ແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານຂອງການສື່ສານເສັ້ນໄຍ optical.
ເສັ້ນໃຍແກ້ວນໍາແສງເປັນເສັ້ນໄຍນໍາແສງເປັນ dielectric, ໂຄງສ້າງຂອງ waveguide ທີ່ຕັນແສງສະຫວ່າງແລະກະຈາຍແສງສະຫວ່າງໃນທິດທາງແກນ.
ເສັ້ນໄຍລະອຽດຫຼາຍທີ່ເຮັດຈາກແກ້ວ quartz, ຢາງສັງເຄາະ, ແລະອື່ນໆ.
ເສັ້ນໄຍຮູບແບບດຽວ: ຫຼັກ 8-10um, cladding 125um
ເສັ້ນໄຍ Multimode: ຫຼັກ 51um, cladding 125um
ວິທີການສື່ສານຂອງການສົ່ງສັນຍານ optical ໂດຍໃຊ້ເສັ້ນໃຍ optical ເອີ້ນວ່າການສື່ສານເສັ້ນໄຍ optical.
ຄື້ນແສງເປັນປະເພດຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ.
ລະດັບຄວາມຍາວຂອງແສງທີ່ເບິ່ງເຫັນແມ່ນ 390-760 nm, ສ່ວນທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ 760 nm ແມ່ນແສງອິນຟາເລດ, ແລະສ່ວນທີ່ນ້ອຍກວ່າ 390 nm ແມ່ນແສງ ultraviolet.
ປ່ອງຢ້ຽມເຮັດວຽກຄື້ນແສງ (ສາມປ່ອງຢ້ຽມສື່ສານ):
ຊ່ວງຄວາມຍາວຂອງຄື້ນທີ່ໃຊ້ໃນການສື່ສານໃຍແກ້ວນໍາແສງແມ່ນຢູ່ໃນເຂດໃກ້ອິນຟາເຣດ
ພາກພື້ນຄື້ນສັ້ນ (ແສງທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້, ເຊິ່ງເປັນແສງສີສົ້ມດ້ວຍຕາເປົ່າ) ແສງສີສົ້ມ 850nm
ພາກພື້ນຄວາມຍາວຄື້ນຍາວ (ພາກພື້ນແສງສະຫວ່າງເບິ່ງບໍ່ເຫັນ) 1310 nm (ຈຸດກະຈາຍຕໍາ່ສຸດທີ່ທາງທິດສະດີ), 1550 nm (ຈຸດຫຼຸດຜ່ອນຕໍາ່ສຸດທີ່ທາງທິດສະດີ)
ໂຄງສ້າງເສັ້ນໄຍ ແລະການຈັດປະເພດ
1.ໂຄງສ້າງຂອງເສັ້ນໄຍ
ໂຄງສ້າງເສັ້ນໄຍທີ່ເຫມາະສົມ: ຫຼັກ, cladding, ເຄືອບ, jacket.
ຫຼັກແລະ cladding ແມ່ນເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸ quartz, ແລະຄຸນສົມບັດກົນຈັກແມ່ນຂ້ອນຂ້າງອ່ອນແອແລະງ່າຍທີ່ຈະແຕກ.ດັ່ງນັ້ນ, ຊັ້ນການເຄືອບສອງຊັ້ນ, ປະເພດຢາງຫນຶ່ງແລະຊັ້ນຫນຶ່ງຂອງປະເພດ nylon ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນເພີ່ມ, ດັ່ງນັ້ນການປະຕິບັດທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງເສັ້ນໄຍໄດ້ບັນລຸຄວາມຕ້ອງການປະຕິບັດຂອງໂຄງການ.
2.ການຈໍາແນກຂອງເສັ້ນໃຍ optical
(1) ເສັ້ນໄຍຖືກແບ່ງອອກຕາມການແຈກຢາຍດັດຊະນີການສະທ້ອນຂອງເສັ້ນໄຍຂ້າມຜ່ານ: ມັນແບ່ງອອກເປັນເສັ້ນໄຍປະເພດຂັ້ນຕອນ (ເສັ້ນໄຍເອກະພາບ) ແລະເສັ້ນໄຍຊັ້ນນໍາ (ເສັ້ນໄຍທີ່ບໍ່ເປັນເອກະພາບ).
ສົມມຸດວ່າແກນມີດັດຊະນີສະທ້ອນຂອງ n1 ແລະດັດຊະນີສະທ້ອນແສງຂອງ cladding ແມ່ນ n2.
ເພື່ອເຮັດໃຫ້ຫຼັກສາມາດສົ່ງແສງໄດ້ໃນໄລຍະໄກ, ເງື່ອນໄຂທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການກໍ່ສ້າງເສັ້ນໄຍ optical ແມ່ນ n1>n2.
ການແຈກຢາຍດັດຊະນີ refractive ຂອງເສັ້ນໄຍທີ່ເປັນເອກະພາບແມ່ນຄົງທີ່
ກົດຫມາຍວ່າດ້ວຍການແຜ່ກະຈາຍດັດຊະນີ refractive ຂອງເສັ້ນໄຍບໍ່ເປັນເອກະພາບ:
ໃນບັນດາພວກເຂົາ, △ – ຄວາມແຕກຕ່າງດັດຊະນີ refractive ພີ່ນ້ອງ
Α—ດັດຊະນີການສະທ້ອນແສງ, α=∞—ເສັ້ນໄຍກະຈາຍດັດຊະນີສະທ້ອນແສງແບບຂັ້ນຕອນ, α=2—ເສັ້ນໄຍກະຈາຍດັດຊະນີສະທ້ອນແສງສີ່ຫຼ່ຽມມົນ (ເປັນເສັ້ນໄຍທີ່ຈັດລະດັບ).ເສັ້ນໄຍນີ້ຖືກປຽບທຽບກັບເສັ້ນໄຍຊັ້ນນໍາອື່ນໆ.Mode dispersion ຕໍາ່ສຸດທີ່ທີ່ດີທີ່ສຸດ.
(1) ອີງຕາມຈໍານວນຂອງໂຫມດທີ່ຖ່າຍທອດໃນຫຼັກ: ແບ່ງອອກເປັນເສັ້ນໄຍ multimode ແລະເສັ້ນໄຍໂຫມດດຽວ
ຮູບແບບໃນທີ່ນີ້ຫມາຍເຖິງການແຜ່ກະຈາຍຂອງພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຂອງແສງສະຫວ່າງທີ່ສົ່ງໃນເສັ້ນໄຍ optical.ການແຈກຢາຍພາກສະຫນາມທີ່ແຕກຕ່າງກັນແມ່ນຮູບແບບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
ໂຫມດດຽວ (ພຽງແຕ່ໂຫມດດຽວຖືກຖ່າຍທອດຢູ່ໃນເສັ້ນໄຍ), multimode (ຫຼາຍໂຫມດຖືກຖ່າຍທອດໃນເວລາດຽວກັນໃນເສັ້ນໄຍ)
ໃນປັດຈຸບັນ, ເນື່ອງຈາກຄວາມຕ້ອງການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນກ່ຽວກັບອັດຕາສາຍສົ່ງແລະຈໍານວນການສົ່ງຕໍ່ທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, ເຄືອຂ່າຍຂອງເຂດຕົວເມືອງກໍາລັງພັດທະນາໃນທິດທາງຂອງຄວາມໄວສູງແລະຄວາມອາດສາມາດຂະຫນາດໃຫຍ່, ດັ່ງນັ້ນສ່ວນຫຼາຍແມ່ນເສັ້ນໄຍ stepped ຮູບແບບດຽວ.(ຄຸນລັກສະນະການສົ່ງຜ່ານຂອງມັນເອງແມ່ນດີກ່ວາເສັ້ນໄຍ multimode)
(2) ຄຸນລັກສະນະຂອງເສັ້ນໄຍ optical:
①ລັກສະນະການສູນເສຍຂອງເສັ້ນໄຍ optical: ຄື້ນແສງສະຫວ່າງຖືກສົ່ງໃນເສັ້ນໄຍ optical, ແລະພະລັງງານ optical ຄ່ອຍໆຫຼຸດລົງຍ້ອນວ່າໄລຍະການສົ່ງເພີ່ມຂຶ້ນ.
ສາເຫດຂອງການສູນເສຍເສັ້ນໄຍປະກອບມີ: ການສູນເສຍການເຊື່ອມ, ການສູນເສຍການດູດຊຶມ, ການສູນເສຍການກະແຈກກະຈາຍ, ແລະການສູນເສຍລັງສີໂຄ້ງ.
ການສູນເສຍຄູ່ແມ່ນການສູນເສຍທີ່ເກີດຈາກການ coupling ລະຫວ່າງເສັ້ນໄຍແລະອຸປະກອນ.
ການສູນເສຍການດູດຊຶມແມ່ນເກີດມາຈາກການດູດຊຶມຂອງພະລັງງານແສງໂດຍວັດສະດຸເສັ້ນໄຍແລະ impurities.
ການສູນເສຍການກະແຈກກະຈາຍແມ່ນແບ່ງອອກເປັນການກະແຈກກະຈາຍຂອງ Rayleigh (ດັດຊະນີສະທ້ອນແສງບໍ່ເປັນເອກະພາບ) ແລະການກະແຈກກະຈາຍ waveguide (ຄວາມບໍ່ສະເຫມີພາບຂອງວັດສະດຸ).
ການສູນເສຍລັງສີໂຄ້ງແມ່ນການສູນເສຍທີ່ເກີດຈາກການງໍຂອງເສັ້ນໄຍທີ່ນໍາໄປສູ່ຮູບແບບການຮັງສີທີ່ເກີດຈາກການງໍຂອງເສັ້ນໄຍ.
②ລັກສະນະການກະຈາຍຂອງເສັ້ນໄຍ optical: ອົງປະກອບຄວາມຖີ່ທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນສັນຍານທີ່ສົ່ງໂດຍເສັ້ນໄຍ optical ມີຄວາມໄວການສົ່ງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແລະປະກົດການທາງກາຍະພາບຂອງການບິດເບືອນທີ່ເກີດຈາກການຂະຫຍາຍກໍາມະຈອນເຕັ້ນຂອງສັນຍານໃນເວລາທີ່ໄປເຖິງ terminal ໄດ້ຖືກເອີ້ນວ່າ dispersion.
ການກະແຈກກະຈາຍແມ່ນແບ່ງອອກເປັນການກະແຈກກະຈາຍ modal, ການກະຈາຍວັດສະດຸ, ແລະການກະແຈກກະຈາຍ waveguide.
ອົງປະກອບພື້ນຖານຂອງລະບົບການສື່ສານໃຍແກ້ວນໍາແສງ
ສົ່ງສ່ວນ:
ສັນຍານໂມດູນກຳມະຈອນອອກໂດຍເຄື່ອງສົ່ງໄຟຟ້າ (ປ້ຳໄຟຟ້າ) ຖືກສົ່ງໄປຫາເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານແສງ (ສັນຍານທີ່ສົ່ງໂດຍສະວິດຄວບຄຸມໂປຣແກຣມຖືກປະມວນຜົນ, ຮູບຄື້ນເປັນຮູບຊົງ, ຮູບແບບປີ້ນກັບກັນຖືກປ່ຽນ… ເປັນສັນຍານໄຟຟ້າທີ່ເໝາະສົມ. ແລະສົ່ງໄປຍັງ optical transmitter)
ບົດບາດຕົ້ນຕໍຂອງເຄື່ອງສົ່ງ optical ແມ່ນການປ່ຽນສັນຍານໄຟຟ້າເປັນສັນຍານ optical ທີ່ປະສົມປະສານເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍ.
ສ່ວນທີ່ໄດ້ຮັບ:
ແປງສັນຍານ optical ສົ່ງຜ່ານເສັ້ນໃຍ optical ເປັນສັນຍານໄຟຟ້າ
ການປະມວນຜົນສັນຍານໄຟຟ້າຖືກຟື້ນຟູເປັນສັນຍານກຳມະຈອນແບບດັ້ງເດີມ ແລະສົ່ງໄປທີ່ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ໄຟຟ້າ (ສັນຍານໄຟຟ້າທີ່ສົ່ງໂດຍເຄື່ອງຮັບແສງໄດ້ຖືກປະມວນຜົນ, ຮູບຄື້ນເປັນຮູບຊົງ, ຮູບແບບປີ້ນກັບກັນ... ສັນຍານໄຟຟ້າທີ່ເໝາະສົມແມ່ນ. ສົ່ງກັບຄືນໄປບ່ອນສະຫຼັບໂຄງການ)
ພາກສ່ວນລະບົບສາຍສົ່ງ:
ເສັ້ນໄຍຮູບແບບດຽວ, ເຄື່ອງເຮັດເລື້ມຄືນແບບ optical (ເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າ regenerative repeater (optical-electric-optical conversion amplification, transmission delay will be larger, pulse decision circuit will be used to shape the waveform, and time), erbium-doped fiber Amplifier (ສໍາເລັດການຂະຫຍາຍສຽງ ໃນລະດັບ optical, ໂດຍບໍ່ມີການຮູບແບບຄື້ນ)
(1) optical transmitter: ມັນເປັນ optical transceiver ຮັບຮູ້ການແປງໄຟຟ້າ / optical.ມັນປະກອບດ້ວຍແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ, ໄດເວີແລະໂມດູນ.ໜ້າທີ່ຄືການປັບປ່ຽນຄື້ນແສງຈາກເຄື່ອງໄຟຟ້າໄປສູ່ຄື້ນແສງທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກແຫຼ່ງແສງໃຫ້ກາຍເປັນຄື້ນທີ່ມືດມົວ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຄູ່ສັນຍານແສງແບບໂມດູນກັບເສັ້ນໄຍແສງ ຫຼືສາຍແສງເພື່ອສົ່ງສັນຍານ.
(2) optical receiver: ເປັນ optical transceiver ທີ່ຮັບຮູ້ການແປງ optical / ໄຟຟ້າ.ຮູບແບບຜົນປະໂຫຍດແມ່ນປະກອບດ້ວຍວົງຈອນກວດຈັບແສງແລະເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ, ແລະຫນ້າທີ່ແມ່ນເພື່ອປ່ຽນສັນຍານ optical ທີ່ສົ່ງໂດຍເສັ້ນໄຍ optical ຫຼືສາຍ optical ເຂົ້າໄປໃນສັນຍານໄຟຟ້າໂດຍເຄື່ອງກວດຈັບ optical, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຂະຫຍາຍສັນຍານໄຟຟ້າອ່ອນເພື່ອ. ລະດັບທີ່ພຽງພໍໂດຍຜ່ານວົງຈອນຂະຫຍາຍສຽງທີ່ຈະຖືກສົ່ງໄປຫາສັນຍານ.ໃນຕອນທ້າຍທີ່ໄດ້ຮັບເຄື່ອງໄຟຟ້າໄປ.
(3) ເສັ້ນໄຍ/ສາຍເຄເບີ້ນ: ເສັ້ນໄຍ ຫຼືສາຍເຄເບີ້ນປະກອບເປັນເສັ້ນທາງສາຍສົ່ງຂອງແສງ.ຫນ້າທີ່ແມ່ນເພື່ອສົ່ງສັນຍານ dimmed ທີ່ສົ່ງໂດຍປາຍສົ່ງກັບເຄື່ອງກວດຈັບ optical ຂອງປາຍຮັບຫຼັງຈາກການສົ່ງທາງໄກຜ່ານເສັ້ນໄຍ optical ຫຼືສາຍ optical ເພື່ອສໍາເລັດວຽກງານຂອງການສົ່ງຂໍ້ມູນ.
(4) Optical repeater: ປະກອບດ້ວຍ photodetector, ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ, ແລະວົງຈອນການທົດແທນການຕັດສິນໃຈ.ມີສອງຫນ້າທີ່: ຫນຶ່ງແມ່ນເພື່ອຊົດເຊີຍການຫຼຸດລົງຂອງສັນຍານ optical ທີ່ສົ່ງໃນເສັ້ນໄຍ optical;ອີກອັນໜຶ່ງແມ່ນການສ້າງກຳມະຈອນຂອງການບິດເບືອນຮູບຊົງຂອງຄື້ນ.
(5) ອົງປະກອບຕົວຕັ້ງຕົວຕີເຊັ່ນ: ສາຍເຊື່ອມຕໍ່ໃຍແກ້ວນໍາແສງ, couplers (ບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງສະຫນອງພະລັງງານແຍກຕ່າງຫາກ, ແຕ່ອຸປະກອນຍັງສູນເສຍ): ເນື່ອງຈາກວ່າຄວາມຍາວຂອງເສັ້ນໄຍຫຼືສາຍໄດ້ຖືກຈໍາກັດໂດຍຂະບວນການແຕ້ມເສັ້ນໄຍແລະເງື່ອນໄຂການກໍ່ສ້າງສາຍ, ແລະ. ຄວາມຍາວຂອງເສັ້ນໄຍແມ່ນຍັງຈໍາກັດ (ເຊັ່ນ: 2 ກິໂລແມັດ).ດັ່ງນັ້ນ, ອາດຈະມີບັນຫາທີ່ຫຼາຍເສັ້ນໃຍແກ້ວນໍາແສງເຊື່ອມຕໍ່ຢູ່ໃນເສັ້ນໃຍແກ້ວນໍາແສງອັນດຽວ.ດັ່ງນັ້ນ, ການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງເສັ້ນໄຍ optical, ການເຊື່ອມຕໍ່ແລະການ coupling ຂອງເສັ້ນໃຍ optical ແລະ transceivers optical, ແລະການນໍາໃຊ້ອົງປະກອບຕົວຕັ້ງຕົວຕີເຊັ່ນ: optical connectors ແລະ couplers ແມ່ນຂາດບໍ່ໄດ້.
ດີກວ່າຂອງການສື່ສານເສັ້ນໄຍ optical
ແບນວິດການສົ່ງ, ຄວາມສາມາດໃນການສື່ສານຂະຫນາດໃຫຍ່
ການສູນເສຍສາຍສົ່ງຕ່ໍາແລະໄລຍະຫ່າງ Relay ຂະຫນາດໃຫຍ່
ຕ້ານການລົບກວນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າທີ່ເຂັ້ມແຂງ
(ນອກເໜືອໄປຈາກໄຮ້ສາຍ: ສັນຍານໄຮ້ສາຍມີຜົນກະທົບຫຼາຍ, ຜົນປະໂຫຍດ multipath, ຜົນກະທົບຂອງເງົາ, ເລື້ອຍຫາຍໄປ, ຜົນກະທົບ Doppler
ເມື່ອປຽບທຽບກັບສາຍ coaxial: ສັນຍານ optical ມີຂະຫນາດໃຫຍ່ກວ່າສາຍ coaxial ແລະມີຄວາມລັບທີ່ດີ)
ຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນແສງແມ່ນສູງຫຼາຍ, ເມື່ອປຽບທຽບກັບຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າອື່ນໆ, ການແຊກແຊງແມ່ນນ້ອຍ.
ຂໍ້ເສຍຂອງສາຍໄຟ optical: ຄຸນສົມບັດກົນຈັກບໍ່ດີ, ງ່າຍທີ່ຈະທໍາລາຍ, (ປັບປຸງປະສິດທິພາບກົນຈັກ, ຈະມີຜົນກະທົບການຕໍ່ຕ້ານການແຊກແຊງ), ມັນໃຊ້ເວລາດົນໃນການກໍ່ສ້າງ, ແລະໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກສະພາບທາງພູມສາດ.