Konsep dhasar komunikasi serat optik.
Serat optik minangka pandu gelombang optik dielektrik, struktur pandu gelombang sing ngalangi cahya lan nyebarake cahya menyang arah aksial.
Serat sing apik banget digawe saka kaca kuarsa, resin sintetik, lsp.
Serat mode tunggal: inti 8-10um, cladding 125um
Serat multimode: inti 51um, cladding 125um
Cara komunikasi ngirim sinyal optik nggunakake serat optik diarani komunikasi serat optik.
Gelombang cahya kalebu kategori gelombang elektromagnetik.
Jangkoan dawa gelombang cahya katon yaiku 390-760 nm, bagean sing luwih gedhe tinimbang 760 nm minangka sinar infra merah, lan bagean sing luwih cilik tinimbang 390 nm yaiku sinar ultraviolet.
Jendela kerja gelombang cahya (telung jendela komunikasi):
Jangkoan dawa gelombang sing digunakake ing komunikasi serat optik ana ing wilayah inframerah cedhak
Wilayah dawa gelombang cendhak (cahya katon, yaiku cahya oranye kanthi mata telanjang) cahya oranye 850nm
Wilayah dawa gelombang dawa (wilayah cahya sing ora katon) 1310 nm (titik dispersi minimal teoritis), 1550 nm (titik atenuasi minimal teoritis)
Struktur lan klasifikasi serat
1. Struktur serat
Struktur serat becik: inti, cladding, lapisan, jaket.
Inti lan cladding digawe saka bahan kuarsa, lan sifat mekanik relatif rapuh lan gampang pecah.Mulane, rong lapisan lapisan lapisan, siji jinis resin lan siji lapisan saka jinis nilon umume ditambahake, supaya kinerja fleksibel serat tekan syarat aplikasi praktis saka project.
2. Klasifikasi serat optik
(1) Serat dipérang miturut distribusi indeks bias saka bagean salib saka serat: dipérang dadi serat jinis langkah (serat seragam) lan serat gradasi (serat non-seragam).
Asumsi yen inti nduweni indeks bias n1 lan indeks bias cladding yaiku n2.
Supaya inti bisa ngirim cahya ing jarak sing adoh, syarat sing dibutuhake kanggo mbangun serat optik yaiku n1> n2.
Distribusi indeks bias serat seragam punika konstan
Hukum distribusi indeks bias serat non-seragam:
Antarane wong-wong mau, △ - prabédan indeks bias relatif
Α—indeks bias, α=∞—serat distribusi indeks bias tipe langkah, α=2—serat distribusi indeks bias kuadrat (serat bergradasi).Serat iki dibandhingake karo serat gradasi liyane. Mode dispersi minimal optimal.
(1) Miturut jumlah mode sing ditularake ing inti: dipérang dadi serat multimode lan serat mode siji
Pola ing kene nuduhake distribusi medan elektromagnetik cahya sing ditularake ing serat optik.Distribusi lapangan sing beda yaiku mode sing beda.
Mode tunggal (mung siji mode sing ditularake ing serat), multimode (multi mode sing ditularake bebarengan ing serat)
Ing saiki, amarga syarat tambah ing tingkat transmisi lan nambah nomer transmisi, jaringan wilayah metropolitan berkembang ing arah kacepetan dhuwur lan kapasitas gedhe, supaya paling akeh serat modus stepped.(Karakteristik transmisi dhewe luwih apik tinimbang serat multimode)
(2) Karakteristik serat optik:
①Kehilangan karakteristik serat optik: Gelombang cahya ditularake ing serat optik, lan daya optik mboko sithik mudhun nalika jarak transmisi mundhak.
Penyebab mundhut serat kalebu: mundhut kopling, mundhut panyerepan, mundhut hamburan, lan mundhut radiasi mlengkung.
Rugi kopling yaiku kerugian sing disebabake kopling antarane serat lan piranti.
Mundhut panyerepan disebabake dening panyerepan energi cahya dening bahan serat lan impurities.
Rugi scattering dipérang dadi scattering Rayleigh (non-uniformity indeks bias) lan scattering waveguide (material unevenness).
Kerugian radiasi mlengkung yaiku mundhut sing disebabake dening mlengkung serat sing ngarah menyang mode radiasi sing disebabake dening mlengkung serat.
②Karakteristik panyebaran serat optik: Komponen frekuensi sing beda-beda ing sinyal sing ditularake dening serat optik nduweni kecepatan transmisi sing beda-beda, lan fenomena distorsi fisik sing disebabake dening broadening pulsa sinyal nalika tekan terminal diarani dispersi.
Dispersi kasebut dipérang dadi dispersi modal, dispersi material, lan dispersi waveguide.
Komponen dhasar sistem komunikasi serat optik
Kirimi bagean:
Output sinyal modulasi pulsa dening pemancar listrik (terminal listrik) dikirim menyang pemancar optik (sinyal sing dikirim dening saklar sing dikontrol program diproses, bentuk gelombang, pola kuwalik diganti ... dadi sinyal listrik sing cocog. lan dikirim menyang pemancar optik)
Peran utama pemancar optik yaiku ngowahi sinyal listrik dadi sinyal optik sing digandhengake menyang serat.
bagean nampa:
Ngonversi sinyal optik sing dikirim liwat serat optik dadi sinyal listrik
Pangolahan sinyal listrik dibalekake menyang sinyal modulasi pulsa asli lan dikirim menyang terminal listrik (sinyal listrik sing dikirim dening panrima optik diproses, bentuk gelombang, pola kuwalik dibalik ... sinyal listrik sing cocog yaiku dikirim maneh menyang saklar sing bisa diprogram)
Bagian transmisi:
Serat mode tunggal, repeater optik (repeater regeneratif listrik (amplifikasi konversi optik-listrik-optik, penundaan transmisi bakal luwih gedhe, sirkuit keputusan pulsa bakal digunakake kanggo mbentuk bentuk gelombang, lan wektu), amplifier serat erbium-doped (ngrampungake amplifikasi ing tingkat optik, tanpa wangun gelombang)
(1) Pemancar optik: Iku transceiver optik sing nyadari konversi listrik / optik.Iku kasusun saka sumber cahya, driver lan modulator.Fungsi kasebut yaiku kanggo ngowahi gelombang cahya saka mesin listrik menyang gelombang cahya sing dipancarake dening sumber cahya dadi gelombang sing surem, banjur pasang sinyal optik modulasi menyang serat optik utawa kabel optik kanggo transmisi.
(2) Panrima optik: minangka transceiver optik sing nyadari konversi optik / listrik.Model sarana kasusun saka sirkuit pendeteksi cahya lan amplifier optik, lan fungsine kanggo ngowahi sinyal optik sing dikirim dening serat optik utawa kabel optik dadi sinyal listrik dening detektor optik, lan banjur nggedhekake sinyal listrik sing ringkih dadi tingkat cekap liwat sirkuit amplifying kanggo dikirim menyang sinyal.Pungkasan panampa mesin listrik dadi.
(3) Serat / Kabel: Serat utawa kabel minangka jalur transmisi cahya.Fungsi kasebut yaiku ngirim sinyal sing surem sing dikirim dening ujung transmisi menyang detektor optik saka ujung panampa sawise transmisi jarak adoh liwat serat optik utawa kabel optik kanggo ngrampungake tugas ngirim informasi.
(4) Optical repeater: kasusun saka photodetector, sumber cahya, lan sirkuit regenerasi kaputusan.Ana rong fungsi: siji kanggo ngimbangi atenuasi sinyal optik sing ditularake ing serat optik;liyane kanggo mbentuk pulsa saka distorsi gelombang.
(5) komponen pasif kayata konektor serat optik, couplers (ora perlu kanggo sumber daya dhewe, nanging piranti isih lossy): Amarga dawa serat utawa kabel diwatesi dening proses drawing serat lan kahanan construction kabel, lan dawa serat uga Limit (eg 2km).Mulane, bisa uga ana masalah sing pluralitas serat optik disambungake ing siji baris serat optik.Mulane, sambungan antarane serat optik, sambungan lan kopling saka serat optik lan transceiver optik, lan nggunakake komponen pasif kayata konektor optik lan couplers sing indispensable.
Keunggulan komunikasi serat optik
Bandwidth transmisi, kapasitas komunikasi gedhe
mundhut transmisi Low lan jarak relay gedhe
Interferensi anti-elektromagnetik sing kuat
(Ngluwihi nirkabel: sinyal nirkabel duwe akeh efek, keuntungan multipath, efek bayangan, Rayleigh fading, efek Doppler
Dibandhingake karo kabel koaksial: sinyal optik luwih gedhe tinimbang kabel koaksial lan nduweni rahasia sing apik)
Frekuensi gelombang cahya dhuwur banget, dibandhingake karo gelombang elektromagnetik liyane, gangguan kasebut cilik.
Kerugian kabel optik: sifat mekanik sing ora apik, gampang rusak, (nambah kinerja mekanik, bakal duwe pengaruh marang resistensi gangguan), butuh wektu suwe kanggo mbangun, lan kena pengaruh kondisi geografis.