Concept de bază de comunicare prin fibră optică.
O fibră optică este un ghid de undă optică dielectric, o structură de ghid de undă care blochează lumina și propaga lumina în direcția axială.
Fibră foarte fină din sticlă de cuarț, rășină sintetică etc.
Fibră monomod: miez 8-10um, placare 125um
Fibră multimodală: miez 51um, placare 125um
Metoda de comunicare de transmitere a semnalelor optice folosind fibre optice se numește comunicare prin fibră optică.
Undele luminoase aparțin categoriei undelor electromagnetice.
Gama de lungimi de undă a luminii vizibile este de 390-760 nm, porțiunea mai mare de 760 nm este lumină infraroșie, iar porțiunea mai mică de 390 nm este lumină ultravioletă.
Fereastra de lucru undele de lumină (trei ferestre de comunicare):
Gama de lungimi de undă utilizată în comunicațiile cu fibră optică este în regiunea infraroșu apropiat
Regiunea cu lungime de undă scurtă (lumină vizibilă, care este o lumină portocalie cu ochiul liber) lumină portocalie de 850 nm
Regiunea cu lungime de undă lungă (regiune luminoasă invizibilă) 1310 nm (punctul de dispersie minim teoretic), 1550 nm (punctul minim de atenuare teoretic)
Structura și clasificarea fibrelor
1. Structura fibrei
Structura ideală a fibrei: miez, placare, acoperire, manta.
Miezul și placarea sunt realizate din material de cuarț, iar proprietățile mecanice sunt relativ fragile și ușor de spart.Prin urmare, se adaugă în general două straturi de strat de acoperire, unul de tip rășină și un strat de nailon, astfel încât performanța flexibilă a fibrei să atingă cerințele de aplicare practică ale proiectului.
2.Clasificarea fibrelor optice
(1) Fibra este împărțită în funcție de distribuția indicelui de refracție a secțiunii transversale a fibrei: este împărțită într-o fibră de tip treptat (fibră uniformă) și o fibră gradată (fibră neuniformă).
Să presupunem că miezul are un indice de refracție de n1, iar indicele de refracție al placajului este n2.
Pentru a permite miezului să transmită lumina pe distanțe lungi, condiția necesară pentru construirea fibrei optice este n1>n2
Distribuția indicelui de refracție a unei fibre uniforme este o constantă
Legea distribuției indicelui de refracție a fibrelor neuniforme:
Printre acestea, △ – diferența relativă a indicelui de refracție
Α—indice de refracție, α=∞—fibră de distribuție a indicelui de refracție de tip treptat, α=2—fibră de distribuție a indicelui de refracție cu legea pătrată (o fibră gradată).Această fibră este comparată cu alte fibre gradate. Modul de dispersie minim optim.
(1) În funcție de numărul de moduri transmise în nucleu: împărțit în fibră multimodală și fibră monomodală
Modelul de aici se referă la distribuția unui câmp electromagnetic de lumină transmis într-o fibră optică.Distribuțiile de câmp diferite sunt un mod diferit.
Mod unic (un singur mod este transmis în fibră), multimod (moduri multiple sunt transmise simultan în fibră)
În prezent, din cauza cerințelor în creștere privind viteza de transmisie și a numărului tot mai mare de transmisii, rețeaua zonei metropolitane se dezvoltă în direcția vitezei mari și a capacității mari, astfel încât majoritatea sunt fibre monomod în trepte.(Caracteristicile de transmisie în sine sunt mai bune decât fibra multimodală)
(2) Caracteristicile fibrei optice:
①Caracteristicile de pierdere ale fibrei optice: undele luminoase sunt transmise în fibra optică, iar puterea optică scade treptat pe măsură ce distanța de transmisie crește.
Cauzele pierderii fibrelor includ: pierderea de cuplare, pierderea de absorbție, pierderea prin împrăștiere și pierderea radiației de încovoiere.
Pierderea de cuplare este pierderea cauzată de cuplarea dintre fibră și dispozitiv.
Pierderile de absorbție sunt cauzate de absorbția energiei luminoase de către materialele fibroase și impuritățile.
Pierderea prin împrăștiere este împărțită în împrăștiere Rayleigh (neuniformitatea indicelui de refracție) și împrăștierea ghidului de undă (neuniformitatea materialului).
Pierderea de radiație la încovoiere este pierderea cauzată de îndoirea fibrei care duce la modul de radiație cauzat de îndoirea fibrei.
②Caracteristicile de dispersie ale fibrei optice: Componentele de frecvență diferite din semnalul transmis de fibra optică au viteze de transmisie diferite, iar fenomenul fizic de distorsiune cauzat de lărgirea impulsului semnalului la atingerea terminalului se numește dispersie.
Dispersia este împărțită în dispersie modală, dispersie de material și dispersie de ghid de undă.
Componentele de bază ale sistemelor de comunicații prin fibră optică
Trimite partea:
Semnalul de modulare a impulsului ieșit de transmițătorul electric (terminalul electric) este trimis către transmițătorul optic (semnalul transmis de comutatorul controlat de program este procesat, forma de undă este modelată, inversul modelului este schimbat... într-un semnal electric adecvat și trimis la transmițătorul optic)
Rolul principal al unui transmițător optic este de a converti un semnal electric într-un semnal optic care este cuplat în fibră.
Partea de primire:
Conversia semnalelor optice transmise prin fibre optice în semnale electrice
Procesarea semnalului electric este restabilită la semnalul original modulat în impuls și trimisă la terminalul electric (semnalul electric transmis de receptorul optic este procesat, forma de undă este modelată, inversul modelului este inversat... semnalul electric corespunzător este trimis înapoi la comutatorul programabil)
Piesa transmisiei:
Fibră monomod, repetor optic (repetor electric regenerativ (amplificarea conversiei optice-electrice-optice, întârzierea transmisiei va fi mai mare, circuitul de decizie a impulsurilor va fi folosit pentru a modela forma de undă și sincronizarea), Amplificator cu fibră dopată cu erbiu (completează amplificarea) la nivel optic, fără modelarea formei de undă)
(1) Transmițător optic: Este un transceiver optic care realizează conversia electrică/optică.Este format dintr-o sursă de lumină, un driver și un modulator.Funcția este de a modula unda luminoasă de la mașina electrică la unda de lumină emisă de sursa de lumină pentru a deveni o undă estompată și apoi cuplarea semnalului optic modulat la fibra optică sau la cablul optic pentru transmisie.
(2) Receptor optic: este un transceiver optic care realizează conversie optică/electrică.Modelul de utilitate este compus dintr-un circuit de detectare a luminii și un amplificator optic, iar funcția este de a converti semnalul optic transmis de fibra optică sau cablul optic într-un semnal electric de către detectorul optic și apoi de a amplifica semnalul electric slab la un nivel suficient prin circuitul de amplificare pentru a fi trimis la semnal.Capătul de primire al mașinii electrice merge.
(3) Fibră/Cablu: Fibra sau cablul constituie calea de transmisie a luminii.Funcția este de a transmite semnalul estompat trimis de capătul de transmisie către detectorul optic al capătului de recepție după transmiterea la distanță lungă prin fibra optică sau cablul optic pentru a finaliza sarcina de transmitere a informațiilor.
(4) Repetitor optic: constă dintr-un fotodetector, o sursă de lumină și un circuit de regenerare de decizie.Există două funcții: una este de a compensa atenuarea semnalului optic transmis în fibra optică;celălalt este de a modela pulsul distorsiunii formei de undă.
(5) Componente pasive, cum ar fi conectori de fibră optică, cuple (nu este nevoie să furnizați energie separat, dar dispozitivul are încă pierderi): deoarece lungimea fibrei sau a cablului este limitată de procesul de extragere a fibrei și de condițiile de construcție a cablului și lungimea fibrei este, de asemenea, Limită (de ex. 2 km).Prin urmare, poate exista o problemă că o multitudine de fibre optice sunt conectate într-o linie de fibre optice.Prin urmare, conexiunea dintre fibrele optice, conectarea și cuplarea fibrelor optice și a transceiver-urilor optice și utilizarea componentelor pasive precum conectorii și cuplele optice sunt indispensabile.
Superioritatea comunicațiilor prin fibră optică
Lățime de bandă de transmisie, capacitate mare de comunicare
Pierdere redusă de transmisie și distanță mare de releu
Interferențe puternice anti-electromagnetice
(Dincolo de wireless: semnalele wireless au multe efecte, beneficii multipath, efecte de umbră, decolorare Rayleigh, efecte Doppler
Comparativ cu cablul coaxial: semnalul optic este mai mare decât cablul coaxial și are o bună confidențialitate)
Frecvența undei luminoase este foarte mare, în comparație cu alte unde electromagnetice, interferența este mică.
Dezavantajele cablului optic: proprietăți mecanice slabe, ușor de spart, (îmbunătățirea performanței mecanice, va avea un impact asupra rezistenței la interferențe), construirea durează mult și este afectată de condițiile geografice.