Šviesolaidinio ryšio pranašumai:
● Didelis ryšio pajėgumas
● Ilgas relės atstumas
● Jokių elektromagnetinių trukdžių
● Turtingi ištekliai
● Lengvas svoris ir mažas dydis
Trumpa optinių ryšių istorija
Daugiau nei prieš 2000 metų švyturiai-žiburiai, semaforai
1880, optinis telefonas-bevielis optinis ryšys
1970, šviesolaidiniai ryšiai
● 1966 m. „Optinės skaidulos tėvas“ daktaras Gao Yongas pirmą kartą pasiūlė šviesolaidžio ryšio idėją.
● 1970 m. Bell Yan instituto Lin Yanxiong buvo puslaidininkinis lazeris, galintis nuolat veikti kambario temperatūroje.
● 1970 m. Corning's Kapron prarado 20 dB / km skaidulų.
● 1977 m. Čikagoje pirmoji komercinė 45 Mb/s linija.
Elektromagnetinis spektras
Ryšio juostos padalijimas ir atitinkamos perdavimo priemonės
Refrakcija / atspindys ir visiškas šviesos atspindys
Kadangi šviesa skirtingose medžiagose sklinda skirtingai, kai šviesa sklinda iš vienos medžiagos į kitą, dviejų medžiagų sąsajoje atsiranda refrakcija ir atspindys.Be to, lūžusios šviesos kampas skiriasi priklausomai nuo krintančios šviesos kampo.Kai krintančios šviesos kampas pasiekia arba viršija tam tikrą kampą, lūžusi šviesa išnyks, o visa krintanti šviesa atsispindės atgal.Tai yra visiškas šviesos atspindys.Skirtingos medžiagos turi skirtingus lūžio kampus tam pačiam šviesos bangos ilgiui (tai yra, skirtingos medžiagos turi skirtingus lūžio rodiklius), o tos pačios medžiagos turi skirtingus lūžio kampus skirtingiems šviesos bangos ilgiams.Šviesolaidžio ryšys grindžiamas aukščiau nurodytais principais.
Atspindėjimo pasiskirstymas: Svarbus parametras optinėms medžiagoms apibūdinti yra lūžio rodiklis, kurį reiškia N. Šviesos greičio C vakuume ir šviesos greičio V medžiagoje santykis yra medžiagos lūžio rodiklis.
N = C / V
Kvarcinio stiklo lūžio rodiklis optinio pluošto ryšiui yra apie 1,5.
Pluošto struktūra
Pluoštas plikas pluoštas paprastai skirstomas į tris sluoksnius:
Pirmasis sluoksnis: centrinė didelio lūžio rodiklio stiklo šerdis (paprastai šerdies skersmuo yra 9-10μm, (vieno režimo) 50 arba 62,5 (daugiamodis).
Antrasis sluoksnis: vidurinis yra mažo lūžio rodiklio silicio stiklo danga (skersmuo paprastai yra 125μm).
Trečias sluoksnis: išorinis yra dervos danga, skirta sutvirtinti.
1) šerdis: didelis lūžio rodiklis, naudojamas šviesai perduoti;
2) Dengimo danga: mažas lūžio rodiklis, sudarantis visišką atspindžio sąlygą su šerdimi;
3) Apsauginė striukė: ji turi didelį stiprumą ir gali atlaikyti didelius smūgius, kad apsaugotų optinį pluoštą.
3 mm optinis kabelis: oranžinis, MM, kelių režimų;geltonas, SM, vienmodis
Pluošto dydis
Išorinis skersmuo paprastai yra 125 um (vidutiniškai 100 um vienam plaukui)
Vidinis skersmuo: vienmodis 9um;daugiamodis 50 / 62,5 um
Skaitmeninė diafragma
Ne visa šviesa, patenkanti į galinį optinio pluošto paviršių, gali būti perduodama optiniu pluoštu, o tik krintanti šviesa tam tikru kampų diapazonu.Šis kampas vadinamas skaitine pluošto apertūra.Didesnė optinio pluošto skaitmeninė apertūra yra naudinga optinio pluošto prijungimui.Skirtingi gamintojai turi skirtingas skaitmenines diafragmas.
Pluošto tipas
Pagal šviesos perdavimo būdą optiniame pluošte jį galima suskirstyti į:
Multi-Mode (santrumpa: MM);Vieno režimo (santrumpa: SM)
Daugiamodis pluoštas: centrinė stiklo šerdis yra storesnė (50 arba 62,5μm) ir gali perduoti šviesą keliais režimais.Tačiau jo dispersija tarp režimų yra didelė, o tai riboja skaitmeninių signalų perdavimo dažnį, o didėjant atstumui jis taps rimtesnis.Pavyzdžiui: 600 MB / KM šviesolaidinis pluoštas turi tik 300 MB pralaidumą esant 2 km.Todėl kelių režimų pluošto perdavimo atstumas yra palyginti trumpas, paprastai tik keli kilometrai.
Vienmodis pluoštas: centrinė stiklo šerdis yra gana plona (šerdies skersmuo paprastai yra 9 arba 10μm) ir gali perduoti šviesą tik vienu režimu.Tiesą sakant, tai yra savotiškas laiptelio tipo optinis pluoštas, tačiau šerdies skersmuo yra labai mažas.Teoriškai tik vieno sklidimo kelio tiesioginė šviesa gali patekti į pluoštą ir sklisti tiesiai pluošto šerdyje.Pluošto pulsas vos ištemptas.Todėl jo tarpmodų dispersija yra maža ir tinkama nuotoliniam ryšiui, tačiau jos chromatinė dispersija atlieka svarbų vaidmenį.Tokiu būdu vienmodei skaidulai keliami aukštesni reikalavimai šviesos šaltinio spektriniam pločiui ir stabilumui, tai yra, spektrinis plotis yra siauras, o stabilumas geras..
Optinių skaidulų klasifikacija
Pagal medžiagą:
Stiklo pluoštas: šerdis ir apkala yra pagaminti iš stiklo, su nedideliais nuostoliais, dideliu perdavimo atstumu ir didelėmis sąnaudomis;
Guma padengtas silicio optinis pluoštas: šerdis yra stiklas, o apvalkalas yra plastikinis, kurio charakteristikos yra panašios į stiklo pluošto ir mažesnė kaina;
Plastikinis optinis pluoštas: tiek šerdis, tiek apvalkalas yra plastikiniai, su dideliais nuostoliais, trumpu perdavimo atstumu ir maža kaina.Dažniausiai naudojamas buitinei technikai, garso ir vaizdo perdavimui nedideliu atstumu.
Pagal optimalų perdavimo dažnio langą: įprastas vienmodis šviesolaidis ir dispersinis poslinkis vienmodis pluoštas.
Įprastas tipas: optinio pluošto gamybos namai optimizuoja optinio pluošto perdavimo dažnį esant vienam šviesos bangos ilgiui, pvz., 1300 nm.
Dispersijos poslinkio tipas: Skaidulinės optikos gamintojas optimizuoja pluošto perdavimo dažnį dviem šviesos bangos ilgiais, tokiais kaip: 1300 nm ir 1550 nm.
Staigus pokytis: pluošto šerdies lūžio rodiklis į stiklo apvalkalą yra staigus.Jis pasižymi mažomis sąnaudomis ir didele tarprežimų dispersija.Tinka trumpo nuotolio mažos spartos ryšiui, pavyzdžiui, pramoniniam valdymui.Tačiau vienmodis pluoštas naudoja mutacijos tipą dėl mažos tarpmodų dispersijos.
Gradientinis pluoštas: pluošto šerdies lūžio rodiklis iki stiklo apvalkalo palaipsniui mažinamas, todėl aukšto režimo šviesa gali sklisti sinusoidine forma, o tai gali sumažinti dispersiją tarp režimų, padidinti pluošto pralaidumą ir perdavimo atstumą, tačiau kaina yra High Mode pluoštas dažniausiai yra rūšiuotas pluoštas.
Bendros pluošto specifikacijos
Pluošto dydis:
1) Vieno režimo šerdies skersmuo: 9 / 125μm, 10/125μm
2) Išorinis apvalkalo skersmuo (2D) = 125μm
3) Išorinis dangos skersmuo = 250μm
4) Pigtail: 300μm
5) Daugiarežimas: 50 / 125μm, europinis standartas;62,5 / 125μm, amerikietiškas standartas
6) Pramoniniai, medicinos ir mažos spartos tinklai: 100 / 140μm, 200/230μm
7) Plastikas: 98 / 1000μm, naudojamas automobilio valdymui
Pluošto slopinimas
Pagrindiniai veiksniai, sukeliantys pluošto susilpnėjimą, yra šie: vidinis, lenkimas, gniuždymas, nešvarumai, nelygumai ir užpakalis.
Būdingas: Tai būdingas optinio pluošto praradimas, įskaitant: Rayleigh sklaidą, vidinę absorbciją ir kt.
Lenkimas: kai pluoštas yra sulenktas, dalis pluošto bus prarasta dėl sklaidos, todėl bus nuostolių.
Suspaudimas: praradimas, kurį sukelia nedidelis pluošto lenkimas jį suspaudus.
Nešvarumai: optinio pluošto nešvarumai sugeria ir išsklaido pluošte sklindančią šviesą, sukeldami nuostolius.
Netolygus: nuostoliai, kuriuos sukelia netolygus pluošto medžiagos lūžio rodiklis.
Prijungimas: nuostoliai, atsirandantys pluošto prijungimo metu, pvz., skirtingos ašys (vieno režimo pluošto koaksialumo reikalavimas yra mažesnis nei 0,8μm), galinis paviršius nėra statmenas ašiai, galinis paviršius yra nelygus, užpakalinės šerdies skersmuo nesutampa, o sujungimo kokybė yra prasta.
Optinio kabelio tipas
1) Pagal klojimo būdus: savaiminiai oriniai optiniai kabeliai, vamzdynų optiniai kabeliai, šarvuoti palaidoti optiniai kabeliai ir povandeniniai optiniai kabeliai.
2) Pagal optinio kabelio struktūrą yra: sujungtas vamzdinis optinis kabelis, sluoksninis susuktas optinis kabelis, tvirtai laikomas optinis kabelis, juostelinis optinis kabelis, nemetalinis optinis kabelis ir atšakomasis optinis kabelis.
3) Pagal paskirtį: optiniai kabeliai tolimojo ryšio, lauko optiniai kabeliai trumpiems atstumams, hibridiniai optiniai kabeliai, optiniai kabeliai pastatams.
Optinių kabelių prijungimas ir baigimas
Optinių kabelių prijungimas ir užbaigimas yra pagrindiniai įgūdžiai, kuriuos turi įvaldyti optinių kabelių priežiūros personalas.
Šviesolaidžio prijungimo technologijos klasifikacija:
1) Optinio pluošto prijungimo technologija ir optinio kabelio prijungimo technologija yra dvi dalys.
2) Optinio kabelio galas yra panašus į optinio kabelio jungtį, išskyrus tai, kad veikimas turėtų skirtis dėl skirtingų jungties medžiagų.
Pluošto jungties tipas
Skaidulinio optinio kabelio jungtis paprastai galima suskirstyti į dvi kategorijas:
1) Fiksuotas optinio pluošto jungtis (paprastai žinomas kaip miręs jungtis).Paprastai naudokite optinio pluošto sintezės sujungiklį;naudojamas tiesioginei optinio kabelio galvutei.
2) Aktyvioji optinio pluošto jungtis (paprastai žinoma kaip tiesioginė jungtis).Naudokite nuimamas jungtis (paprastai žinomas kaip laisvos jungtys).Šviesolaidiniam trumpikliui, įrangos prijungimui ir kt.
Dėl optinio pluošto galinio paviršiaus neužbaigtumo ir nevienodo slėgio optinio pluošto galiniame paviršiuje optinio pluošto sujungimo nuostoliai per vieną iškrovą vis dar yra gana dideli, o antrinio išlydžio lydymo metodas. dabar naudojamas.Pirma, iš anksto pašildykite ir išleiskite pluošto galinį paviršių, suformuokite galinį paviršių, pašalinkite dulkes ir šiukšles ir pašildydami padarykite vienodą galinį pluošto slėgį.
Šviesolaidžio ryšio praradimo stebėjimo metodas
Yra trys pluošto ryšio praradimo stebėjimo būdai:
1. Monitorius ant jungiklio.
2. Šviesos šaltinio ir optinio galios matuoklio stebėjimas.
3.OTDR matavimo metodas
Šviesolaidžio jungties veikimo būdas
Optinio pluošto prijungimo operacijos paprastai skirstomos į:
1. Pluošto galinių paviršių tvarkymas.
2. Šviesolaidžio prijungimo įrengimas.
3. Šviesolaidžio sujungimas.
4. Šviesolaidžių jungčių apsauga.
5. Likusiam pluošto dėklui yra penki žingsniai.
Paprastai viso optinio kabelio prijungimas atliekamas pagal šiuos veiksmus:
1 veiksmas: daug gero ilgio, atidarykite ir nuimkite optinį kabelį, nuimkite kabelio apvalkalą
2 veiksmas: išvalykite ir pašalinkite naftos užpildymo pastą iš optinio kabelio.
3 veiksmas: sujunkite pluoštą.
4 veiksmas: patikrinkite pluošto šerdies skaičių, susiekite pluoštą ir patikrinkite, ar pluošto spalvos etiketės yra tinkamos.
5 žingsnis: stiprinkite širdies ryšį;
6 veiksmas: įvairios pagalbinių linijų poros, įskaitant verslo linijų poras, valdymo linijų poras, ekranuotas įžeminimo linijas ir kt. (jei yra aukščiau paminėtų linijų porų).
7 veiksmas: prijunkite pluoštą.
8 veiksmas: apsaugokite optinio pluošto jungtį;
9 žingsnis: likusio pluošto atsargų saugojimas;
10 veiksmas: užbaikite optinio kabelio apvalkalo prijungimą;
11 veiksmas: šviesolaidinių jungčių apsauga
Pluošto praradimas
1310 nm: 0,35 ~ 0,5 dB / Km
1550 nm: 0,2 ~ 0,3 dB / Km
850 nm: 2,3–3,4 dB / Km
Optinio pluošto suliejimo taško praradimas: 0,08dB / taškas
Pluošto sujungimo taškas 1 taškas / 2 km
Paprasti pluoštiniai daiktavardžiai
1) Silpninimas
Silpninimas: energijos nuostoliai, kai šviesa perduodama šviesolaidžiu, vienmodis pluoštas 1310nm 0,4 ~ 0,6dB / km, 1550nm 0,2 ~ 0,3dB / km;plastikinis daugiamodis pluoštas 300dB / km
2) Sklaida
Sklaida: Šviesos impulsų pralaidumas padidėja nukeliavus tam tikrą atstumą išilgai pluošto.Tai yra pagrindinis veiksnys, ribojantis perdavimo spartą.
Intermode dispersija: atsiranda tik daugiamodėse skaidulose, nes skirtingi šviesos režimai sklinda skirtingais keliais.
Medžiagos sklaida: skirtingų bangų ilgių šviesa sklinda skirtingu greičiu.
Bangolaidžio sklaida: Taip atsitinka, nes šviesos energija sklinda šiek tiek skirtingu greičiu, kai ji keliauja per šerdį ir apvalkalą.Vienmodiame pluošte labai svarbu keisti pluošto sklaidą, keičiant pluošto vidinę struktūrą.
Pluošto tipas
G.652 nulinės dispersijos taškas yra apie 1300 nm
G.653 nulinės dispersijos taškas yra apie 1550 nm
G.654 neigiamos dispersijos pluoštas
G.655 dispersinis poslinkis pluoštas
Pilnos bangos pluoštas
3) sklaida
Dėl netobulos pagrindinės šviesos struktūros prarandama šviesos energija, o šviesos perdavimas šiuo metu nebeturi gero kryptingumo.
Pagrindinės žinios apie šviesolaidinę sistemą
Įvadas į pagrindinės šviesolaidinės sistemos architektūrą ir funkcijas:
1. Siuntimo blokas: paverčia elektrinius signalus į optinius signalus;
2. Perdavimo blokas: optinius signalus nešanti laikmena;
3. Priėmimo blokas: priima optinius signalus ir paverčia juos elektriniais signalais;
4. Prijunkite įrenginį: prijunkite optinį pluoštą prie šviesos šaltinio, šviesos aptikimo ir kitų optinių skaidulų.
Įprasti jungčių tipai
Jungties galinio paviršiaus tipas
Sukabintuvas
Pagrindinė funkcija yra platinti optinius signalus.Svarbios taikymas yra optinio pluošto tinkluose, ypač vietiniuose tinkluose ir bangos ilgio padalijimo tankinimo įrenginiuose.
pagrindinė struktūra
Jungiklis yra dvikryptis pasyvus įtaisas.Pagrindinės formos yra medis ir žvaigždė.Jungiklis atitinka skirstytuvą.
WDM
WDM—Bangos ilgio padalijimo multiplekseris vienu optiniu pluoštu perduoda kelis optinius signalus.Šie optiniai signalai turi skirtingus dažnius ir skirtingas spalvas.WDM multiplekseris skirtas sujungti kelis optinius signalus į tą patį optinį skaidulą;demultipleksavimo multiplekseris skirtas atskirti kelis optinius signalus iš vieno optinio pluošto.
Bangos ilgio padalijimo multiplekseris (legenda)
Impulsų apibrėžimas skaitmeninėse sistemose:
1. Amplitudė: impulso aukštis parodo optinės galios energiją šviesolaidinėje sistemoje.
2. Kilimo laikas: laikas, reikalingas impulsui pakilti nuo 10% iki 90% didžiausios amplitudės.
3. Kritimo laikas: laikas, reikalingas impulsui sumažėti nuo 90% iki 10% amplitudės.
4. Impulso plotis: impulso plotis 50 % amplitudės padėtyje, išreikštas laiku.
5. Ciklas: specifinis impulso laikas yra darbo laikas, reikalingas ciklui užbaigti.
6. Užgesimo koeficientas: 1 signalinės šviesos galios ir 0 signalinės šviesos galios santykis.
Bendrų optinio pluošto ryšio vienetų apibrėžimas:
1.dB = 10 log10 (Pout / Pin)
Pout: išėjimo galia;Kaištis: įvesties galia
2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), kuris yra plačiai naudojamas ryšių inžinerijoje;paprastai jis reiškia optinę galią, kai atskaitos taškas yra 1 milivatas;
pavyzdys:–10dBm reiškia, kad optinė galia lygi 100uw.
3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)