ऑप्टिकल फाइबर संचार की मूल अवधारणा.
एक ऑप्टिकल फाइबर एक ढांकता हुआ ऑप्टिकल वेवगाइड है, एक वेवगाइड संरचना जो प्रकाश को अवरुद्ध करती है और अक्षीय दिशा में प्रकाश का प्रसार करती है।
क्वार्ट्ज ग्लास, सिंथेटिक राल आदि से बना बहुत अच्छा फाइबर।
सिंगल मोड फाइबर: कोर 8-10um, क्लैडिंग 125um
मल्टीमोड फाइबर: कोर 51um, क्लैडिंग 125um
ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करके ऑप्टिकल संकेतों को प्रसारित करने की संचार विधि को ऑप्टिकल फाइबर संचार कहा जाता है।
प्रकाश तरंगें विद्युत चुम्बकीय तरंगों की श्रेणी से संबंधित हैं।
दृश्यमान प्रकाश की तरंग दैर्ध्य सीमा 390-760 एनएम है, 760 एनएम से बड़ा हिस्सा अवरक्त प्रकाश है, और 390 एनएम से छोटा भाग पराबैंगनी प्रकाश है।
लाइट वेव वर्किंग विंडो (तीन संचार विंडो):
फाइबर-ऑप्टिक संचार में उपयोग की जाने वाली तरंग दैर्ध्य रेंज निकट-अवरक्त क्षेत्र में होती है
शॉर्ट-वेवलेंथ क्षेत्र (दृश्य प्रकाश, जो नग्न आंखों द्वारा नारंगी प्रकाश है) 850 एनएम नारंगी प्रकाश
लंबी तरंग दैर्ध्य क्षेत्र (अदृश्य प्रकाश क्षेत्र) 1310 एनएम (सैद्धांतिक न्यूनतम फैलाव बिंदु), 1550 एनएम (सैद्धांतिक न्यूनतम क्षीणन बिंदु)
फाइबर संरचना और वर्गीकरण
1. फाइबर की संरचना
आदर्श फाइबर संरचना: कोर, क्लैडिंग, कोटिंग, जैकेट।
कोर और क्लैडिंग क्वार्ट्ज सामग्री से बने होते हैं, और यांत्रिक गुण अपेक्षाकृत नाजुक और तोड़ने में आसान होते हैं।इसलिए, कोटिंग परत की दो परतें, एक राल प्रकार और नायलॉन प्रकार की एक परत को आम तौर पर जोड़ा जाता है, ताकि फाइबर का लचीला प्रदर्शन परियोजना की व्यावहारिक अनुप्रयोग आवश्यकताओं तक पहुंच सके।
2. ऑप्टिकल फाइबर का वर्गीकरण
(1) फाइबर को फाइबर के क्रॉस सेक्शन के अपवर्तक सूचकांक वितरण के अनुसार विभाजित किया गया है: इसे स्टेप टाइप फाइबर (यूनिफ़ॉर्म फाइबर) और ग्रेडेड फाइबर (नॉन-यूनिफ़ॉर्म फाइबर) में विभाजित किया गया है।
मान लें कि कोर में एन 1 का अपवर्तक सूचकांक है और क्लैडिंग अपवर्तक सूचकांक एन 2 है।
लंबी दूरी पर प्रकाश संचारित करने के लिए कोर को सक्षम करने के लिए, ऑप्टिकल फाइबर के निर्माण के लिए आवश्यक शर्त है n1>n2
एक समान तंतु का अपवर्तनांक वितरण एक नियतांक होता है
गैर-समान फाइबर का अपवर्तक सूचकांक वितरण कानून:
उनमें से, △ – सापेक्ष अपवर्तक सूचकांक अंतर
Α-अपवर्तक सूचकांक, α=∞-चरण-प्रकार अपवर्तक सूचकांक वितरण फाइबर, α=2-स्क्वायर-लॉ अपवर्तक सूचकांक वितरण फाइबर (एक वर्गीकृत फाइबर)।इस फाइबर की तुलना अन्य वर्गीकृत फाइबर से की जाती है। मोड फैलाव न्यूनतम इष्टतम।
(1) कोर में प्रसारित मोड की संख्या के अनुसार: मल्टीमोड फाइबर और सिंगल मोड फाइबर में विभाजित
यहाँ पैटर्न एक ऑप्टिकल फाइबर में प्रेषित प्रकाश के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के वितरण को संदर्भित करता है।विभिन्न क्षेत्र वितरण एक अलग विधा है।
सिंगल मोड (फाइबर में केवल एक मोड प्रसारित होता है), मल्टीमोड (कई मोड एक साथ फाइबर में प्रसारित होते हैं)
वर्तमान में, संचरण दर पर बढ़ती आवश्यकताओं और प्रसारण की बढ़ती संख्या के कारण, मेट्रोपॉलिटन एरिया नेटवर्क उच्च गति और बड़ी क्षमता की दिशा में विकसित हो रहा है, इसलिए उनमें से अधिकतर सिंगल मोड स्टेप्ड फाइबर हैं।(मल्टीमोड फाइबर की तुलना में स्वयं की संचरण विशेषताएँ बेहतर हैं)
(2) ऑप्टिकल फाइबर के लक्षण:
①ऑप्टिकल फाइबर की हानि विशेषताएं: प्रकाश तरंगों को ऑप्टिकल फाइबर में प्रेषित किया जाता है, और ट्रांसमिशन दूरी बढ़ने पर ऑप्टिकल शक्ति धीरे-धीरे कम हो जाती है।
फाइबर के नुकसान के कारणों में शामिल हैं: कपलिंग लॉस, अवशोषण लॉस, स्कैटरिंग लॉस और बेंडिंग रेडिएशन लॉस।
कपलिंग लॉस फाइबर और डिवाइस के बीच कपलिंग के कारण होने वाला नुकसान है।
अवशोषण नुकसान फाइबर सामग्री और अशुद्धियों द्वारा प्रकाश ऊर्जा के अवशोषण के कारण होता है।
प्रकीर्णन हानि को रेले स्कैटरिंग (अपवर्तक सूचकांक गैर-समानता) और वेवगाइड स्कैटरिंग (भौतिक असमानता) में विभाजित किया गया है।
झुकने वाले विकिरण का नुकसान फाइबर के झुकने के कारण होने वाले विकिरण मोड की ओर ले जाने वाले फाइबर के झुकने से होने वाला नुकसान है।
②ऑप्टिकल फाइबर की फैलाव विशेषताएं: ऑप्टिकल फाइबर द्वारा प्रेषित सिग्नल में विभिन्न आवृत्ति घटकों में अलग-अलग संचरण गति होती है, और टर्मिनल तक पहुंचने पर सिग्नल पल्स को चौड़ा करने के कारण विरूपण की भौतिक घटना को फैलाव कहा जाता है।
फैलाव को मोडल फैलाव, सामग्री फैलाव और वेवगाइड फैलाव में विभाजित किया गया है।
ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणालियों के बुनियादी घटक
भाग भेजें:
इलेक्ट्रिक ट्रांसमीटर (इलेक्ट्रिकल टर्मिनल) द्वारा पल्स मॉड्यूलेशन सिग्नल आउटपुट ऑप्टिकल ट्रांसमीटर को भेजा जाता है (प्रोग्राम-नियंत्रित स्विच द्वारा भेजे गए सिग्नल को संसाधित किया जाता है, तरंग को आकार दिया जाता है, पैटर्न के व्युत्क्रम को बदल दिया जाता है ... एक उपयुक्त विद्युत संकेत में और ऑप्टिकल ट्रांसमीटर को भेजा गया)
एक ऑप्टिकल ट्रांसमीटर की प्राथमिक भूमिका एक विद्युत संकेत को ऑप्टिकल सिग्नल में परिवर्तित करना है जो कि फाइबर में युग्मित है।
प्राप्त करने वाला भाग:
ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से प्रेषित ऑप्टिकल संकेतों को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करना
इलेक्ट्रिकल सिग्नल की प्रोसेसिंग को मूल पल्स मॉड्यूलेटेड सिग्नल में बहाल किया जाता है और इलेक्ट्रिकल टर्मिनल को भेजा जाता है (ऑप्टिकल रिसीवर द्वारा भेजे गए इलेक्ट्रिकल सिग्नल को प्रोसेस किया जाता है, वेवफॉर्म को आकार दिया जाता है, पैटर्न का व्युत्क्रम उलटा होता है ... उपयुक्त इलेक्ट्रिकल सिग्नल है) प्रोग्राम करने योग्य स्विच पर वापस भेजा गया)
संचरण भाग:
सिंगल-मोड फाइबर, ऑप्टिकल रिपीटर (इलेक्ट्रिकल रीजेनरेटिव रिपीटर (ऑप्टिकल-इलेक्ट्रिक-ऑप्टिकल कन्वर्जन एम्प्लीफिकेशन, ट्रांसमिशन डिले बड़ा होगा, पल्स डिसीजन सर्किट का इस्तेमाल वेवफॉर्म और टाइमिंग को आकार देने के लिए किया जाएगा), एर्बियम-डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर (एम्प्लीफिकेशन को पूरा करता है) ऑप्टिकल स्तर पर, तरंग आकार के बिना)
(1) ऑप्टिकल ट्रांसमीटर: यह एक ऑप्टिकल ट्रांसीवर है जो इलेक्ट्रिक / ऑप्टिकल रूपांतरण का एहसास करता है।इसमें एक प्रकाश स्रोत, एक चालक और एक न्यूनाधिक होता है।कार्य विद्युत मशीन से प्रकाश तरंग को प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित प्रकाश तरंग को मंद तरंग बनने के लिए संशोधित करना है, और फिर संग्राहक ऑप्टिकल सिग्नल को ऑप्टिकल फाइबर या ट्रांसमिशन के लिए ऑप्टिकल केबल से जोड़ना है।
(2) ऑप्टिकल रिसीवर: एक ऑप्टिकल ट्रांसीवर है जो ऑप्टिकल / इलेक्ट्रिकल रूपांतरण का एहसास करता है।उपयोगिता मॉडल एक प्रकाश का पता लगाने वाले सर्किट और एक ऑप्टिकल एम्पलीफायर से बना है, और फ़ंक्शन ऑप्टिकल फाइबर या ऑप्टिकल केबल द्वारा प्रेषित ऑप्टिकल सिग्नल को ऑप्टिकल डिटेक्टर द्वारा विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करना है, और फिर कमजोर विद्युत सिग्नल को बढ़ाना है सिग्नल को भेजे जाने वाले एम्पलीफाइंग सर्किट के माध्यम से एक पर्याप्त स्तर।इलेक्ट्रिक मशीन का रिसीविंग एंड जाता है।
(3) फाइबर / केबल: फाइबर या केबल प्रकाश के संचरण पथ का निर्माण करते हैं।फ़ंक्शन सूचना प्रसारित करने के कार्य को पूरा करने के लिए ऑप्टिकल फाइबर या ऑप्टिकल केबल के माध्यम से लंबी दूरी की संचरण के बाद प्राप्त अंत के ऑप्टिकल डिटेक्टर को प्रेषित अंत द्वारा भेजे गए मंद सिग्नल को प्रसारित करना है।
(4) ऑप्टिकल रिपीटर: इसमें एक फोटोडेटेक्टर, एक प्रकाश स्रोत और एक निर्णय पुनर्जनन सर्किट होता है।दो कार्य हैं: एक ऑप्टिकल फाइबर में प्रेषित ऑप्टिकल सिग्नल के क्षीणन की भरपाई करना है;दूसरा तरंग विरूपण की नब्ज को आकार देना है।
(5) निष्क्रिय घटक जैसे फाइबर ऑप्टिक कनेक्टर, कप्लर्स (अलग से बिजली की आपूर्ति करने की आवश्यकता नहीं है, लेकिन डिवाइस अभी भी हानिपूर्ण है): क्योंकि फाइबर या केबल की लंबाई फाइबर ड्राइंग प्रक्रिया और केबल निर्माण की स्थिति और द्वारा सीमित है फाइबर की लंबाई भी सीमा (जैसे 2km) है।इसलिए, एक समस्या हो सकती है कि ऑप्टिकल फाइबर की बहुलता एक ऑप्टिकल फाइबर लाइन में जुड़ी हो।इसलिए, ऑप्टिकल फाइबर के बीच संबंध, ऑप्टिकल फाइबर और ऑप्टिकल ट्रांसीवर का कनेक्शन और युग्मन, और ऑप्टिकल कनेक्टर और कप्लर्स जैसे निष्क्रिय घटकों का उपयोग अनिवार्य है।
ऑप्टिकल फाइबर संचार की श्रेष्ठता
ट्रांसमिशन बैंडविड्थ, बड़ी संचार क्षमता
कम संचरण हानि और बड़ी रिले दूरी
मजबूत विरोधी विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप
(वायरलेस से परे: वायरलेस सिग्नल के कई प्रभाव होते हैं, मल्टीपाथ बेनिफिट्स, शैडो इफेक्ट, रेले फेडिंग, डॉपलर इफेक्ट
समाक्षीय केबल की तुलना में: ऑप्टिकल सिग्नल समाक्षीय केबल से बड़ा है और इसकी गोपनीयता अच्छी है)
अन्य विद्युत चुम्बकीय तरंगों की तुलना में प्रकाश तरंग की आवृत्ति बहुत अधिक होती है, हस्तक्षेप छोटा होता है।
ऑप्टिकल केबल के नुकसान: खराब यांत्रिक गुण, तोड़ने में आसान, (यांत्रिक प्रदर्शन में सुधार, हस्तक्षेप प्रतिरोध पर प्रभाव पड़ेगा), इसके निर्माण में लंबा समय लगता है, और यह भौगोलिक परिस्थितियों से प्रभावित होता है।