광섬유 통신의 기본 개념.
광섬유는 유전체 광 도파관으로, 빛을 차단하고 축 방향으로 빛을 전파하는 도파관 구조입니다.
석영유리, 합성수지 등으로 만들어진 아주 가는 섬유.
단일 모드 광섬유: 코어 8-10um, 클래딩 125um
다중 모드 광섬유: 코어 51um, 클래딩 125um
광섬유를 이용하여 광 신호를 전송하는 통신 방식을 광섬유 통신이라고 합니다.
광파는 전자파의 범주에 속합니다.
가시광선의 파장 범위는 390~760nm이고, 760nm보다 큰 부분이 적외선, 390nm보다 작은 부분이 자외선이다.
광파 작업 창(3개의 통신 창):
광섬유 통신에 사용되는 파장 범위는 근적외선 영역에 있습니다.
단파장 영역(가시광선, 육안으로는 오렌지 빛) 850nm 오렌지 빛
장파장 영역(비가시광 영역) 1310 nm(이론적 최소 분산점), 1550 nm(이론적 최소 감쇠점)
섬유 구조 및 분류
1. 섬유의 구조
이상적인 섬유 구조: 코어, 클래딩, 코팅, 재킷.
코어와 클래딩은 석영 재료로 만들어지며 기계적 특성은 비교적 약하고 깨지기 쉽습니다.따라서 두 층의 코팅층, 하나의 수지 유형 및 하나의 나일론 유형이 추가되어 섬유의 유연한 성능이 프로젝트의 실제 적용 요구 사항에 도달합니다.
2. 광섬유의 분류
(1) 섬유는 섬유 단면의 굴절률 분포에 따라 구분된다: 계단형 섬유(균일 섬유)와 등급 섬유(불균일 섬유)로 구분된다.
코어의 굴절률이 n1이고 클래딩의 굴절률이 n2라고 가정합니다.
코어가 장거리에 걸쳐 빛을 전달할 수 있도록 광섬유를 구성하는 데 필요한 조건은 n1>n2이다.
균일한 섬유의 굴절률 분포는 일정하다.
불균일 섬유의 굴절률 분포 법칙:
그 중 △ - 상대 굴절률 차이
A - 굴절률, α=∞ - 계단형 굴절률 분포 섬유, α=2 - 제곱법 굴절률 분포 섬유(구배형 섬유).이 섬유는 다른 등급 섬유와 비교됩니다. 모드 분산 최소 최적.
(1) 코어에서 전송되는 모드 수에 따라 다중 모드 광섬유와 단일 모드 광섬유로 나뉩니다.
여기서 패턴이란 광섬유에서 전송되는 빛의 전자기장의 분포를 의미합니다.다른 필드 분포는 다른 모드입니다.
단일 모드(하나의 모드만 광섬유에서 전송됨), 다중 모드(여러 모드가 동시에 광섬유에서 전송됨)
현재 광역통신망은 전송속도에 대한 요구사항의 증가와 전송횟수 증가로 고속화, 대용량화 방향으로 발전하고 있어 대부분 단일모드 계단식 광섬유이다.(자체의 전송 특성은 다중 모드 광섬유보다 우수합니다.)
(2) 광섬유의 특성:
①광섬유의 손실 특성: 광파는 광섬유에서 전송되며 전송 거리가 증가함에 따라 광파워는 점차 감소합니다.
섬유 손실의 원인에는 결합 손실, 흡수 손실, 산란 손실 및 굽힘 복사 손실이 포함됩니다.
결합 손실은 광섬유와 장치 사이의 결합으로 인해 발생하는 손실입니다.
흡수 손실은 섬유 재료 및 불순물에 의한 빛 에너지의 흡수로 인해 발생합니다.
산란 손실은 레일리 산란(굴절률 불균일)과 도파관 산란(재료 불균일)으로 나뉩니다.
굽힘 복사 손실은 섬유의 굽힘으로 인해 발생하는 방사 모드로 이어지는 섬유의 굽힘으로 인해 발생하는 손실입니다.
②광섬유의 분산 특성: 광섬유가 전송하는 신호의 서로 다른 주파수 성분은 서로 다른 전송 속도를 가지며 신호 펄스가 종단에 도달할 때 확장되어 발생하는 왜곡의 물리적 현상을 분산이라고 합니다.
분산은 모드 분산, 재료 분산 및 도파관 분산으로 나뉩니다.
광섬유 통신 시스템의 기본 구성 요소
부품 보내기:
전기 송신기(전기 단자)에서 출력되는 펄스 변조 신호는 광 송신기로 전송됩니다(프로그램 제어 스위치에서 전송된 신호가 처리되고, 파형이 형성되며, 패턴의 반전이… 적합한 전기 신호로 변경됨) 광 송신기로 전송)
광 송신기의 주요 역할은 전기 신호를 광섬유에 결합된 광 신호로 변환하는 것입니다.
받는 부분:
광섬유를 통해 전달되는 광신호를 전기신호로 변환
전기 신호의 처리는 원래의 펄스 변조 신호로 복원되어 전기 단자로 전송됩니다(광 수신기에서 보낸 전기 신호가 처리되어 파형이 형성되고 패턴의 반전이 반전됨… 프로그래밍 가능한 스위치로 다시 보냄)
전송 부분:
단일 모드 광섬유, 광 중계기(전기 재생 중계기(광-전기-광 변환 증폭, 전송 지연이 더 클 것임, 펄스 결정 회로는 파형 및 타이밍을 형성하는 데 사용됨), 에르븀 첨가 광섬유 증폭기(증폭 완료) 파형 형성 없이 광학 수준에서)
(1) 광송신기 : 전기/광변환을 실현하는 광송수신기이다.광원, 드라이버 및 변조기로 구성됩니다.기능은 전기 기계의 광파를 광원에서 방출되는 광파로 변조하여 희미한 파동이 된 다음 변조된 광 신호를 광섬유 또는 광 케이블에 연결하여 전송하는 것입니다.
(2) 광 수신기: 광/전기 변환을 실현하는 광 송수신기입니다.실용신안은 광검출회로와 광증폭기로 구성되어 있으며, 기능은 광섬유나 광케이블에 의해 전송된 광신호를 광검출기에 의해 전기신호로 변환한 후 미약한 전기신호를 증폭하여 증폭 회로를 통해 신호로 보내질 충분한 수준.전기 기계의 수신 끝이 간다.
(3) 광섬유/케이블: 광섬유 또는 케이블은 빛의 전송 경로를 구성합니다.기능은 정보 전송 작업을 완료하기 위해 광섬유 또는 광 케이블을 통한 장거리 전송 후 송신단에서 보낸 희미한 신호를 수신단의 광 검출기로 전송하는 것입니다.
(4) 광 중계기: 광검출기, 광원 및 결정 재생 회로로 구성됩니다.두 가지 기능이 있습니다. 하나는 광섬유에서 전송되는 광 신호의 감쇠를 보상하는 것입니다.다른 하나는 파형 왜곡의 펄스를 형성하는 것입니다.
(5) 광섬유 커넥터, 커플러와 같은 수동 부품(별도로 전원을 공급할 필요는 없지만 장치는 여전히 손실이 있음): 광섬유 또는 케이블의 길이는 광섬유 인출 프로세스 및 케이블 구성 조건에 의해 제한되기 때문에 광섬유의 길이도 제한됩니다(예: 2km).따라서 하나의 광섬유 선로에 다수의 광섬유가 연결되는 문제가 발생할 수 있다.따라서 광섬유 간의 연결, 광섬유와 광 송수신기의 연결 및 결합, 광 커넥터 및 커플러와 같은 수동 부품의 사용이 필수적입니다.
광섬유 통신의 우월성
전송 대역폭, 대용량 통신 용량
낮은 전송 손실 및 큰 릴레이 거리
강력한 반 전자기 간섭
(무선 너머: 무선 신호에는 많은 효과, 다중 경로 이점, 그림자 효과, 레일리 페이딩, 도플러 효과가 있습니다.
동축 케이블과 비교: 광 신호는 동축 케이블보다 크고 기밀성이 우수합니다.)
광파의 주파수는 매우 높으며 다른 전자파에 비해 간섭이 적습니다.
광케이블의 단점: 열악한 기계적 특성, 파손되기 쉬움(기계적 성능 향상, 간섭 저항에 영향을 미침), 구축하는 데 오랜 시간이 걸리고 지리적 조건의 영향을 받습니다.