ოპტიკური ბოჭკოვანი კომუნიკაციის ძირითადი კონცეფცია.
ოპტიკური ბოჭკო არის დიელექტრიკული ოპტიკური ტალღის გამტარი, ტალღოვანი სტრუქტურა, რომელიც ბლოკავს სინათლეს და ავრცელებს სინათლეს ღერძულ მიმართულებით.
კვარცის მინისგან, სინთეტიკური ფისისგან და ა.შ. დამზადებული ძალიან თხელი ბოჭკო.
ერთჯერადი რეჟიმის ბოჭკო: ბირთვი 8-10მმ, მოპირკეთება 125მმ
მულტიმოდური ბოჭკო: ბირთვი 51 უმ, მოპირკეთება 125 უმ
ოპტიკური ბოჭკოების გამოყენებით ოპტიკური სიგნალების გადაცემის საკომუნიკაციო მეთოდს უწოდებენ ოპტიკურ ბოჭკოვან კომუნიკაციას.
სინათლის ტალღები მიეკუთვნება ელექტრომაგნიტური ტალღების კატეგორიას.
ხილული სინათლის ტალღის სიგრძის დიაპაზონი 390-760 ნმ-ია, 760 ნმ-ზე დიდი ნაწილი ინფრაწითელი შუქია და 390 ნმ-ზე მცირე ნაწილი ულტრაიისფერი შუქია.
მსუბუქი ტალღის სამუშაო ფანჯარა (სამი საკომუნიკაციო ფანჯარა):
ტალღის სიგრძის დიაპაზონი, რომელიც გამოიყენება ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კომუნიკაციისთვის, არის ახლო ინფრაწითელ რეგიონში
მოკლე ტალღის სიგრძის რეგიონი (ხილული სინათლე, რომელიც შეუიარაღებელი თვალით არის ნარინჯისფერი შუქი) 850 ნმ ნარინჯისფერი შუქი
გრძელი ტალღის სიგრძის რეგიონი (უხილავი სინათლის რეგიონი) 1310 ნმ (თეორიული მინიმალური დისპერსიის წერტილი), 1550 ნმ (თეორიული მინიმალური შესუსტების წერტილი)
ბოჭკოების სტრუქტურა და კლასიფიკაცია
1.ბოჭკოს სტრუქტურა
იდეალური ბოჭკოვანი სტრუქტურა: ბირთვი, მოპირკეთება, საფარი, ქურთუკი.
ბირთვი და მოპირკეთება დამზადებულია კვარცის მასალისგან, ხოლო მექანიკური თვისებები შედარებით მყიფეა და ადვილად იშლება.ამიტომ, ზოგადად ემატება საფარის ფენის ორი ფენა, ერთი ფისოვანი ტიპი და ერთი ნეილონის ტიპის ფენა, ისე, რომ ბოჭკოს მოქნილი შესრულება მიაღწევს პროექტის პრაქტიკული გამოყენების მოთხოვნებს.
2.ოპტიკური ბოჭკოების კლასიფიკაცია
(1) ბოჭკო იყოფა ბოჭკოს ჯვრის მონაკვეთის რეფრაქციული ინდექსის განაწილების მიხედვით: იგი იყოფა საფეხურის ტიპის ბოჭკოდ (ერთგვაროვანი ბოჭკო) და შეფასებული ბოჭკოდ (არაერთგვაროვანი ბოჭკო).
დავუშვათ, რომ ბირთვს აქვს გარდატეხის ინდექსი n1, ხოლო საფარის გარდატეხის ინდექსი არის n2.
იმისათვის, რომ ბირთვმა შეძლოს სინათლის გადაცემა დიდ დისტანციებზე, ოპტიკური ბოჭკოს ასაგებად აუცილებელი პირობაა n1>n2.
ერთიანი ბოჭკოს რეფრაქციული ინდექსის განაწილება მუდმივია
არაერთგვაროვანი ბოჭკოს გარდატეხის ინდექსის განაწილების კანონი:
მათ შორის, △ – ფარდობითი რეფრაქციული ინდექსის სხვაობა
Α — გარდატეხის ინდექსი, α=∞ — საფეხურიანი ტიპის გარდატეხის ინდექსის განაწილების ბოჭკო, α=2 — კვადრატული კანონის გარდატეხის ინდექსის განაწილების ბოჭკო (გრადული ბოჭკო).ეს ბოჭკო შედარებულია სხვა კლასიფიცირებულ ბოჭკოებთან. რეჟიმის დისპერსიის მინიმალური ოპტიმალური.
(1) ბირთვში გადაცემული რეჟიმების რაოდენობის მიხედვით: იყოფა მრავალმოდურ ბოჭკოდ და ერთრეჟიმიან ბოჭკოდ
აქ ნიმუში ეხება ოპტიკურ ბოჭკოში გადაცემული სინათლის ელექტრომაგნიტური ველის განაწილებას.ველის სხვადასხვა განაწილება განსხვავებული რეჟიმია.
ერთჯერადი რეჟიმი (ბოჭკში მხოლოდ ერთი რეჟიმი გადადის), მულტირეჟიმი (ბევრი რეჟიმი ერთდროულად გადადის ბოჭკოში)
ამჟამად, გადაცემის სიჩქარეზე მზარდი მოთხოვნების და გადაცემის მზარდი რაოდენობის გამო, მეტროპოლიტენის ქსელი ვითარდება მაღალი სიჩქარისა და დიდი სიმძლავრის მიმართულებით, ამიტომ მათი უმეტესობა არის ერთჯერადი საფეხურიანი ბოჭკოები.(თვითონ გადაცემის მახასიათებლები უკეთესია ვიდრე მულტიმოდური ბოჭკო)
(2) ოპტიკური ბოჭკოს მახასიათებლები:
① ოპტიკური ბოჭკოების დაკარგვის მახასიათებლები: სინათლის ტალღები გადაეცემა ოპტიკურ ბოჭკოში და ოპტიკური სიმძლავრე თანდათან მცირდება გადაცემის მანძილის მატებასთან ერთად.
ბოჭკოების დაკარგვის მიზეზები მოიცავს: შეერთების დაკარგვას, შთანთქმის დაკარგვას, გაფანტვის დაკარგვას და გამოსხივების დაკარგვას.
დაწყვილების დაკარგვა არის დანაკარგი, რომელიც გამოწვეულია ბოჭკოსა და მოწყობილობას შორის შეერთებით.
შთანთქმის დანაკარგები გამოწვეულია სინათლის ენერგიის შთანთქმით ბოჭკოვანი მასალებითა და მინარევებით.
გაფანტვის დანაკარგი იყოფა რეილის გაფანტვად (რეფრაქციული ინდექსის არაერთგვაროვნება) და ტალღის გაფანტვად (მასალის უთანასწორობა).
მოღუნვის რადიაციული დანაკარგი არის დანაკარგი, რომელიც გამოწვეულია ბოჭკოების მოღუნვით, რაც იწვევს ბოჭკოს დახრილობით გამოწვეულ გამოსხივების რეჟიმს.
②ოპტიკური ბოჭკოს დისპერსიული მახასიათებლები: ოპტიკური ბოჭკოების მიერ გადაცემულ სიგნალში სხვადასხვა სიხშირის კომპონენტებს აქვთ გადაცემის განსხვავებული სიჩქარე, ხოლო დამახინჯების ფიზიკურ მოვლენას, რომელიც გამოწვეულია სიგნალის პულსის გაფართოებით ტერმინალამდე მისვლისას, ეწოდება დისპერსია.
დისპერსია იყოფა მოდალურ დისპერსიად, მატერიალური დისპერსიად და ტალღის დისპერსიად.
ოპტიკური ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო სისტემების ძირითადი კომპონენტები
ნაწილის გაგზავნა:
პულსის მოდულაციის სიგნალის გამომავალი ელექტრული გადამცემი (ელექტრული ტერმინალი) იგზავნება ოპტიკურ გადამცემში (პროგრამით კონტროლირებადი გადამრთველის მიერ გაგზავნილი სიგნალი დამუშავებულია, ტალღის ფორმა ყალიბდება, ნიმუშის ინვერსია იცვლება... შესაფერის ელექტრულ სიგნალად. და გაგზავნილი ოპტიკურ გადამცემში)
ოპტიკური გადამცემის მთავარი როლი არის ელექტრული სიგნალის გადაქცევა ოპტიკურ სიგნალად, რომელიც დაწყვილებულია ბოჭკოში.
მიმღები ნაწილი:
ოპტიკური ბოჭკოების მეშვეობით გადაცემული ოპტიკური სიგნალების ელექტრო სიგნალებად გადაქცევა
ელექტრული სიგნალის დამუშავება აღდგება თავდაპირველ პულსის მოდულირებულ სიგნალზე და იგზავნება ელექტრო ტერმინალში (ოპტიკური მიმღების მიერ გაგზავნილი ელექტრული სიგნალი დამუშავებულია, ტალღის ფორმა ყალიბდება, შაბლონის ინვერსია ინვერსიულია… შესაბამისი ელექტრული სიგნალი არის დაბრუნდა პროგრამირებად გადამრთველზე)
გადაცემის ნაწილი:
ერთრეჟიმიანი ბოჭკოვანი, ოპტიკური გამეორება (ელექტრული რეგენერაციული გამაძლიერებელი (ოპტიკურ-ელექტრო-ოპტიკური კონვერტაციის გაძლიერება, გადაცემის დაყოვნება იქნება უფრო დიდი, პულსის გადაწყვეტილების წრე გამოყენებული იქნება ტალღის ფორმისა და დროის ფორმირებისთვის), ერბიუმ-დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებელი (ასრულებს გაძლიერებას ოპტიკურ დონეზე, ტალღის ფორმის გარეშე)
(1) ოპტიკური გადამცემი: ეს არის ოპტიკური გადამცემი, რომელიც ახორციელებს ელექტრო/ოპტიკურ კონვერტაციას.იგი შედგება სინათლის წყაროს, დრაივერის და მოდულატორისგან.ფუნქცია არის სინათლის ტალღის მოდულირება ელექტრო მანქანიდან სინათლის წყაროს მიერ გამოსხივებულ სინათლის ტალღაზე, რათა გახდეს ჩაბნელებული ტალღა, შემდეგ კი მოდულირებული ოპტიკური სიგნალის დაკავშირება ოპტიკურ ბოჭკოზე ან ოპტიკურ კაბელზე გადაცემისთვის.
(2) ოპტიკური მიმღები: არის ოპტიკური გადამცემი, რომელიც ახორციელებს ოპტიკურ/ელექტრო კონვერტაციას.სასარგებლო მოდელი შედგება სინათლის აღმომჩენი სქემისგან და ოპტიკური გამაძლიერებლისაგან, და ფუნქციაა ოპტიკური ბოჭკოს ან ოპტიკური კაბელის მიერ გადაცემული ოპტიკური სიგნალის გარდაქმნა ელექტრულ სიგნალად ოპტიკური დეტექტორით და შემდეგ სუსტი ელექტრული სიგნალის გაძლიერება საკმარისი დონე გამაძლიერებელი მიკროსქემის მეშვეობით სიგნალზე გასაგზავნად.ელექტრო მანქანის მიმღები მიდის.
(3) ბოჭკოვანი/კაბელი: ბოჭკოვანი ან კაბელი წარმოადგენს სინათლის გადაცემის გზას.ფუნქცია არის გადამცემი ბოლოდან გაგზავნილი ჩამქრალი სიგნალის გადაცემა მიმღები ბოლოს ოპტიკურ დეტექტორზე შორ მანძილზე გადაცემის შემდეგ ოპტიკური ბოჭკოს ან ოპტიკური კაბელის მეშვეობით ინფორმაციის გადაცემის ამოცანის შესასრულებლად.
(4) ოპტიკური გამეორება: შედგება ფოტოდეტექტორის, სინათლის წყაროსა და გადაწყვეტილების რეგენერაციის სქემისგან.არსებობს ორი ფუნქცია: ერთი არის ოპტიკურ ბოჭკოში გადაცემული ოპტიკური სიგნალის შესუსტების კომპენსირება;მეორე არის ტალღის ფორმის დამახინჯების პულსის ფორმირება.
(5) პასიური კომპონენტები, როგორიცაა ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კონექტორები, დამწყებლები (არ არის საჭირო ელექტროენერგიის ცალ-ცალკე მიწოდება, მაგრამ მოწყობილობა მაინც ზარალდება): რადგან ბოჭკოების ან კაბელის სიგრძე შეზღუდულია ბოჭკოების გაყვანის პროცესით და კაბელის აგების პირობებით, და ბოჭკოს სიგრძე ასევე არის ლიმიტი (მაგ. 2კმ).აქედან გამომდინარე, შეიძლება იყოს პრობლემა, რომ ოპტიკური ბოჭკოების სიმრავლე დაკავშირებულია ერთ ოპტიკურ ბოჭკოვან ხაზზე.მაშასადამე, ოპტიკურ ბოჭკოებს შორის კავშირი, ოპტიკური ბოჭკოების და ოპტიკური გადამცემების შეერთება და შეერთება და ისეთი პასიური კომპონენტების გამოყენება, როგორიცაა ოპტიკური კონექტორები და დამწყებლები, შეუცვლელია.
ოპტიკური ბოჭკოვანი კომუნიკაციის უპირატესობა
გადაცემის გამტარუნარიანობა, დიდი საკომუნიკაციო სიმძლავრე
გადაცემის დაბალი დანაკარგი და დიდი სარელეო მანძილი
ძლიერი ანტი-ელექტრომაგნიტური ჩარევა
(უკაბელოს მიღმა: უკაბელო სიგნალებს აქვთ მრავალი ეფექტი, მრავალმხრივი სარგებელი, ჩრდილის ეფექტები, რეილის გაქრობა, დოპლერის ეფექტები
კოაქსიალურ კაბელთან შედარებით: ოპტიკური სიგნალი უფრო დიდია ვიდრე კოაქსიალური კაბელი და აქვს კარგი კონფიდენციალურობა)
სინათლის ტალღის სიხშირე ძალიან მაღალია, სხვა ელექტრომაგნიტურ ტალღებთან შედარებით, ჩარევა მცირეა.
ოპტიკური კაბელის ნაკლოვანებები: ცუდი მექანიკური თვისებები, ადვილად მსხვრევა, (მექანიკური მუშაობის გაუმჯობესება, გავლენას მოახდენს ჩარევის წინააღმდეგობაზე), მის აშენებას დიდი დრო სჭირდება და გავლენას ახდენს გეოგრაფიული პირობებით.