Basisconcept van communicatie via optische vezels.
Een optische vezel is een diëlektrische optische golfgeleider, een golfgeleiderstructuur die licht blokkeert en licht voortplant in axiale richting.
Zeer fijne vezels van kwartsglas, kunsthars, enz.
Single-mode vezel: kern 8-10um, bekleding 125um
Multimode glasvezel: kern 51um, bekleding 125um
De communicatiemethode voor het verzenden van optische signalen met behulp van optische vezels wordt optische vezelcommunicatie genoemd.
Lichtgolven behoren tot de categorie elektromagnetische golven.
Het golflengtebereik van zichtbaar licht is 390-760 nm, het gedeelte groter dan 760 nm is infrarood licht en het gedeelte kleiner dan 390 nm is ultraviolet licht.
Lichtgolfwerkvenster (drie communicatievensters):
Het golflengtebereik dat wordt gebruikt bij glasvezelcommunicatie ligt in het nabij-infraroodgebied
Regio met korte golflengte (zichtbaar licht, dat met het blote oog een oranje licht is) 850 nm oranje licht
Lange golflengtegebied (onzichtbaar lichtgebied) 1310 nm (theoretisch minimum dispersiepunt), 1550 nm (theoretisch minimum verzwakkingspunt)
Vezelstructuur en classificatie
1.De structuur van de vezel
De ideale vezelstructuur: kern, bekleding, coating, mantel.
De kern en bekleding zijn gemaakt van kwartsmateriaal en de mechanische eigenschappen zijn relatief kwetsbaar en gemakkelijk te breken.Daarom worden over het algemeen twee lagen coatinglaag, één harstype en één laag nylontype toegevoegd, zodat de flexibele prestaties van de vezel voldoen aan de praktische toepassingsvereisten van het project.
2. Classificatie van optische vezels
(1) De vezel is verdeeld volgens de brekingsindexverdeling van de dwarsdoorsnede van de vezel: hij is verdeeld in een stapvormige vezel (uniforme vezel) en een gegradeerde vezel (niet-uniforme vezel).
Neem aan dat de kern een brekingsindex van n1 heeft en dat de brekingsindex van de bekleding n2 is.
Om de kern in staat te stellen licht over lange afstanden door te laten, is de noodzakelijke voorwaarde voor het construeren van de optische vezel n1>n2
De brekingsindexverdeling van een uniforme vezel is een constante
De brekingsindexverdelingswet van niet-uniforme vezels:
Onder hen, △ - relatief brekingsindexverschil
Α - brekingsindex, α = ∞ - staptype brekingsindexverdelingsvezel, α = 2 - kwadratische brekingsindexverdelingsvezel (een gegradeerde vezel).Deze vezel wordt vergeleken met andere gesorteerde vezels. Mode spreiding minimaal optimaal.
(1) Volgens het aantal modi dat in de kern wordt verzonden: verdeeld in multimode glasvezel en single mode glasvezel
Het patroon verwijst hier naar de verdeling van een elektromagnetisch veld van licht dat wordt uitgezonden in een optische vezel.Verschillende veldverdelingen zijn een andere modus.
Enkele modus (slechts één modus wordt verzonden in de vezel), multimode (meerdere modi worden gelijktijdig verzonden in de vezel)
Vanwege de toenemende eisen aan de transmissiesnelheid en het toenemende aantal transmissies, ontwikkelt het grootstedelijk gebiedsnetwerk zich momenteel in de richting van hoge snelheid en grote capaciteit, dus de meeste zijn single-mode getrapte vezels.(De transmissiekarakteristieken van zichzelf zijn beter dan multimode glasvezel)
(2) Kenmerken van optische vezels:
①Verlieskenmerken van optische vezel: lichtgolven worden verzonden in de optische vezel en het optische vermogen neemt geleidelijk af naarmate de transmissieafstand toeneemt.
De oorzaken van vezelverlies zijn: koppelingsverlies, absorptieverlies, verstrooiingsverlies en buigstralingsverlies.
Koppelingsverlies is het verlies veroorzaakt door de koppeling tussen de vezel en het apparaat.
Absorptieverliezen worden veroorzaakt door de absorptie van lichtenergie door vezelmaterialen en onzuiverheden.
Het verstrooiingsverlies is verdeeld in Rayleigh-verstrooiing (niet-uniformiteit van de brekingsindex) en golfgeleiderverstrooiing (materiaaloneffenheden).
Het buigstralingsverlies is het verlies veroorzaakt door het buigen van de vezel die leidt tot de stralingsmodus veroorzaakt door het buigen van de vezel.
②Dispersiekarakteristieken van optische vezels: verschillende frequentiecomponenten in het signaal dat door de optische vezel wordt verzonden, hebben verschillende transmissiesnelheden en het fysieke fenomeen van vervorming veroorzaakt door signaalpulsverbreding bij het bereiken van de terminal wordt dispersie genoemd.
De dispersie is onderverdeeld in modale dispersie, materiële dispersie en golfgeleiderdispersie.
Basiscomponenten van optische vezelcommunicatiesystemen
Stuur deel:
Het pulsmodulatiesignaal dat wordt uitgevoerd door de elektrische zender (elektrische aansluiting) wordt naar de optische zender gestuurd (het signaal dat door de programmagestuurde schakelaar wordt verzonden, wordt verwerkt, de golfvorm wordt gevormd, het omgekeerde van het patroon wordt veranderd... in een geschikt elektrisch signaal en verzonden naar de optische zender)
De primaire rol van een optische zender is het omzetten van een elektrisch signaal in een optisch signaal dat in de vezel wordt gekoppeld.
ontvangend deel:
Het omzetten van optische signalen die via optische vezels worden verzonden in elektrische signalen
De verwerking van het elektrische signaal wordt hersteld naar het oorspronkelijke pulsgemoduleerde signaal en naar de elektrische terminal gestuurd (het elektrische signaal dat door de optische ontvanger wordt verzonden, wordt verwerkt, de golfvorm wordt gevormd, het omgekeerde van het patroon wordt omgekeerd... het juiste elektrische signaal wordt teruggestuurd naar de programmeerbare schakelaar)
Transmissie deel:
Single-mode glasvezel, optische repeater (elektrisch regeneratieve repeater (optisch-elektrisch-optische conversieversterking, transmissievertraging zal groter zijn, pulsbeslissingscircuit zal worden gebruikt om de golfvorm en timing vorm te geven), met erbium gedoteerde vezelversterker (voltooit de versterking op optisch niveau, zonder golfvormvorming)
(1) Optische zender: het is een optische zendontvanger die elektrische/optische conversie realiseert.Het bestaat uit een lichtbron, een driver en een modulator.De functie is om de lichtgolf van de elektrische machine te moduleren naar de lichtgolf die door de lichtbron wordt uitgezonden om een gedimde golf te worden, en vervolgens het gemoduleerde optische signaal te koppelen aan de optische vezel of de optische kabel voor transmissie.
(2) Optische ontvanger: is een optische zendontvanger die optische/elektrische conversie realiseert.Het gebruiksmodel bestaat uit een lichtdetectiecircuit en een optische versterker, en de functie is om het optische signaal dat door de optische vezel of de optische kabel wordt verzonden om te zetten in een elektrisch signaal door de optische detector, en vervolgens het zwakke elektrische signaal te versterken om een voldoende niveau door het versterkende circuit om naar het signaal te worden gestuurd.Het ontvangende uiteinde van de elektrische machine gaat.
(3) Glasvezel/kabel: Glasvezel of kabel vormt het transmissiepad van licht.De functie is om het gedimde signaal verzonden door het verzendende uiteinde naar de optische detector van het ontvangende uiteinde te verzenden na langeafstandstransmissie via de optische vezel of de optische kabel om de taak van het verzenden van informatie te voltooien.
(4) Optische repeater: bestaat uit een fotodetector, een lichtbron en een circuit voor het regenereren van beslissingen.Er zijn twee functies: de ene is het compenseren van de verzwakking van het optische signaal dat in de optische vezel wordt verzonden;de andere is om de puls van de golfvormvervorming vorm te geven.
(5) Passieve componenten zoals glasvezelconnectoren, koppelingen (het is niet nodig om afzonderlijk stroom te leveren, maar het apparaat is nog steeds verliesgevend): omdat de lengte van de vezel of kabel wordt beperkt door het vezeltrekproces en de constructievoorwaarden van de kabel, en de lengte van de vezel is ook limiet (bijv. 2 km).Daarom kan er een probleem zijn dat meerdere optische vezels in één optische vezellijn zijn aangesloten.Daarom zijn de verbinding tussen optische vezels, de verbinding en koppeling van optische vezels en optische transceivers en het gebruik van passieve componenten zoals optische connectoren en koppelaars onontbeerlijk.
De superioriteit van glasvezelcommunicatie
Transmissiebandbreedte, grote communicatiecapaciteit
Laag transmissieverlies en grote relaisafstand
Sterke anti-elektromagnetische interferentie
(Meer dan draadloos: draadloze signalen hebben veel effecten, multipath-voordelen, schaduweffecten, Rayleigh-fading, Doppler-effecten
Vergeleken met coaxkabel: optisch signaal is groter dan coaxkabel en heeft goede vertrouwelijkheid)
De frequentie van de lichtgolf is erg hoog, in vergelijking met andere elektromagnetische golven is de interferentie klein.
Nadelen van optische kabel: slechte mechanische eigenschappen, gemakkelijk te breken (verbeter de mechanische prestaties, heeft invloed op de interferentieweerstand), het duurt lang om te bouwen en wordt beïnvloed door geografische omstandigheden.