Voordelen van glasvezelcommunicatie:
● Grote communicatiecapaciteit
● Lange relaisafstand
● Geen elektromagnetische interferentie
● Rijke bronnen
●Licht van gewicht en klein formaat
Een korte geschiedenis van optische communicatie
Meer dan 2000 jaar geleden, de baken-lichten, semaforen
1880, optische telefoon-draadloze optische communicatie
1970, glasvezelcommunicatie
● In 1966, "Vader van optische vezels", stelde Dr. Gao Yong voor het eerst het idee van optische vezelcommunicatie voor.
● In 1970 was Lin Yanxiong van het Bell Yan Institute een halfgeleiderlaser die continu kon werken bij kamertemperatuur.
● In 1970 maakte Corning's Kapron een verlies van 20dB/km glasvezel.
● In 1977, Chicago's eerste commerciële lijn van 45Mb/s.
Elektromagnetisch spectrum
Communicatiebandverdeling en bijbehorende transmissiemedia
Breking / reflectie en totale reflectie van licht
Omdat licht zich in verschillende stoffen anders voortplant, vinden breking en reflectie plaats op het grensvlak tussen de twee stoffen wanneer licht van de ene stof naar de andere wordt uitgestraald.Bovendien varieert de hoek van het gebroken licht met de hoek van het invallende licht.Wanneer de hoek van het invallende licht een bepaalde hoek bereikt of overschrijdt, zal het gebroken licht verdwijnen en zal al het invallende licht worden teruggekaatst.Dit is de totale reflectie van het licht.Verschillende materialen hebben verschillende brekingshoeken voor dezelfde golflengte van licht (dat wil zeggen, verschillende materialen hebben verschillende brekingsindices), en dezelfde materialen hebben verschillende brekingshoeken voor verschillende golflengten van licht.Glasvezelcommunicatie is gebaseerd op bovenstaande principes.
Reflectiviteitsverdeling: Een belangrijke parameter om optische materialen te karakteriseren is de brekingsindex, die wordt weergegeven door N. De verhouding van de lichtsnelheid C in het vacuüm tot de lichtsnelheid V in het materiaal is de brekingsindex van het materiaal.
N = C / V
De brekingsindex van kwartsglas voor optische vezelcommunicatie is ongeveer 1,5.
Vezelstructuur:
Fiber blote vezel is over het algemeen verdeeld in drie lagen:
De eerste laag: de glazen kern met hoge brekingsindex in het midden (kerndiameter is over het algemeen 9-10μm, (enkele modus) 50 of 62,5 (multimodus).
De tweede laag: het midden is de silicaglasbekleding met lage brekingsindex (de diameter is over het algemeen 125μm).
De derde laag: de buitenste is een harscoating voor versterking.
1) kern: hoge brekingsindex, gebruikt om licht door te geven;
2) Bekledingscoating: lage brekingsindex, vormt een totale reflectieconditie met de kern;
3) Beschermende jas: het heeft een hoge sterkte en is bestand tegen grote schokken om de optische vezel te beschermen.
3 mm optische kabel: oranje, MM, multimode;geel, SM, single-mode
Vezelgrootte:
De buitendiameter is over het algemeen 125um (gemiddeld 100um per haar)
Binnendiameter: enkele modus 9um;multimode 50/62.5um
Numerieke opening
Niet al het licht dat op het eindvlak van de optische vezel valt, kan door de optische vezel worden doorgelaten, maar alleen invallend licht binnen een bepaald bereik van hoeken.Deze hoek wordt de numerieke apertuur van de vezel genoemd.Een grotere numerieke apertuur van de optische vezel is voordelig voor het koppelen van de optische vezel.Verschillende fabrikanten hebben verschillende numerieke openingen.
Type vezel
Volgens de transmissiemodus van licht in de optische vezel, kan het worden onderverdeeld in:
Multi-Mode (afkorting: MM);Single-Mode (afkorting: SM)
Multimode-vezel: de kern van het middenglas is dikker (50 of 62,5μm) en kan licht in meerdere modi doorlaten.De spreiding tussen de modi is echter groot, wat de frequentie van het verzenden van digitale signalen beperkt, en het zal ernstiger worden naarmate de afstand groter wordt.Bijvoorbeeld: 600MB/KM glasvezel heeft slechts 300MB bandbreedte bij 2KM.Daarom is de transmissieafstand van multimode-vezel relatief kort, over het algemeen slechts enkele kilometers.
Single-mode vezel: de centrale glaskern is relatief dun (kerndiameter is over het algemeen 9 of 10μm), en kan slechts in één modus licht doorlaten.In feite is het een soort optische vezel van het staptype, maar de kerndiameter is erg klein.In theorie mag alleen het directe licht van een enkel voortplantingspad de vezel binnendringen en zich recht in de vezelkern voortplanten.De vezelpuls is nauwelijks uitgerekt.Daarom is de spreiding tussen de modi klein en geschikt voor communicatie op afstand, maar de chromatische spreiding speelt een belangrijke rol.Op deze manier stelt single-mode vezel hogere eisen aan de spectrale breedte en stabiliteit van de lichtbron, dat wil zeggen, de spectrale breedte is smal en de stabiliteit is goed..
Classificatie van optische vezels
Op materiaal:
Glasvezel: de kern en bekleding zijn gemaakt van glas, met een klein verlies, een lange transmissieafstand en hoge kosten;
Met rubber beklede optische vezel van silicium: de kern is van glas en de bekleding is van plastic, dat vergelijkbare kenmerken heeft als glasvezel en lagere kosten;
Kunststof optische vezel: zowel de kern als de bekleding zijn van plastic, met een groot verlies, een korte transmissieafstand en een lage prijs.Meestal gebruikt voor huishoudelijke apparaten, audio en beeldoverdracht op korte afstand.
Volgens het optimale transmissiefrequentievenster: conventionele single-mode vezel en dispersie-verschoven single-mode vezel.
Conventioneel type: het productiehuis voor optische vezels optimaliseert de transmissiefrequentie van optische vezels op een enkele golflengte van licht, zoals 1300 nm.
Dispersie-verschoven type: de glasvezelproducent optimaliseert de vezeltransmissiefrequentie op twee golflengten van licht, zoals: 1300nm en 1550nm.
Abrupte verandering: De brekingsindex van de vezelkern naar de glasbekleding is abrupt.Het heeft lage kosten en een hoge spreiding tussen modi.Geschikt voor communicatie op korte afstand met lage snelheid, zoals industriële besturing.Single-mode fiber gebruikt echter een mutatietype vanwege de kleine inter-mode dispersie.
Gradiëntvezel: de brekingsindex van de vezelkern naar de glasbekleding wordt geleidelijk verminderd, waardoor high-mode licht zich in een sinusvormige vorm kan voortplanten, wat de spreiding tussen modi kan verminderen, de vezelbandbreedte kan vergroten en de transmissieafstand kan vergroten, maar de kosten zijn hogere Mode-vezels zijn meestal gegradeerde vezels.
Gemeenschappelijke vezelspecificaties:
Vezelgrootte:
1) Single-mode kerndiameter: 9 / 125μm, 10 / 125μm
2) Buitendiameter bekleding (2D) = 125μm
3) Buitencoatingdiameter = 250μm
4) Vlecht: 300μm
5) Multimode: 50 / 125μm, Europese norm;62,5 / 125μm, Amerikaanse standaard
6) Industriële, medische en lagesnelheidsnetwerken: 100 / 140μm, 200 / 230μm
7) Kunststof: 98 / 1000μm, gebruikt voor autocontrole;
Vezelverzwakking
De belangrijkste factoren die vezelverzwakking veroorzaken zijn: intrinsiek, buigen, knijpen, onzuiverheden, oneffenheden en stomp.
Intrinsiek: het is het inherente verlies van de optische vezel, inclusief: Rayleigh-verstrooiing, intrinsieke absorptie, enz.
Buigen: Wanneer de vezel wordt gebogen, zal het licht in een deel van de vezel verloren gaan door verstrooiing, met verlies als gevolg.
Knijpen: verlies veroorzaakt door lichte buiging van de vezel wanneer deze wordt geperst.
Onzuiverheden: Onzuiverheden in een optische vezel absorberen en verstrooien licht dat in de vezel wordt doorgelaten, waardoor verliezen ontstaan.
Niet-uniform: het verlies veroorzaakt door de ongelijke brekingsindex van het vezelmateriaal.
Docking: verlies gegenereerd tijdens het docken van vezels, zoals: verschillende assen (vereiste voor single-mode vezelcoaxialiteit is minder dan 0,8μm), het eindvlak staat niet loodrecht op de as, het eindvlak is ongelijk, de diameter van de stompe kern komt niet overeen en de laskwaliteit is slecht.
Type optische kabel
1) Volgens de legmethoden: zelfdragende bovengrondse optische kabels, optische pijpleidingen, gepantserde begraven optische kabels en onderzeese optische kabels.
2) Volgens de structuur van de optische kabel zijn er: optische kabel met gebundelde buis, gelaagde optische kabel met gedraaide uiteinden, optische kabel die stevig vastzit, optische lintkabel, niet-metalen optische kabel en vertakte optische kabel.
3) Volgens het doel: optische kabels voor communicatie over lange afstand, optische kabels voor buiten voor korte afstand, hybride optische kabels en optische kabels voor gebouwen.
Aansluiting en afsluiting van optische kabels
Het aansluiten en afsluiten van optische kabels zijn de basisvaardigheden die onderhoudspersoneel voor optische kabels moet beheersen.
Classificatie van glasvezelaansluittechniek:
1) De verbindingstechnologie van optische vezel en de verbindingstechnologie van optische kabel zijn twee delen.
2) Het uiteinde van de optische kabel is vergelijkbaar met de aansluiting van de optische kabel, behalve dat de bediening anders moet zijn vanwege de verschillende connectormaterialen.
Type glasvezelverbinding
Glasvezelkabelverbinding kan over het algemeen in twee categorieën worden verdeeld:
1) Vaste aansluiting van glasvezel (algemeen bekend als dode connector).Gebruik over het algemeen optische vezelfusielasmachine;gebruikt voor de directe kop van optische kabel.
2) De actieve connector van optische vezels (algemeen bekend als de live connector).Gebruik verwijderbare connectoren (algemeen bekend als losse verbindingen).Voor fiber jumper, apparatuur aansluiting, etc.
Vanwege de onvolledigheid van het eindvlak van de optische vezel en de niet-uniformiteit van de druk op het eindvlak van de optische vezel, is het lasverlies van de optische vezel door één ontlading nog steeds relatief groot, en de secundaire ontladingsfusiemethode wordt nu gebruikt.Verwarm en ontlaad eerst het eindvlak van de vezel, vorm het eindvlak, verwijder stof en vuil en maak de einddruk van de vezel uniform door voorverwarmen.
Monitoringmethode voor verlies van glasvezelverbinding
Er zijn drie methoden om het verlies van glasvezelverbindingen te controleren:
1. Monitor op de lasapparaat.
2. Monitoring van lichtbron en optische vermogensmeter.
3.OTDR-meetmethode:
Verrichtingsmethode van optische vezelverbinding:
Glasvezelverbindingsactiviteiten zijn over het algemeen onderverdeeld in:
1. Hanteren van vezeleindvlakken.
2. Aansluiting installatie van glasvezel.
3. Splicing van optische vezels.
4. Bescherming van glasvezelconnectoren.
5. Er zijn vijf stappen voor de resterende vezellade.
Over het algemeen wordt de aansluiting van de gehele optische kabel uitgevoerd volgens de volgende stappen:
Stap 1: veel goede lengte, open en strip de optische kabel, verwijder de kabelmantel!
Stap 2: Reinig en verwijder de petroleumvulpasta in de optische kabel.
Stap 3: Bundel de vezel.
Stap 4: Controleer het aantal vezelkernen, voer een vezelparing uit en controleer of de vezelkleurlabels correct zijn.
Stap 5: Versterk de hartverbinding;
Stap 6: Diverse paren hulplijnen, waaronder paren bedrijfslijnen, paren stuurlijnen, afgeschermde aardlijnen, enz. (indien de bovengenoemde lijnparen beschikbaar zijn.
Stap 7: Sluit de vezel aan.
Stap 8: Bescherm de glasvezelconnector;
Stap 9: de voorraadopslag van de resterende vezels;
Stap 10: Voltooi de aansluiting van de optische kabelmantel;
Stap 11: Bescherming van glasvezelconnectoren
Vezelverlies
1310 nm: 0,35 ~ 0,5 dB / Km
1550 nm: 0.2 ~ 0.3dB / Km
850 nm: 2,3 tot 3,4 dB / Km
Optische vezelfusiepuntverlies: 0,08dB / punt
Vezellaspunt 1 punt / 2km
Gemeenschappelijke vezel zelfstandige naamwoorden
1) Verzwakking:
Verzwakking: energieverlies wanneer licht wordt doorgelaten in optische vezel, single-mode vezel 1310nm 0,4 ~ 0,6dB / km, 1550nm 0,2 ~ 0,3dB / km;kunststof multimode vezel 300dB/km
2) Verspreiding:
Dispersie: De bandbreedte van lichtpulsen neemt toe na een bepaalde afstand langs de vezel.Het is de belangrijkste factor die de transmissiesnelheid beperkt.
Intermode-dispersie: komt alleen voor in multimode-vezels, omdat verschillende lichtmodi langs verschillende paden reizen.
Materiaalverspreiding: verschillende golflengten van licht reizen met verschillende snelheden.
Golfgeleiderdispersie: Dit gebeurt omdat lichtenergie met enigszins verschillende snelheden reist terwijl het door de kern en de bekleding reist.In single-mode vezel is het erg belangrijk om de dispersie van de vezel te veranderen door de interne structuur van de vezel te veranderen.
Vezeltype:
G.652 nul dispersiepunt is rond 1300nm
G.653 nul dispersiepunt is rond 1550nm
G.654 negatieve dispersievezel
G.655-dispersie-verschoven vezel
Volledige golfvezel
3) verstrooiing
Door de onvolmaakte basisstructuur van licht wordt het verlies van lichtenergie veroorzaakt en heeft de transmissie van licht op dit moment geen goede gerichtheid meer.
Basiskennis van glasvezelsysteem
Inleiding tot de architectuur en functies van een basis glasvezelsysteem:
1. Zendeenheid: zet elektrische signalen om in optische signalen;
2. Zendeenheid: een medium dat optische signalen draagt;
3. Ontvangsteenheid: ontvangt optische signalen en zet deze om in elektrische signalen;
4. Sluit het apparaat aan: sluit de optische vezel aan op de lichtbron, lichtdetectie en andere optische vezels.
Veelvoorkomende connectortypes
Type connector eindvlak
Koppeling
De belangrijkste functie is het distribueren van optische signalen.Belangrijke toepassingen zijn in glasvezelnetwerken, vooral in lokale netwerken en in multiplexapparaten met golflengteverdeling.
basis structuur
De koppeling is een bidirectioneel passief apparaat.De basisvormen zijn boom en ster.De koppeling komt overeen met de splitter.
WDM
WDM—Wavelength Division Multiplexer verzendt meerdere optische signalen in één optische vezel.Deze optische signalen hebben verschillende frequenties en verschillende kleuren.De WDM-multiplexer moet meerdere optische signalen in dezelfde optische vezel koppelen;de demultiplexing multiplexer is om meerdere optische signalen van één optische vezel te onderscheiden.
Wavelength Division Multiplexer (legenda)
Definitie van pulsen in digitale systemen:
1. Amplitude: De hoogte van de puls vertegenwoordigt de optische energie in het glasvezelsysteem.
2. Stijgtijd: de tijd die de puls nodig heeft om te stijgen van 10% naar 90% van de maximale amplitude.
3. Valtijd: de tijd die de puls nodig heeft om te dalen van 90% naar 10% van de amplitude.
4. Pulsbreedte: De breedte van de puls op de 50% amplitudepositie, uitgedrukt in tijd.
5. Cyclus: pulsspecifieke tijd is de werktijd die nodig is om een cyclus te voltooien.
6. Uitstervingsverhouding: de verhouding van 1 signaallichtvermogen tot 0 signaallichtvermogen.
Definitie van gemeenschappelijke eenheden in glasvezelcommunicatie:
1.dB = 10 log10 (Pout / Pin)
Steenbolk: uitgangsvermogen;Pin: ingangsvermogen
2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), een veelgebruikte eenheid in communicatietechniek;het vertegenwoordigt meestal het optische vermogen met 1 milliwatt als referentie;
voorbeeld:–10dBm betekent dat het optische vermogen gelijk is aan 100uw.
3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)