Оптикалық талшықты байланыстың негізгі түсінігі.
Оптикалық талшық - бұл диэлектрлік оптикалық толқын өткізгіш, жарықты блоктайтын және жарықты осьтік бағытта тарататын толқындық құрылым.
Кварц шынысынан жасалған өте жұқа талшық, синтетикалық шайыр және т.б.
Бір режимді талшық: өзек 8-10um, қаптау 125um
Көпмодалы талшық: өзек 51um, қаптау 125um
Оптикалық талшықтарды пайдаланып оптикалық сигналдарды берудің байланыс әдісі оптикалық талшықты байланыс деп аталады.
Жарық толқындары электромагниттік толқындар санатына жатады.
Көрінетін жарықтың толқын ұзындығының диапазоны 390-760 нм, 760 нм-ден үлкен бөлігі инфрақызыл сәулелер, ал 390 нм-ден кіші бөлігі ультракүлгін сәулелер болып табылады.
Жарық толқынының жұмыс терезесі (үш байланыс терезесі):
Талшықты-оптикалық байланыста қолданылатын толқын ұзындығы диапазоны жақын инфрақызыл аймақта
Қысқа толқынды аймақ (жалаңаш көзбен сарғыш жарық болып табылатын көрінетін жарық) 850нм қызғылт сары жарық
Ұзын толқын ұзындығы аймағы (көрінбейтін жарық аймағы) 1310 нм (теориялық минималды дисперсия нүктесі), 1550 нм (теориялық минималды әлсіреу нүктесі)
Талшықтардың құрылымы және классификациясы
1. Талшықтың құрылысы
Идеал талшық құрылымы: өзек, қаптама, жабын, күрте.
Өзегі мен қаптамасы кварц материалынан жасалған, ал механикалық қасиеттері салыстырмалы түрде нәзік және оңай бұзылады.Сондықтан талшықтың икемді өнімділігі жобаның практикалық қолдану талаптарына жету үшін, әдетте, жабын қабатының екі қабаты, бір шайыр түрі және нейлон түрінің бір қабаты қосылады.
2.Оптикалық талшықтардың классификациясы
(1) Талшықтың көлденең қимасының сыну көрсеткішінің таралуы бойынша талшық бөлінеді: ол сатылы типті талшық (біркелкі талшық) және сортты талшық (біркелкі емес талшық) болып бөлінеді.
Ядроның сыну көрсеткіші n1, ал қаптаманың сыну көрсеткіші n2 деп есептейік.
Ядроның жарықты ұзақ қашықтыққа өткізуін қамтамасыз ету үшін оптикалық талшықты құрудың қажетті шарты n1>n2 болып табылады.
Біртекті талшықтың сыну көрсеткішінің таралуы тұрақты болып табылады
Біркелкі емес талшықтың сыну көрсеткішінің таралу заңы:
Олардың ішінде △ – салыстырмалы сыну көрсеткішінің айырмашылығы
Α—сыну көрсеткіші, α=∞—сатылы сыну көрсеткішінің таралу талшығы, α=2—шаршы заңдық сыну көрсеткішінің таралу талшығы (разрядты талшық).Бұл талшық басқа сұрыпталған талшықтармен салыстырылады. Режим дисперсиясы минималды оңтайлы.
(1) Ядрода берілетін режимдер саны бойынша: көпмодалы талшық және бір режимді талшық болып бөлінеді
Мұндағы үлгі оптикалық талшықта берілетін жарықтың электромагниттік өрісінің таралуын білдіреді.Әртүрлі өріс таратулары басқа режим болып табылады.
бір режим (талшықта бір ғана режим беріледі), мультимод (бір уақытта талшықта бірнеше режимдер беріледі)
Қазіргі уақытта тарату жылдамдығына қойылатын талаптардың артуына және беріліс санының артуына байланысты елордалық желі жоғары жылдамдық пен үлкен сыйымдылық бағытында дамып келеді, сондықтан олардың көпшілігі бір режимді сатылы талшықтар болып табылады.(Өткізу сипаттамалары мультимодалы талшыққа қарағанда жақсы)
(2) Оптикалық талшықтың сипаттамалары:
①Оптикалық талшықтың жоғалу сипаттамалары: Оптикалық талшықта жарық толқындары беріледі және тарату қашықтығы артқан сайын оптикалық қуат бірте-бірте азаяды.
Талшықтың жоғалу себептеріне мыналар жатады: байланыс жоғалуы, сіңіру жоғалуы, шашыраудың жоғалуы және иілу радиациясының жоғалуы.
Іліністің жоғалуы - талшық пен құрылғы арасындағы байланыстың жоғалуы.
Абсорбциялық жоғалтулар талшықты материалдар мен қоспалардың жарық энергиясын сіңіруінен туындайды.
Шашыраудың жоғалуы Рэйлей шашырауы (сыну көрсеткішінің біркелкі еместігі) және толқындық шашырау (материалдың біркелкі еместігі) болып бөлінеді.
Иілу радиациясының жоғалуы - талшықтың иілуінен туындаған радиациялық режимге әкелетін талшықтың иілуінен болатын жоғалту.
②Оптикалық талшықтың дисперсиялық сипаттамалары: Оптикалық талшық арқылы берілетін сигналдағы әртүрлі жиілік құрамдастары әртүрлі тасымалдау жылдамдығына ие және терминалға жеткенде сигнал импульсінің кеңеюінен туындаған физикалық бұрмалану құбылысы дисперсия деп аталады.
Дисперсия модальды дисперсия, материал дисперсиясы және толқындық дисперсия болып бөлінеді.
Оптикалық талшықты байланыс жүйелерінің негізгі компоненттері
Бөлімді жіберу:
Электр таратқышы (электр терминалы) шығаратын импульстік модуляция сигналы оптикалық таратқышқа жіберіледі (бағдарламамен басқарылатын қосқыш жіберетін сигнал өңделеді, толқын пішіні пішімделеді, үлгінің кері жағы өзгереді ... сәйкес электрлік сигналға және оптикалық таратқышқа жіберіледі)
Оптикалық таратқыштың негізгі рөлі электрлік сигналды талшыққа қосылған оптикалық сигналға түрлендіру болып табылады.
Қабылдау бөлігі:
Оптикалық талшықтар арқылы берілетін оптикалық сигналдарды электрлік сигналдарға түрлендіру
Электрлік сигналды өңдеу бастапқы импульстік модуляцияланған сигналға қалпына келтіріліп, электр терминалына жіберіледі (оптикалық қабылдағыш жіберген электр сигналы өңделеді, толқын пішіні пішімделеді, үлгіге кері бұрылады ... сәйкес электрлік сигнал бағдарламаланатын қосқышқа қайта жіберіледі)
Трансмиссия бөлігі:
Бір режимді талшық, оптикалық қайталағыш (электрлік регенеративті қайталағыш (оптикалық-электрлік-оптикалық түрлендіруді күшейту, беру кідірісі үлкенірек болады, импульстік шешім тізбегі толқын пішінін және уақытты қалыптастыру үшін пайдаланылады), эрбиум қосылған талшықты күшейткіш (күшейтуді аяқтайды). оптикалық деңгейде, толқын пішінінсіз)
(1) Оптикалық таратқыш: бұл электрлік/оптикалық түрлендіруді жүзеге асыратын оптикалық қабылдағыш.Ол жарық көзінен, драйверден және модулятордан тұрады.Функция жарық толқынын электр машинасынан жарық көзі шығаратын жарық толқынына дейін күңгірттенген толқынға айналдыру, содан кейін модуляцияланған оптикалық сигналды оптикалық талшыққа немесе тасымалдау үшін оптикалық кабельге қосу болып табылады.
(2) Оптикалық қабылдағыш: оптикалық/электрлік түрлендіруді жүзеге асыратын оптикалық қабылдағыш.Пайдалы модель жарықты анықтау тізбегі мен оптикалық күшейткіштен тұрады және оптикалық талшық немесе оптикалық кабель арқылы берілетін оптикалық сигналды оптикалық детектор арқылы электрлік сигналға түрлендіру, содан кейін әлсіз электрлік сигналды күшейту болып табылады. сигналға жіберілетін күшейткіш тізбегі арқылы жеткілікті деңгей.Электр машинасының қабылдау ұшы кетеді.
(3) Талшық/кабель: талшық немесе кабель жарықтың өту жолын құрайды.Функция ақпарат беру тапсырмасын орындау үшін оптикалық талшық немесе оптикалық кабель арқылы алыс қашықтыққа жіберілгеннен кейін таратушы ұшымен жіберілген күңгірттенген сигналды қабылдау ұшының оптикалық детекторына беру болып табылады.
(4) Оптикалық қайталағыш: фотодетектордан, жарық көзінен және шешімді қалпына келтіру тізбегінен тұрады.Екі функция бар: бірі оптикалық талшықта берілетін оптикалық сигналдың әлсіреуін өтеу;екіншісі - толқын пішінінің бұрмалануының импульсін қалыптастыру.
(5) Талшықты-оптикалық қосқыштар, қосқыштар сияқты пассивті құрамдас бөліктер (қуатты бөлек берудің қажеті жоқ, бірақ құрылғы әлі де жоғалады): талшықты немесе кабельдің ұзындығы талшықты тарту процесімен және кабельді салу шарттарымен шектелгендіктен, және талшықтың ұзындығы да шекті (мысалы, 2км).Сондықтан көптеген оптикалық талшықтардың бір оптикалық талшықты желіге қосылуы мәселесі болуы мүмкін.Сондықтан оптикалық талшықтар арасындағы байланыс, оптикалық талшықтар мен оптикалық қабылдағыштарды қосу және қосу, оптикалық қосқыштар мен қосқыштар сияқты пассивті компоненттерді пайдалану өте қажет.
Оптикалық талшықты байланыстың артықшылығы
Тасымалдау өткізу қабілеттілігі, үлкен байланыс сыйымдылығы
Төмен беріліс жоғалуы және үлкен реле қашықтығы
Күшті антиэлектромагниттік кедергі
(Сымсыздан тыс: сымсыз сигналдардың көптеген әсерлері, көп жолды артықшылықтары, көлеңке эффектілері, Рэйлейдің өшуі, Доплер эффектілері бар.
Коаксиалды кабельмен салыстырғанда: оптикалық сигнал коаксиалды кабельден үлкен және жақсы құпиялылыққа ие)
Жарық толқынының жиілігі өте жоғары, басқа электромагниттік толқындармен салыстырғанда кедергі аз.
Оптикалық кабельдің кемшіліктері: механикалық қасиеттері нашар, үзілуі оңай, (механикалық өнімділікті жақсартады, кедергілерге төзімділікке әсер етеді), оны құруға көп уақыт кетеді және географиялық жағдайлар әсер етеді.