, लेकिन लागत है उच्च मोड फाइबर ज्यादातर ग्रेड फाइबर है।
सामान्य फाइबर विनिर्देश
फाइबर का आकार:
1) सिंगल मोड कोर व्यास: 9/125μमी, 10 / 125μm
2) बाहरी आवरण व्यास (2डी) = 125μm
3) बाहरी कोटिंग व्यास = 250μm
4) बेनी: 300μm
5) मल्टीमोड: 50/125μमी, यूरोपीय मानक;62.5 / 125μमी, अमेरिकी मानक
6) औद्योगिक, चिकित्सा और कम गति वाले नेटवर्क: 100/140μमी, 200 / 230μm
7) प्लास्टिक: 98/1000μएम, ऑटोमोबाइल नियंत्रण के लिए उपयोग किया जाता है
फाइबर क्षीणन
फाइबर क्षीणन का कारण बनने वाले मुख्य कारक हैं: आंतरिक, झुकने, निचोड़ने, अशुद्धता, असमानता और बट।
आंतरिक: यह ऑप्टिकल फाइबर का अंतर्निहित नुकसान है, जिसमें शामिल हैं: रेले का बिखरना, आंतरिक अवशोषण, आदि।
बेंड: जब फाइबर मुड़ा हुआ होता है, तो फाइबर के हिस्से में बिखरने के कारण प्रकाश खो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप नुकसान होगा।
निचोड़ना: निचोड़ने पर फाइबर के थोड़े से झुकने से होने वाली हानि।
अशुद्धियाँ: एक ऑप्टिकल फाइबर में अशुद्धियाँ फाइबर में संचारित प्रकाश को अवशोषित और बिखेरती हैं, जिससे नुकसान होता है।
गैर-समान: फाइबर सामग्री के असमान अपवर्तक सूचकांक के कारण होने वाली हानि।
डॉकिंग: फाइबर डॉकिंग के दौरान उत्पन्न नुकसान, जैसे: विभिन्न अक्ष (एकल-मोड फाइबर समाक्षीय आवश्यकता 0.8 से कम है)μमी), अंतिम चेहरा अक्ष के लंबवत नहीं है, अंतिम चेहरा असमान है, बट कोर व्यास मेल नहीं खाता है, और स्प्लिसिंग गुणवत्ता खराब है।
ऑप्टिकल केबल का प्रकार
1) बिछाने के तरीकों के अनुसार: स्व-सहायक ओवरहेड ऑप्टिकल केबल, पाइपलाइन ऑप्टिकल केबल, बख़्तरबंद दफन ऑप्टिकल केबल और पनडुब्बी ऑप्टिकल केबल।
2) ऑप्टिकल केबल की संरचना के अनुसार, बंडल ट्यूब ऑप्टिकल केबल, लेयर ट्विस्टेड ऑप्टिकल केबल, टाइट-होल्ड ऑप्टिकल केबल, रिबन ऑप्टिकल केबल, नॉन-मेटल ऑप्टिकल केबल और ब्रांचेबल ऑप्टिकल केबल हैं।
3) उद्देश्य के अनुसार: लंबी दूरी के संचार के लिए ऑप्टिकल केबल, कम दूरी के लिए बाहरी ऑप्टिकल केबल, हाइब्रिड ऑप्टिकल केबल और इमारतों के लिए ऑप्टिकल केबल।
ऑप्टिकल केबलों का कनेक्शन और समाप्ति
ऑप्टिकल केबल्स का कनेक्शन और समाप्ति बुनियादी कौशल है जिसे ऑप्टिकल केबल रखरखाव कर्मियों को मास्टर करना चाहिए।
ऑप्टिकल फाइबर कनेक्शन प्रौद्योगिकी का वर्गीकरण:
1) ऑप्टिकल फाइबर की कनेक्शन तकनीक और ऑप्टिकल केबल की कनेक्शन तकनीक दो भाग हैं।
2) ऑप्टिकल केबल का अंत ऑप्टिकल केबल के कनेक्शन के समान है, सिवाय इसके कि अलग-अलग कनेक्टर सामग्री के कारण ऑपरेशन अलग होना चाहिए।
फाइबर कनेक्शन का प्रकार
फाइबर ऑप्टिक केबल कनेक्शन को आम तौर पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:
1) ऑप्टिकल फाइबर का फिक्स्ड कनेक्शन (आमतौर पर डेड कनेक्टर के रूप में जाना जाता है)।आम तौर पर ऑप्टिकल फाइबर फ्यूजन स्पाइसर का उपयोग करें;ऑप्टिकल केबल के सीधे सिर के लिए उपयोग किया जाता है।
2) ऑप्टिकल फाइबर का सक्रिय कनेक्टर (आमतौर पर लाइव कनेक्टर के रूप में जाना जाता है)।हटाने योग्य कनेक्टर्स (आमतौर पर ढीले जोड़ों के रूप में जाना जाता है) का उपयोग करें।फाइबर जम्पर, उपकरण कनेक्शन आदि के लिए।
ऑप्टिकल फाइबर के अंतिम चेहरे की अपूर्णता और ऑप्टिकल फाइबर के अंत चेहरे पर दबाव की गैर-एकरूपता के कारण, ऑप्टिकल फाइबर का एक निर्वहन द्वारा ब्याह नुकसान अभी भी अपेक्षाकृत बड़ा है, और माध्यमिक निर्वहन संलयन विधि अब प्रयोग किया जाता है।सबसे पहले, फाइबर के अंतिम चेहरे को पहले से गरम करें और डिस्चार्ज करें, अंतिम चेहरे को आकार दें, धूल और मलबे को हटा दें, और पहले से गरम करके फाइबर वर्दी का अंतिम दबाव बनाएं।
ऑप्टिकल फाइबर कनेक्शन हानि के लिए निगरानी विधि
फाइबर कनेक्शन हानि की निगरानी के लिए तीन तरीके हैं:
1. स्पाइसर पर निगरानी रखें।
2. प्रकाश स्रोत और ऑप्टिकल बिजली मीटर की निगरानी।
3.OTDR माप विधि
ऑप्टिकल फाइबर कनेक्शन की संचालन विधि
ऑप्टिकल फाइबर कनेक्शन संचालन को आम तौर पर विभाजित किया जाता है:
1. फाइबर अंत चेहरे की हैंडलिंग।
2. ऑप्टिकल फाइबर की कनेक्शन स्थापना।
3. ऑप्टिकल फाइबर की स्प्लिसिंग।
4. ऑप्टिकल फाइबर कनेक्टर्स का संरक्षण।
5. शेष फाइबर ट्रे के लिए पांच चरण हैं।
आम तौर पर, संपूर्ण ऑप्टिकल केबल का कनेक्शन निम्न चरणों के अनुसार किया जाता है:
चरण 1: बहुत अच्छी लंबाई, ऑप्टिकल केबल खोलें और पट्टी करें, केबल शीथ को हटा दें
चरण 2: ऑप्टिकल केबल में पेट्रोलियम भरने वाले पेस्ट को साफ करें और हटा दें।
चरण 3: फाइबर को बंडल करें।
चरण 4: फाइबर कोर की संख्या की जांच करें, फाइबर पेयरिंग करें, और जांचें कि फाइबर रंग लेबल सही हैं या नहीं।
चरण 5: दिल के संबंध को मजबूत करें;
चरण 6: व्यापार लाइन जोड़े, नियंत्रण रेखा जोड़े, शील्ड ग्राउंड लाइन इत्यादि सहित विभिन्न सहायक लाइन जोड़े (यदि उपर्युक्त लाइन जोड़े उपलब्ध हैं।
चरण 7: फाइबर कनेक्ट करें।
चरण 8: ऑप्टिकल फाइबर कनेक्टर को सुरक्षित रखें;
चरण 9: शेष फाइबर की सूची भंडारण;
चरण 10: ऑप्टिकल केबल जैकेट के कनेक्शन को पूरा करें;
चरण 11: फाइबर ऑप्टिक कनेक्टर्स का संरक्षण
फाइबर हानि
1310 एनएम: 0.35 ~ 0.5 डीबी / किमी
1550 एनएम: 0.2 ~ 0.3dB / किमी
850 एनएम: 2.3 से 3.4 डीबी / किमी
ऑप्टिकल फाइबर फ्यूजन पॉइंट लॉस: 0.08dB / पॉइंट
फाइबर स्प्लिसिंग पॉइंट 1 पॉइंट / 2km
आम फाइबर संज्ञा
1) क्षीणन
क्षीणन: ऑप्टिकल फाइबर, सिंगल-मोड फाइबर 1310 एनएम 0.4 ~ 0.6 डीबी / किमी, 1550 एनएम 0.2 ~ 0.3 डीबी / किमी में प्रकाश प्रसारित होने पर ऊर्जा हानि;प्लास्टिक मल्टीमोड फाइबर 300dB / km
2) फैलाव
फैलाव: फाइबर के साथ एक निश्चित दूरी की यात्रा के बाद प्रकाश दालों की बैंडविड्थ बढ़ जाती है।यह संचरण दर को सीमित करने वाला मुख्य कारक है।
इंटर-मोड फैलाव: केवल मल्टीमोड फाइबर में होता है, क्योंकि प्रकाश के विभिन्न तरीके अलग-अलग पथों के साथ यात्रा करते हैं।
सामग्री फैलाव: प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य अलग-अलग गति से यात्रा करती हैं।
वेवगाइड फैलाव: ऐसा इसलिए होता है क्योंकि प्रकाश ऊर्जा थोड़ी अलग गति से यात्रा करती है क्योंकि यह कोर और क्लैडिंग के माध्यम से यात्रा करती है।सिंगल-मोड फाइबर में, फाइबर की आंतरिक संरचना को बदलकर फाइबर के फैलाव को बदलना बहुत महत्वपूर्ण है।
फाइबर प्रकार
G.652 शून्य फैलाव बिंदु लगभग 1300nm . है
G.653 शून्य फैलाव बिंदु लगभग 1550nm . है
G.654 नकारात्मक फैलाव फाइबर
G.655 फैलाव-स्थानांतरित फाइबर
पूर्ण तरंग फाइबर
3) प्रकीर्णन
प्रकाश की अपूर्ण बुनियादी संरचना के कारण, प्रकाश ऊर्जा का नुकसान होता है, और इस समय प्रकाश के संचरण में अच्छी दिशा नहीं होती है।
फाइबर ऑप्टिक सिस्टम का बुनियादी ज्ञान
एक बुनियादी फाइबर ऑप्टिक प्रणाली की वास्तुकला और कार्यों का परिचय:
1. प्रेषण इकाई: विद्युत संकेतों को ऑप्टिकल संकेतों में परिवर्तित करता है;
2. ट्रांसमिशन यूनिट: ऑप्टिकल सिग्नल ले जाने वाला एक माध्यम;
3. रिसीविंग यूनिट: ऑप्टिकल सिग्नल प्राप्त करता है और उन्हें विद्युत संकेतों में परिवर्तित करता है;
4. डिवाइस कनेक्ट करें: ऑप्टिकल फाइबर को प्रकाश स्रोत, प्रकाश का पता लगाने और अन्य ऑप्टिकल फाइबर से कनेक्ट करें।
सामान्य कनेक्टर प्रकार
कनेक्टर अंत चेहरा प्रकार
कपलर
मुख्य कार्य ऑप्टिकल संकेतों को वितरित करना है।महत्वपूर्ण अनुप्रयोग ऑप्टिकल फाइबर नेटवर्क में हैं, विशेष रूप से स्थानीय क्षेत्र नेटवर्क में और तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग उपकरणों में।
बुनियादी संरचना
युग्मक एक द्विदिश निष्क्रिय युक्ति है।मूल रूप पेड़ और तारा हैं।युग्मक फाड़नेवाला से मेल खाता है।
डब्ल्यूडीएम
डब्ल्यूडीएम-वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सर एक ऑप्टिकल फाइबर में कई ऑप्टिकल सिग्नल प्रसारित करता है।इन ऑप्टिकल संकेतों की अलग-अलग आवृत्तियाँ और अलग-अलग रंग होते हैं।WDM बहुसंकेतक एक ही ऑप्टिकल फाइबर में कई ऑप्टिकल संकेतों को जोड़ना है;डीमल्टीप्लेक्सिंग मल्टीप्लेक्सर एक ऑप्टिकल फाइबर से कई ऑप्टिकल संकेतों को अलग करना है।
वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सर (किंवदंती)
डिजिटल सिस्टम में दालों की परिभाषा:
1. आयाम: पल्स की ऊंचाई फाइबर ऑप्टिक सिस्टम में ऑप्टिकल पावर ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करती है।
2. उदय समय: नाड़ी के अधिकतम आयाम के 10% से 90% तक बढ़ने के लिए आवश्यक समय।
3. पतन का समय: नाड़ी के आयाम के 90% से 10% तक गिरने के लिए आवश्यक समय।
4. पल्स चौड़ाई: 50% आयाम स्थिति में नाड़ी की चौड़ाई, समय में व्यक्त की गई।
5. चक्र: पल्स विशिष्ट समय एक चक्र को पूरा करने के लिए आवश्यक कार्य समय है।
6. विलुप्त होने का अनुपात: 1 सिग्नल लाइट पावर से 0 सिग्नल लाइट पावर का अनुपात।
ऑप्टिकल फाइबर संचार में सामान्य इकाइयों की परिभाषा:
1.dB = 10 log10 (पाउट / पिन)
पाउट: आउटपुट पावर;पिन: इनपुट पावर
2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), जो संचार इंजीनियरिंग में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली इकाई है;यह आमतौर पर संदर्भ के रूप में 1 मिलीवाट के साथ ऑप्टिकल शक्ति का प्रतिनिधित्व करता है;
उदाहरण:-10dBm का मतलब है कि ऑप्टिकल पावर 100uw के बराबर है।
3.dBu = 10 log10 (पी / 1uw)