Optiskās šķiedras komunikācijas pamatjēdziens.
Optiskā šķiedra ir dielektrisks optiskais viļņvads, viļņvada struktūra, kas bloķē gaismu un izplata gaismu aksiālā virzienā.
Ļoti smalka šķiedra no kvarca stikla, sintētiskiem sveķiem utt.
Viena režīma šķiedra: serde 8-10um, apšuvums 125um
Daudzmodu šķiedra: serde 51um, apšuvums 125um
Saziņas metodi optisko signālu pārraidīšanai, izmantojot optiskās šķiedras, sauc par optisko šķiedru saziņu.
Gaismas viļņi pieder pie elektromagnētisko viļņu kategorijas.
Redzamās gaismas viļņu garuma diapazons ir 390–760 nm, daļa, kas lielāka par 760 nm, ir infrasarkanā gaisma, un daļa, kas ir mazāka par 390 nm, ir ultravioletā gaisma.
Gaismas viļņu darba logs (trīs sakaru logi):
Optisko šķiedru komunikācijā izmantotais viļņu garuma diapazons ir gandrīz infrasarkanajā reģionā
Īsa viļņa garuma apgabals (redzama gaisma, kas ir oranža gaisma ar neapbruņotu aci) 850 nm oranža gaisma
Garā viļņa garuma apgabals (neredzamās gaismas apgabals) 1310 nm (teorētiskais minimālais dispersijas punkts), 1550 nm (teorētiskais minimālais vājinājuma punkts)
Šķiedru struktūra un klasifikācija
1. Šķiedras struktūra
Ideāla šķiedras struktūra: serde, apšuvums, pārklājums, apvalks.
Serde un apšuvums ir izgatavoti no kvarca materiāla, un mehāniskās īpašības ir salīdzinoši trauslas un viegli salaužamas.Tāpēc parasti tiek pievienoti divi pārklājuma slāņa slāņi, viens sveķu tipa un viens neilona tipa slānis, lai šķiedras elastīgā veiktspēja atbilstu projekta praktiskās pielietošanas prasībām.
2. Optisko šķiedru klasifikācija
(1) Šķiedru sadala pēc šķiedras šķērsgriezuma refrakcijas indeksa sadalījuma: to iedala pakāpeniskā šķiedrā (viendabīgā šķiedra) un šķirotajā šķiedrā (neviendabīgā šķiedra).
Pieņemsim, ka serdeņa laušanas koeficients ir n1 un apvalka laušanas koeficients ir n2.
Lai kodols varētu pārraidīt gaismu lielos attālumos, nepieciešamais nosacījums optiskās šķiedras konstruēšanai ir n1>n2
Vienmērīgas šķiedras refrakcijas indeksa sadalījums ir nemainīgs
Nevienmērīgas šķiedras refrakcijas indeksa sadalījuma likums:
Tostarp △ – relatīvā refrakcijas koeficienta atšķirība
Α — laušanas koeficients, α=∞ — pakāpiena tipa refrakcijas indeksa sadalījuma šķiedra, α=2 — kvadrāta likuma laušanas koeficienta sadalījuma šķiedra (šķirota šķiedra).Šo šķiedru salīdzina ar citām šķirotām šķiedrām. Režīmu dispersija ir minimāla optimāla.
(1) Saskaņā ar kodolā pārraidīto režīmu skaitu: sadalīts daudzmodu šķiedrā un vienmoda šķiedrā
Šeit redzamais modelis attiecas uz gaismas elektromagnētiskā lauka sadalījumu, ko pārraida optiskā šķiedra.Dažādi lauku sadalījumi ir atšķirīgs režīms.
Vienrežīms (šķiedrā tiek pārraidīts tikai viens režīms), daudzrežīms (šķiedrā vienlaikus tiek pārraidīti vairāki režīmi)
Patlaban, pieaugot prasībām attiecībā uz pārraides ātrumu un pieaugošo pārraides skaitu, metropoles tīkls attīstās liela ātruma un lielas jaudas virzienā, tāpēc lielākā daļa no tām ir vienmodas pakāpju šķiedras.(Pati pārraides raksturlielumi ir labāki nekā daudzmodu šķiedras)
(2) Optiskās šķiedras raksturojums:
① Optiskās šķiedras zuduma raksturlielumi: gaismas viļņi tiek pārraidīti optiskajā šķiedrā, un optiskā jauda pakāpeniski samazinās, palielinoties pārraides attālumam.
Šķiedru zuduma cēloņi ir: savienojuma zudumi, absorbcijas zudumi, izkliedes zudumi un lieces starojuma zudumi.
Savienojuma zudums ir zudums, ko izraisa savienojums starp šķiedru un ierīci.
Absorbcijas zudumus izraisa gaismas enerģijas absorbcija šķiedru materiālos un piemaisījumos.
Izkliedes zudumi ir sadalīti Rayleigh izkliedē (refrakcijas indeksa nevienmērība) un viļņvada izkliedē (materiāla nevienmērība).
Liekšanas starojuma zudumi ir zaudējumi, ko izraisa šķiedras liece, kas noved pie starojuma režīma, ko izraisa šķiedras liece.
② Optiskās šķiedras dispersijas raksturlielumi: dažādiem optiskās šķiedras pārraidītā signāla frekvences komponentiem ir dažādi pārraides ātrumi, un fizikālo traucējumu parādību, ko izraisa signāla impulsa paplašināšanās, sasniedzot termināli, sauc par dispersiju.
Izkliedi iedala modālajā dispersijā, materiāla dispersijā un viļņvada dispersijā.
Optisko šķiedru sakaru sistēmu pamatkomponenti
Sūtīt daļu:
Impulsu modulācijas signāls, kas izvadīts no elektriskā raidītāja (elektriskā spaile), tiek nosūtīts uz optisko raidītāju (programmas vadītā slēdža sūtītais signāls tiek apstrādāts, viļņu forma tiek veidota, shēmas apgrieztā daļa tiek mainīta ... par piemērotu elektrisko signālu un nosūtīts uz optisko raidītāju)
Optiskā raidītāja galvenais uzdevums ir pārveidot elektrisko signālu optiskā signālā, kas ir savienots ar šķiedru.
Saņemšanas daļa:
Optisko signālu pārvēršana caur optiskajām šķiedrām elektriskos signālos
Elektriskā signāla apstrāde tiek atjaunota uz sākotnējo impulsu modulēto signālu un nosūtīta uz elektrisko termināli (tiek apstrādāts optiskā uztvērēja sūtītais elektriskais signāls, tiek veidota viļņu forma, tiek apgriezts raksta apgrieztais... nosūtīts atpakaļ uz programmējamo slēdzi)
Transmisijas daļa:
Viena režīma šķiedra, optiskais retranslators (elektriskais reģeneratīvais atkārtotājs (optiski-elektrisks-optiskais pārveides pastiprinājums, pārraides aizkave būs lielāka, impulsa izšķiršanas ķēde tiks izmantota viļņu formas un laika noteikšanai), ar erbiju leģēta šķiedras pastiprinātājs (pabeidz pastiprināšanu optiskā līmenī, bez viļņu formas veidošanas)
(1) Optiskais raidītājs: tas ir optiskais raiduztvērējs, kas realizē elektrisko/optisko pārveidi.Tas sastāv no gaismas avota, draivera un modulatora.Funkcija ir modulēt gaismas vilni no elektriskās mašīnas uz gaismas viļņu, ko izstaro gaismas avots, lai kļūtu par aptumšotu viļņu, un pēc tam savienot modulēto optisko signālu ar optisko šķiedru vai optisko kabeli pārraidei.
(2) Optiskais uztvērējs: ir optiskais raiduztvērējs, kas realizē optisko/elektrisko pārveidi.Lietderīgais modelis sastāv no gaismas noteikšanas ķēdes un optiskā pastiprinātāja, un tā funkcija ir pārveidot optisko signālu, ko pārraida optiskā šķiedra vai optiskais kabelis, optiskā detektora elektriskajā signālā un pēc tam pastiprināt vājo elektrisko signālu līdz. pietiekamu līmeni caur pastiprināšanas ķēdi, lai tas tiktu nosūtīts uz signālu.Elektriskās mašīnas saņemšanas gals iet.
(3) Šķiedra/kabelis: šķiedra vai kabelis veido gaismas pārraides ceļu.Funkcija ir pārsūtīt aptumšoto signālu, ko raidošais gals nosūta uz uztverošā gala optisko detektoru pēc liela attāluma pārraides caur optisko šķiedru vai optisko kabeli, lai pabeigtu informācijas pārsūtīšanas uzdevumu.
(4) Optiskais atkārtotājs: sastāv no fotodetektora, gaismas avota un lēmuma reģenerācijas ķēdes.Ir divas funkcijas: viena ir kompensēt optiskajā šķiedrā pārraidītā optiskā signāla vājināšanos;otrs ir veidot viļņu formas izkropļojumu impulsu.
(5) Pasīvie komponenti, piemēram, optiskās šķiedras savienotāji, savienotāji (nav nepieciešams atsevišķi piegādāt strāvu, taču ierīce joprojām ir ar zaudējumiem): jo šķiedras vai kabeļa garumu ierobežo šķiedras vilkšanas process un kabeļa konstrukcijas apstākļi, un šķiedras garums ir arī Limits (piemēram, 2km).Tāpēc var rasties problēma, ka vienā optiskās šķiedras līnijā ir savienotas vairākas optiskās šķiedras.Tāpēc ir nepieciešams savienojums starp optiskajām šķiedrām, optisko šķiedru un optisko raiduztvērēju savienošana un savienošana, kā arī pasīvo komponentu, piemēram, optisko savienotāju un savienotāju, izmantošana.
Optiskās šķiedras komunikācijas pārākums
Pārraides joslas platums, liela sakaru jauda
Zems pārraides zudums un liels releja attālums
Spēcīgi anti-elektromagnētiski traucējumi
(Ne tikai bezvadu: bezvadu signāliem ir daudz efektu, daudzceļu priekšrocības, ēnu efekti, Reilija izbalēšana, Doplera efekti
Salīdzinājumā ar koaksiālo kabeli: optiskais signāls ir lielāks nekā koaksiālais kabelis, un tam ir laba konfidencialitāte)
Gaismas viļņa frekvence ir ļoti augsta, salīdzinot ar citiem elektromagnētiskajiem viļņiem, traucējumi ir nelieli.
Optiskā kabeļa trūkumi: sliktas mehāniskās īpašības, viegli plīst, (uzlabo mehānisko veiktspēju, ietekmēs traucējumu pretestību), tā izbūve prasa ilgu laiku, un to ietekmē ģeogrāfiskie apstākļi.