Concetto di base della comunicazione in fibra ottica.
Una fibra ottica è una guida d'onda ottica dielettrica, una struttura di guida d'onda che blocca la luce e la propaga in direzione assiale.
Fibra finissima di vetro al quarzo, resina sintetica, ecc.
Fibra monomodale: nucleo 8-10um, rivestimento 125um
Fibra multimodale: nucleo 51um, rivestimento 125um
Il metodo di comunicazione per la trasmissione di segnali ottici utilizzando fibre ottiche è chiamato comunicazione in fibra ottica.
Le onde luminose appartengono alla categoria delle onde elettromagnetiche.
La gamma di lunghezze d'onda della luce visibile è 390-760 nm, la porzione più grande di 760 nm è luce infrarossa e la porzione più piccola di 390 nm è luce ultravioletta.
Finestra di lavoro dell'onda luminosa (tre finestre di comunicazione):
La gamma di lunghezze d'onda utilizzate nella comunicazione in fibra ottica è nella regione del vicino infrarosso
Regione a lunghezza d'onda corta (luce visibile, che è una luce arancione ad occhio nudo) luce arancione 850nm
Regione di lunghezza d'onda lunga (regione di luce invisibile) 1310 nm (punto di dispersione minimo teorico), 1550 nm (punto di attenuazione minimo teorico)
Struttura e classificazione delle fibre
1.La struttura della fibra
La struttura ideale della fibra: nucleo, rivestimento, rivestimento, rivestimento.
Il nucleo e il rivestimento sono realizzati in materiale al quarzo e le proprietà meccaniche sono relativamente fragili e facili da rompere.Pertanto, vengono generalmente aggiunti due strati di strato di rivestimento, uno di tipo resina e uno strato di tipo nylon, in modo che le prestazioni flessibili della fibra raggiungano i requisiti applicativi pratici del progetto.
2.Classificazione delle fibre ottiche
(1) La fibra è divisa in base alla distribuzione dell'indice di rifrazione della sezione trasversale della fibra: è divisa in una fibra a gradino (fibra uniforme) e una fibra graduata (fibra non uniforme).
Supponiamo che il nucleo abbia un indice di rifrazione di n1 e l'indice di rifrazione del rivestimento sia n2.
Affinché il nucleo possa trasmettere la luce su lunghe distanze, la condizione necessaria per costruire la fibra ottica è n1>n2
La distribuzione dell'indice di rifrazione di una fibra uniforme è una costante
La legge di distribuzione dell'indice di rifrazione della fibra non uniforme:
Tra questi, △ – differenza relativa dell'indice di rifrazione
Α - indice di rifrazione, α = ∞ - fibra di distribuzione dell'indice di rifrazione a gradino, α = 2 - fibra di distribuzione dell'indice di rifrazione a legge quadrata (una fibra graduata).Questa fibra viene confrontata con altre fibre classificate. Dispersione della modalità minima ottimale.
(1) In base al numero di modalità trasmesse nel nucleo: suddivise in fibra multimodale e fibra monomodale
Il modello qui si riferisce alla distribuzione di un campo elettromagnetico di luce trasmesso in una fibra ottica.Diverse distribuzioni di campo sono una modalità diversa.
Modalità singola (solo una modalità viene trasmessa nella fibra), multimodale (più modalità vengono trasmesse contemporaneamente nella fibra)
Attualmente, a causa dei crescenti requisiti sulla velocità di trasmissione e del numero crescente di trasmissioni, la rete dell'area metropolitana si sta sviluppando nella direzione dell'alta velocità e della grande capacità, quindi la maggior parte di esse sono fibre a gradini monomodali.(Le caratteristiche di trasmissione di per sé sono migliori della fibra multimodale)
(2) Caratteristiche della fibra ottica:
①Caratteristiche di perdita della fibra ottica: le onde luminose vengono trasmesse nella fibra ottica e la potenza ottica diminuisce gradualmente all'aumentare della distanza di trasmissione.
Le cause della perdita di fibre includono: perdita di accoppiamento, perdita di assorbimento, perdita di dispersione e perdita di radiazione di flessione.
La perdita di accoppiamento è la perdita causata dall'accoppiamento tra la fibra e il dispositivo.
Le perdite di assorbimento sono causate dall'assorbimento dell'energia luminosa da parte dei materiali in fibra e delle impurità.
La perdita di scattering è suddivisa in scattering di Rayleigh (non uniformità dell'indice di rifrazione) e scattering della guida d'onda (irregolarità del materiale).
La perdita per radiazione di flessione è la perdita causata dalla flessione della fibra che porta al modo di radiazione causato dalla flessione della fibra.
②Caratteristiche di dispersione della fibra ottica: diverse componenti di frequenza nel segnale trasmesso dalla fibra ottica hanno velocità di trasmissione diverse e il fenomeno fisico della distorsione causato dall'ampliamento dell'impulso del segnale quando si raggiunge il terminale è chiamato dispersione.
La dispersione è suddivisa in dispersione modale, dispersione del materiale e dispersione della guida d'onda.
Componenti di base dei sistemi di comunicazione in fibra ottica
Invia parte:
Il segnale di modulazione dell'impulso emesso dal trasmettitore elettrico (terminale elettrico) viene inviato al trasmettitore ottico (il segnale inviato dall'interruttore controllato dal programma viene elaborato, la forma d'onda viene modellata, l'inverso del modello viene modificato... in un segnale elettrico adatto e inviato al trasmettitore ottico)
Il ruolo principale di un trasmettitore ottico è quello di convertire un segnale elettrico in un segnale ottico che viene accoppiato alla fibra.
Parte ricevente:
Conversione di segnali ottici trasmessi attraverso fibre ottiche in segnali elettrici
L'elaborazione del segnale elettrico viene ripristinata al segnale originale modulato a impulsi e inviato al terminale elettrico (il segnale elettrico inviato dal ricevitore ottico viene elaborato, la forma d'onda viene modellata, l'inverso del modello viene invertito... il segnale elettrico appropriato viene rispedito all'interruttore programmabile)
Parte di trasmissione:
Fibra monomodale, ripetitore ottico (ripetitore rigenerativo elettrico (amplificazione della conversione ottica-elettrica-ottica, il ritardo di trasmissione sarà maggiore, verrà utilizzato il circuito di decisione dell'impulso per modellare la forma d'onda e la temporizzazione), Amplificatore in fibra drogata con erbio (completa l'amplificazione a livello ottico, senza forma d'onda)
(1) Trasmettitore ottico: è un ricetrasmettitore ottico che realizza la conversione elettrica/ottica.È costituito da una sorgente luminosa, un driver e un modulatore.La funzione è quella di modulare l'onda luminosa dalla macchina elettrica all'onda luminosa emessa dalla sorgente luminosa per diventare un'onda attenuata, quindi accoppiare il segnale ottico modulato alla fibra ottica o al cavo ottico per la trasmissione.
(2) Ricevitore ottico: è un ricetrasmettitore ottico che realizza la conversione ottico/elettrica.Il modello di utilità è composto da un circuito di rilevamento della luce e da un amplificatore ottico, e la funzione è quella di convertire il segnale ottico trasmesso dalla fibra ottica o dal cavo ottico in un segnale elettrico dal rilevatore ottico, quindi amplificare il debole segnale elettrico a un livello sufficiente attraverso il circuito di amplificazione per essere inviato al segnale.L'estremità ricevente della macchina elettrica va.
(3) Fibra/cavo: la fibra o il cavo costituisce il percorso di trasmissione della luce.La funzione è quella di trasmettere il segnale attenuato inviato dall'estremità trasmittente al rilevatore ottico dell'estremità ricevente dopo la trasmissione a lunga distanza attraverso la fibra ottica o il cavo ottico per completare l'attività di trasmissione delle informazioni.
(4) Ripetitore ottico: è costituito da un fotorilevatore, una sorgente luminosa e un circuito di rigenerazione decisionale.Le funzioni sono due: una è quella di compensare l'attenuazione del segnale ottico trasmesso nella fibra ottica;l'altro è modellare l'impulso della distorsione della forma d'onda.
(5) Componenti passivi come connettori in fibra ottica, accoppiatori (non è necessario fornire alimentazione separatamente, ma il dispositivo è ancora con perdite): poiché la lunghezza della fibra o del cavo è limitata dal processo di trafilatura della fibra e dalle condizioni di costruzione del cavo e dalle anche la lunghezza della fibra è Limit (es. 2km).Pertanto, può sorgere il problema che una pluralità di fibre ottiche sia collegata in una linea di fibre ottiche.Pertanto, la connessione tra fibre ottiche, la connessione e l'accoppiamento di fibre ottiche e ricetrasmettitori ottici e l'uso di componenti passivi come connettori e accoppiatori ottici sono indispensabili.
La superiorità della comunicazione in fibra ottica
Larghezza di banda di trasmissione, grande capacità di comunicazione
Bassa perdita di trasmissione e grande distanza di trasmissione
Forte interferenza anti-elettromagnetica
(Oltre il wireless: i segnali wireless hanno molti effetti, vantaggi multipath, effetti ombra, dissolvenza di Rayleigh, effetti Doppler
Rispetto al cavo coassiale: il segnale ottico è più grande del cavo coassiale e ha una buona riservatezza)
La frequenza dell'onda luminosa è molto alta, rispetto ad altre onde elettromagnetiche, l'interferenza è piccola.
Svantaggi del cavo ottico: scarse proprietà meccaniche, facile da rompere (migliora le prestazioni meccaniche, avrà un impatto sulla resistenza alle interferenze), richiede molto tempo per essere costruito ed è influenzato dalle condizioni geografiche.