광섬유 통신의 장점:
● 대용량 통신
● 긴 릴레이 거리
● 전자기 간섭 없음
● 풍부한 리소스
● 가벼운 무게와 작은 크기
광통신의 간략한 역사
2000년 이상 전에 신호등, 세마포어
1880년, 광전화-무선 광통신
1970, 광섬유 통신
● 1966년 '광섬유의 아버지' 가오용 박사가 광섬유 통신에 대한 아이디어를 처음 제안했습니다.
● 1970년 Bell Yan Institute의 Lin Yanxiong은 실온에서 연속적으로 작동할 수 있는 반도체 레이저였습니다.
● 1970년에 코닝의 Kapron은 20dB/km 광섬유 손실을 입었습니다.
● 1977년 시카고 최초의 상용 회선 45Mb/s.
전자기 스펙트럼
통신 대역 분할 및 해당 전송 매체
빛의 굴절/반사 및 전반사
빛은 물질마다 다르게 진행되기 때문에 빛이 한 물질에서 다른 물질로 방출되면 두 물질 사이의 계면에서 굴절과 반사가 발생합니다.또한 굴절된 빛의 각도는 입사광의 각도에 따라 달라집니다.입사광의 각도가 특정 각도에 도달하거나 초과하면 굴절된 빛이 사라지고 모든 입사광이 다시 반사됩니다.이것은 빛의 전체 반사입니다.다른 재료는 동일한 파장의 빛에 대해 다른 굴절각을 가지며(즉, 다른 재료는 다른 굴절률을 가짐), 동일한 재료는 다른 파장의 빛에 대해 다른 굴절각을 갖습니다.광섬유 통신은 위의 원칙을 기반으로 합니다.
반사율 분포: 광학 재료를 특성화하는 중요한 매개변수는 N으로 표시되는 굴절률입니다. 재료의 빛 속도 V에 대한 진공 상태의 빛 속도 C의 비율은 재료의 굴절률입니다.
N = C / V
광섬유 통신용 석영 유리의 굴절률은 약 1.5입니다.
섬유 구조
섬유 베어 섬유는 일반적으로 세 개의 레이어로 나뉩니다.
첫 번째 층: 중심 고굴절률 유리 코어(코어 직경은 일반적으로 9-10μm, (단일 모드) 50 또는 62.5 (다중 모드).
두 번째 층: 중간은 저굴절률 실리카 유리 클래딩입니다(직경은 일반적으로 125μ중).
세 번째 레이어: 가장 바깥쪽은 보강용 수지 코팅입니다.
1) 코어: 빛을 전달하는 데 사용되는 고굴절률;
2) 클래딩 코팅: 저굴절률, 코어와 전반사 조건 형성;
3) 보호 재킷: 강도가 높고 큰 충격에도 견딜 수 있어 광섬유를 보호합니다.
3mm 광 케이블: 주황색, MM, 다중 모드;노란색, SM, 단일 모드
섬유 크기
외경은 일반적으로 125um(머리카락당 평균 100um)입니다.
내경: 단일 모드 9um;다중 모드 50 / 62.5um
개구수
광섬유 단면에 입사되는 모든 빛이 광섬유에 의해 전달되는 것은 아니며 특정 각도 범위 내에서 입사되는 빛만 전달됩니다.이 각도를 섬유의 개구수라고 합니다.광섬유의 개구수가 클수록 광섬유의 도킹에 유리합니다.제조업체마다 개구수가 다릅니다.
섬유의 종류
광섬유의 빛의 전송 모드에 따라 다음과 같이 나눌 수 있습니다.
다중 모드(약어: MM);단일 모드(약어: SM)
다중 모드 광섬유: 중앙 유리 코어가 더 두껍습니다(50 또는 62.5μm) 여러 모드에서 빛을 전달할 수 있습니다.그러나 모드 간 분산이 커서 디지털 신호 전송 주파수를 제한하며 거리가 멀어질수록 심각해집니다.예: 600MB/KM 광섬유는 2KM에서 300MB 대역폭만 갖습니다.따라서 다중 모드 광섬유의 전송 거리는 상대적으로 짧고 일반적으로 몇 킬로미터에 불과합니다.
단일 모드 섬유: 중앙 유리 코어는 상대적으로 얇습니다(코어 직경은 일반적으로 9 또는 10입니다.μm), 하나의 모드에서만 빛을 전달할 수 있습니다.실제로는 일종의 계단형 광섬유이지만 코어 직경이 매우 작습니다.이론적으로 단일 전파 경로의 직사광선만 광섬유에 들어가 광섬유 코어에서 직선으로 전파됩니다.섬유 펄스는 거의 늘어나지 않습니다.따라서 모드 간 분산이 작고 원격 통신에 적합하지만 색 분산이 중요한 역할을 합니다.이러한 방식으로 단일 모드 광섬유는 스펙트럼 폭과 광원의 안정성에 대한 요구 사항이 더 높습니다. 즉, 스펙트럼 폭이 좁고 안정성이 좋습니다..
광섬유의 분류
재료별:
유리 섬유: 코어 및 클래딩은 유리로 만들어지며 손실이 적고 전송 거리가 길고 비용이 높습니다.
고무로 덮인 실리콘 광섬유: 코어는 유리이고 클래딩은 플라스틱으로 유리 섬유와 유사한 특성을 가지며 비용이 저렴합니다.
플라스틱 광섬유: 코어와 클래딩 모두 플라스틱으로 손실이 크고 전송 거리가 짧고 가격이 저렴합니다.주로 가전, 오디오, 근거리 영상 전송에 사용됩니다.
최적의 전송 주파수 창에 따르면: 기존 단일 모드 광섬유 및 분산 이동 단일 모드 광섬유.
기존 유형: 광섬유 생산 공장은 1300nm와 같은 단일 파장의 빛에서 광섬유 전송 주파수를 최적화합니다.
분산 이동 유형: 광섬유 제조업체는 1300nm 및 1550nm와 같은 두 가지 파장의 빛에서 광섬유 전송 주파수를 최적화합니다.
급격한 변화: 유리 클래딩에 대한 섬유 코어의 굴절률이 급격합니다.비용이 저렴하고 모드 간 분산이 높습니다.산업용 제어와 같은 근거리 저속 통신에 적합합니다.그러나 단일 모드 광섬유는 모드 간 분산이 작기 때문에 돌연변이 유형을 사용합니다.
그라데이션 섬유: 유리 클래딩에 대한 섬유 코어의 굴절률이 점차 감소하여 하이 모드 빛이 사인파 형태로 전파되도록 하여 모드 간 분산을 줄이고 섬유 대역폭을 늘리며 전송 거리를 늘릴 수 있지만 비용은 상위 모드 광섬유는 대부분 등급이 지정된 광섬유입니다.
일반적인 섬유 사양
섬유 크기:
1) 단일 모드 코어 직경: 9/125μm, 10 / 125μm
2) 외부 클래딩 직경(2D) = 125μm
3) 외부 코팅 직경 = 250μm
4) 변발: 300μm
5) 다중 모드: 50/125μm, 유럽 표준;62.5 / 125μm, 미국 표준
6) 산업, 의료 및 저속 네트워크: 100 / 140μm, 200 / 230μm
7) 플라스틱: 98/1000μm, 자동차 제어에 사용
섬유 감쇠
섬유 감쇠를 유발하는 주요 요인은 고유, 굽힘, 압착, 불순물, 불균일 및 맞대기입니다.
고유: Rayleigh 산란, 고유 흡수 등을 포함하는 광섬유 고유의 손실입니다.
굽힘: 섬유가 구부러지면 섬유 일부의 빛이 산란으로 인해 손실되어 손실됩니다.
압착: 섬유를 압착할 때 섬유가 약간 구부러져 발생하는 손실.
불순물: 광섬유의 불순물은 광섬유에서 전달되는 빛을 흡수하고 산란시켜 손실을 일으킵니다.
불균일: 섬유 재료의 불균일한 굴절률로 인한 손실.
도킹: 다른 축(단일 모드 광섬유 동축도 요구 사항은 0.8 미만)과 같은 광섬유 도킹 중에 생성된 손실μm) 끝면이 축에 수직이 아니며 끝면이 고르지 않고 맞대기 코어 직경이 일치하지 않으며 접합 품질이 좋지 않습니다.
광케이블의 종류
1) 부설 방법에 따라 : 자체지지 가공 광 케이블, 파이프 라인 광 케이블, 장갑 매설 광 케이블 및 해저 광 케이블.
2) 광 케이블의 구조에 따라 묶음 튜브 광 케이블, 레이어 꼬인 광 케이블, 꽉 고정 광 케이블, 리본 광 케이블, 비금속 광 케이블 및 분기 가능한 광 케이블이 있습니다.
3) 용도에 따라 : 장거리 통신용 광케이블, 근거리용 실외 광케이블, 하이브리드 광케이블, 빌딩용 광케이블.
광 케이블의 연결 및 종단
광케이블의 연결 및 종단은 광케이블 유지보수 담당자가 반드시 숙달해야 하는 기본 기술입니다.
광섬유 연결 기술의 분류:
1) 광섬유의 연결 기술과 광 케이블의 연결 기술은 두 부분으로 나뉩니다.
2) 광케이블의 끝은 광케이블의 연결과 유사하지만 커넥터 재질이 다르기 때문에 동작이 달라야 합니다.
광섬유 연결 유형
광섬유 케이블 연결은 일반적으로 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
1) 광섬유의 고정 연결(일반적으로 데드 커넥터로 알려짐).일반적으로 광섬유 융착 접속기를 사용하십시오.광케이블의 다이렉트 헤드에 사용.
2) 광섬유의 활성 커넥터(일반적으로 라이브 커넥터로 알려짐).제거 가능한 커넥터(일반적으로 느슨한 조인트로 알려짐)를 사용하십시오.화이버 점퍼용, 장비 접속용 등
광섬유 단면의 불완전성과 광섬유 단면 압력의 불균일성으로 인해 한 번의 방전에 의한 광섬유의 접속 손실은 여전히 상대적으로 크며 2차 방전 융합 방식 지금 사용됩니다.먼저, 섬유의 단면을 예열하여 배출하고, 단면을 성형하고, 먼지와 부스러기를 제거하고, 예열하여 섬유의 끝 압력을 균일하게 만듭니다.
광섬유 연결 손실 모니터링 방법
광섬유 연결 손실을 모니터링하는 세 가지 방법이 있습니다.
1. 스플라이서를 모니터링합니다.
2. 광원 및 광파워미터 모니터링.
3.OTDR 측정 방법
광섬유 연결의 작동 방법
광섬유 연결 작업은 일반적으로 다음과 같이 나뉩니다.
1. 섬유 단면 처리.
2. 광섬유의 연결 설치.
3. 광섬유의 접합.
4. 광섬유 커넥터 보호.
5. 남은 화이버 트레이에는 5단계가 있습니다.
일반적으로 전체 광 케이블의 연결은 다음 단계에 따라 수행됩니다.
1 단계: 많은 좋은 길이, 광 케이블을 열고 벗기고, 케이블 덮개를 제거하십시오.
2단계: 광 케이블의 석유 충전 페이스트를 청소하고 제거합니다.
3단계: 섬유를 묶습니다.
4단계: 광섬유 코어 수를 확인하고 광섬유 페어링을 수행하고 광섬유 색상 라벨이 올바른지 확인합니다.
5단계: 심장 연결 강화
6단계: 비즈니스 라인 쌍, 제어 라인 쌍, 차폐 접지 라인 등을 포함한 다양한 보조 라인 쌍(위에서 언급한 라인 쌍을 사용할 수 있는 경우.
7단계: 광섬유를 연결합니다.
8단계: 광섬유 커넥터를 보호합니다.
9단계: 남은 섬유의 재고 저장;
단계 10: 광 케이블 재킷의 연결을 완료합니다.
11단계: 광섬유 커넥터 보호
섬유 손실
1310nm: 0.35 ~ 0.5dB/km
1550nm: 0.2 ~ 0.3dB/km
850nm: 2.3~3.4dB/Km
광섬유 융해점 손실: 0.08dB/포인트
광섬유 접속점 1점 / 2km
일반적인 섬유 명사
1) 감쇠
감쇠: 광이 광섬유에서 전송될 때 에너지 손실, 단일 모드 광섬유 1310nm 0.4 ~ 0.6dB/km, 1550nm 0.2 ~ 0.3dB/km;플라스틱 다중 모드 섬유 300dB/km
2) 분산
분산: 광섬유를 따라 특정 거리를 이동한 후 광 펄스의 대역폭이 증가합니다.전송률을 제한하는 주요 요인입니다.
모드 간 분산: 서로 다른 모드의 빛이 서로 다른 경로를 따라 이동하기 때문에 다중 모드 광섬유에서만 발생합니다.
물질 분산: 서로 다른 파장의 빛이 서로 다른 속도로 이동합니다.
도파관 분산: 이것은 빛 에너지가 코어와 클래딩을 통과할 때 약간 다른 속도로 이동하기 때문에 발생합니다.단일 모드 광섬유에서 광섬유의 내부 구조를 변경하여 광섬유의 분산을 변경하는 것은 매우 중요합니다.
섬유 유형
G.652 제로 분산 지점은 약 1300nm입니다.
G.653 제로 분산 지점은 약 1550nm입니다.
G.654 네거티브 분산 섬유
G.655 분산 이동 섬유
전파 섬유
3) 산란
빛의 불완전한 기본 구조로 인해 빛 에너지의 손실이 발생하고 이 때 빛의 전달은 더 이상 좋은 지향성을 갖지 못합니다.
광섬유 시스템의 기본 지식
기본 광섬유 시스템의 아키텍처 및 기능 소개:
1. 송신 장치: 전기 신호를 광 신호로 변환합니다.
2. 전송 유닛: 광 신호를 전달하는 매체;
3. 수신 유닛: 광 신호를 수신하여 전기 신호로 변환합니다.
4. 장치 연결: 광섬유를 광원, 광 감지 및 기타 광섬유에 연결합니다.
일반적인 커넥터 유형
커넥터 단면 유형
연결기
주요 기능은 광 신호를 분배하는 것입니다.중요한 응용 프로그램은 광섬유 네트워크, 특히 근거리 통신망 및 파장 분할 다중화 장치에 있습니다.
기본 구조
커플러는 양방향 수동 장치입니다.기본 형태는 나무와 별입니다.커플러는 스플리터에 해당합니다.
WDM
WDM—파장 분할 다중화기는 하나의 광섬유에서 여러 광 신호를 전송합니다.이러한 광 신호는 주파수와 색상이 다릅니다.WDM 멀티플렉서는 여러 광 신호를 동일한 광섬유에 결합하는 것입니다.디멀티플렉싱 멀티플렉서는 하나의 광섬유에서 여러 광 신호를 구별하는 것입니다.
파장 분할 다중화기(범례)
디지털 시스템의 펄스 정의:
1. 진폭: 펄스의 높이는 광섬유 시스템의 광 전력 에너지를 나타냅니다.
2. 상승 시간: 펄스가 최대 진폭의 10%에서 90%까지 상승하는 데 필요한 시간.
3. 하강 시간: 펄스가 진폭의 90%에서 10%로 떨어지는 데 필요한 시간.
4. 펄스 폭: 50% 진폭 위치에서 펄스의 폭으로, 시간으로 표시됩니다.
5. 주기: 펄스 특정 시간은 주기를 완료하는 데 필요한 작업 시간입니다.
6. 소광비: 1 신호광 전력 대 0 신호광 전력의 비율.
광섬유 통신에서 공통 단위의 정의:
1.dB = 10 log10(출력/핀)
Pout: 출력 전력;핀: 입력 전원
2. dBm = 10 log10(P/1mw), 이는 통신 공학에서 널리 사용되는 단위입니다.일반적으로 참조로 1밀리와트의 광 전력을 나타냅니다.
예시:–10dBm은 광출력이 100uw와 같다는 것을 의미합니다.
3.dBu = 10 log10(P/1uw)