Предности комуникације оптичким влакнима:
● Велики комуникациони капацитет
● Велика удаљеност релеја
● Без електромагнетних сметњи
● Богати ресурси
● Мала тежина и мала величина
Кратка историја оптичких комуникација
Пре више од 2000 година, фар-светла, семафори
1880, оптички телефон-бежична оптичка комуникација
1970, оптичке комуникације
● Године 1966, „отац оптичких влакана“, др Гао Јонг је први предложио идеју комуникације оптичким влакнима.
● 1970. године, Лин Ианкионг Института Белл Иан је био полупроводнички ласер који је могао непрекидно да ради на собној температури.
● 1970. године, Цорнингов Капрон је направио губитак од 20дБ/км влакна.
● 1977. године, прва комерцијална линија у Чикагу од 45Мб/с.
Електромагнетног спектра
Подела комуникационог опсега и одговарајући преносни медиј
Рефракција / рефлексија и тотална рефлексија светлости
Пошто светлост путује различито у различитим супстанцама, када се светлост емитује из једне супстанце у другу, преламање и рефлексија се јављају на граници између две супстанце.Штавише, угао преломљене светлости варира са углом упадне светлости.Када угао упадне светлости достигне или пређе одређени угао, преломљена светлост ће нестати, а сва упадна светлост ће се рефлектовати назад.Ово је потпуна рефлексија светлости.Различити материјали имају различите углове преламања за исту таласну дужину светлости (то јест, различити материјали имају различите индексе преламања), а исти материјали имају различите углове преламања за различите таласне дужине светлости.Комуникација оптичким влакнима заснива се на горе наведеним принципима.
Расподела рефлективности: Важан параметар за карактеризацију оптичких материјала је индекс преламања, који је представљен са Н. Однос брзине светлости Ц у вакууму према брзини светлости В у материјалу је индекс преламања материјала.
Н = Ц / В
Индекс преламања кварцног стакла за комуникацију оптичким влакнима је око 1,5.
Структура влакана
Гола влакна влакна су генерално подељена у три слоја:
Први слој: централно стаклено језгро са високим индексом преламања (пречник језгра је углавном 9-10μм, (једноструки режим) 50 или 62,5 (вишемодни).
Други слој: средина је облога од силицијумског стакла са ниским индексом преламања (пречник је углавном 125μм).
Трећи слој: крајњи је слој смоле за ојачање.
1) језгро: висок индекс преламања, који се користи за пренос светлости;
2) Облога облоге: низак индекс преламања, формирајући стање тоталне рефлексије са језгром;
3) Заштитна јакна: Има високу чврстоћу и може издржати велике ударе како би заштитила оптичко влакно.
3мм оптички кабл: наранџасти, ММ, мулти-моде;жути, СМ, сингле-моде
Величина влакана
Спољни пречник је генерално 125ум (просечно 100ум по коси)
Унутрашњи пречник: сингле моде 9ум;мултимод 50 / 62.5ум
Нумерички отвор
Оптичко влакно не може пренети сву светлост која пада на крајњу страну оптичког влакна, већ само упадну светлост унутар одређеног опсега углова.Овај угао се назива нумерички отвор влакна.Већи нумерички отвор оптичког влакна је повољан за спајање оптичког влакна.Различити произвођачи имају различите нумеричке отворе.
Врста влакана
Према начину преноса светлости у оптичко влакно, може се поделити на:
Мулти-Моде (скраћеница: ММ);Сингле-Моде (скраћеница: СМ)
Вишемодно влакно: Централно стаклено језгро је дебље (50 или 62,5μм) и може да преноси светлост на више начина.Међутим, његова међумодна дисперзија је велика, што ограничава фреквенцију преноса дигиталних сигнала, а са повећањем удаљености постаје све озбиљнија.На пример: 600МБ / КМ влакно има само 300МБ пропусног опсега на 2КМ.Због тога је раздаљина преноса вишемодних влакана релативно кратка, углавном само неколико километара.
Једномодно влакно: Централно стаклено језгро је релативно танко (пречник језгра је углавном 9 или 10μм), и може да преноси светлост само у једном режиму.У ствари, то је врста оптичког влакна степенастог типа, али је пречник језгра веома мали.У теорији, само директној светлости једне путање ширења је дозвољено да уђе у влакно и да се шири право у језгру влакна.Пулс влакана је једва растегнут.Због тога је његова међумодна дисперзија мала и погодна за даљинску комуникацију, али њена хроматска дисперзија игра главну улогу.На овај начин једномодно влакно има веће захтеве за спектралном ширином и стабилношћу извора светлости, односно ширина спектра је уска, а стабилност добра..
Класификација оптичких влакана
По материјалу:
Стаклена влакна: Језгро и облога су направљени од стакла, са малим губицима, великом раздаљином преноса и високим трошковима;
Силиконско оптичко влакно прекривено гумом: језгро је стакло, а облога је пластична, која има сличне карактеристике као стаклена влакна и нижу цену;
Пластична оптичка влакна: И језгро и омотач су пластични, са великим губицима, кратком раздаљином преноса и ниском ценом.Углавном се користи за кућне апарате, аудио и пренос слике на кратке удаљености.
Према оптималном прозору фреквенције преноса: конвенционално једномодно влакно и једномодно влакно са померањем дисперзије.
Конвенционални тип: Кућа за производњу оптичких влакана оптимизује фреквенцију преноса оптичких влакана на једној таласној дужини светлости, као што је 1300 нм.
Тип са померањем дисперзије: Произвођач оптичких влакана оптимизује фреквенцију преноса влакана на две таласне дужине светлости, као што су: 1300 нм и 1550 нм.
Нагла промена: Индекс преламања језгра влакна у односу на стаклену облогу је нагла.Има ниску цену и високу међумодну дисперзију.Погодно за комуникацију на кратким растојањима мале брзине, као што је индустријска контрола.Међутим, једномодно влакно користи тип мутације због мале дисперзије међу модовима.
Градијентно влакно: индекс преламања језгра влакна према стакленој облоги се постепено смањује, омогућавајући светлости високог мода да се шири у синусоидалном облику, што може смањити дисперзију између модова, повећати пропусни опсег влакана и повећати даљину преноса, али је цена Влакна вишег мода су углавном класификована.
Уобичајене спецификације влакана
Величина влакана:
1) Пречник језгра једног режима: 9 / 125μм, 10/125μm
2) Спољни пречник облоге (2Д) = 125μm
3) Пречник спољашњег премаза = 250μm
4) Пигтаил: 300μm
5) Мултимоде: 50/125μм, европски стандард;62,5 / 125μм, амерички стандард
6) Индустријске, медицинске и мреже ниске брзине: 100 / 140μм, 200 / 230μm
7) Пластика: 98 / 1000μм, који се користи за контролу аутомобила
Слабљење влакана
Главни фактори који узрокују слабљење влакана су: унутрашње, савијање, стискање, нечистоће, неравнине и густоћа.
Интринзично: То је инхерентни губитак оптичког влакна, укључујући: Раилеигхово расејање, унутрашњу апсорпцију итд.
Савијање: Када је влакно савијено, светлост у делу влакна ће се изгубити због расејања, што резултира губитком.
Стискање: губитак узрокован благим савијањем влакна када се стисне.
Нечистоће: Нечистоће у оптичком влакну апсорбују и расипају светлост која се преноси у влакну, узрокујући губитке.
Неуједначено: Губитак узрокован неуједначеним индексом преламања материјала влакана.
Прикључивање: Губитак који се генерише током спајања влакана, као што су: различите осе (захтев коаксијалности једномодних влакана је мањи од 0,8μм), крајња страна није окомита на осу, крајња страна је неравна, пречник језгра се не поклапа, а квалитет спајања је лош.
Тип оптичког кабла
1) Према начину полагања: самоносиви надземни оптички каблови, цевоводни оптички каблови, блиндирани закопани оптички каблови и подморски оптички каблови.
2) Према структури оптичког кабла, постоје: оптички кабл у снопу цеви, оптички кабл са упреденим слојем, оптички кабл чврстог држања, тракасти оптички кабл, неметални оптички кабл и оптички кабл који се може разгранати.
3) Према намени: оптички каблови за комуникацију на даљину, спољни оптички каблови за кратке удаљености, хибридни оптички каблови и оптички каблови за зграде.
Повезивање и завршетак оптичких каблова
Повезивање и завршетак оптичких каблова су основне вештине које особље за одржавање оптичких каблова мора да овлада.
Класификација технологије повезивања оптичких влакана:
1) Технологија повезивања оптичких влакана и технологија повезивања оптичког кабла су два дела.
2) Крај оптичког кабла је сличан споју оптичког кабла, осим што би рад требао бити другачији због различитих материјала конектора.
Врста оптичке везе
Веза оптичких каблова се генерално може поделити у две категорије:
1) Фиксно повезивање оптичког влакна (познато као мртви конектор).Генерално користите фузиони уређај за спајање оптичких влакана;користи се за директну главу оптичког кабла.
2) Активни конектор оптичког влакна (познатији као конектор под напоном).Користите конекторе који се могу уклонити (обично познати као лабави спојеви).За краткоспојник за влакна, прикључак опреме итд.
Због непотпуности крајњег дела оптичког влакна и неуједначености притиска на крајњу страну оптичког влакна, губитак споја оптичког влакна једним пражњењем је и даље релативно велики, а метода фузије секундарног пражњења сада се користи.Прво, претходно загрејте и испразните крајњу страну влакна, обликујте завршну страну, уклоните прашину и остатке и учините крајњи притисак влакна уједначеним предгревањем.
Метода праћења губитка везе са оптичким влакнима
Постоје три методе за праћење губитка оптичке везе:
1. Монитор на апарату за спајање.
2. Мониторинг извора светлости и оптичког мерача снаге.
3. ОТДР метода мерења
Начин рада оптичке везе
Операције повезивања оптичких влакана се генерално деле на:
1. Руковање крајњим површинама влакана.
2. Инсталација везе оптичких влакана.
3. Спајање оптичких влакана.
4. Заштита конектора оптичких влакана.
5. Постоји пет корака за преосталу фиоку за влакна.
Генерално, повезивање целог оптичког кабла се врши према следећим корацима:
Корак 1: доста добре дужине, отворите и скините оптички кабл, уклоните омотач кабла
Корак 2: Очистите и уклоните пасту за пуњење нафте у оптичком каблу.
Корак 3: Повежите влакна.
Корак 4: Проверите број језгара влакана, извршите упаривање влакана и проверите да ли су ознаке боје влакана исправне.
Корак 5: Ојачајте везу срца;
Корак 6: Разни парови помоћних линија, укључујући парове пословних линија, парове контролних линија, заштићене уземљене водове, итд. (ако су доступни горепоменути парови линија.
Корак 7: Повежите влакно.
Корак 8: Заштитите конектор оптичког влакна;
Корак 9: складиштење залиха преосталог влакна;
Корак 10: Завршите повезивање омотача оптичког кабла;
Корак 11: Заштита конектора оптичких влакана
Губитак влакана
1310 нм: 0,35 ~ 0,5 дБ / км
1550 нм: 0,2 ~ 0,3 дБ / км
850 нм: 2,3 до 3,4 дБ/км
Губитак тачке фузије оптичких влакана: 0,08 дБ / тачка
Тачка спајања влакана 1 тачка / 2км
Заједничке именице влакана
1) Слабљење
Слабљење: губитак енергије када се светлост преноси у оптичко влакно, једномодно влакно 1310нм 0,4 ~ 0,6дБ / км, 1550нм 0,2 ~ 0,3дБ / км;пластична мултимодна влакна 300дБ / км
2) Дисперзија
Дисперзија: пропусни опсег светлосних импулса се повећава након путовања одређене удаљености дуж влакна.То је главни фактор који ограничава брзину преноса.
Дисперзија међу модовима: Јавља се само у мултимодним влакнима, јер различити модови светлости путују различитим путевима.
Дисперзија материјала: Различите таласне дужине светлости путују различитим брзинама.
Дисперзија таласовода: Ово се дешава зато што светлосна енергија путује мало другачијим брзинама док путује кроз језгро и омотач.Код једномодног влакна веома је важно променити дисперзију влакна променом унутрашње структуре влакна.
Тип влакна
Г.652 нулта тачка дисперзије је око 1300 нм
Г.653 нулта тачка дисперзије је око 1550 нм
Г.654 влакна негативне дисперзије
Г.655 влакно са померањем дисперзије
Пуно таласно влакно
3) расејање
Због несавршене основне структуре светлости долази до губитка светлосне енергије, а пренос светлости у овом тренутку више нема добру усмереност.
Основно познавање система оптичких влакана
Увод у архитектуру и функције основног система оптичких влакана:
1. Јединица за слање: претвара електричне сигнале у оптичке сигнале;
2. Јединица за пренос: медијум који преноси оптичке сигнале;
3. Пријемна јединица: прима оптичке сигнале и претвара их у електричне сигнале;
4. Повежите уређај: повежите оптичко влакно на извор светлости, детекцију светлости и друга оптичка влакна.
Уобичајени типови конектора
Тип крајњег лица конектора
спојница
Главна функција је дистрибуција оптичких сигнала.Важне примене су у мрежама са оптичким влакнима, посебно у локалним мрежама и у уређајима за мултиплексирање са поделом таласних дужина.
основна структура
Спојница је двосмерни пасивни уређај.Основни облици су дрво и звезда.Спојница одговара разделнику.
ВДМ
ВДМ—Мултиплексер са поделом таласних дужина преноси више оптичких сигнала у једном оптичком влакну.Ови оптички сигнали имају различите фреквенције и различите боје.ВДМ мултиплексер је да упарује више оптичких сигнала у исто оптичко влакно;мултиплексер за демултиплексирање је да разликује више оптичких сигнала из једног оптичког влакна.
Мултиплексер са поделом таласних дужина (Легенда)
Дефиниција импулса у дигиталним системима:
1. Амплитуда: Висина импулса представља енергију оптичке снаге у систему оптичких влакана.
2. Време пораста: време потребно да пулс порасте од 10% до 90% максималне амплитуде.
3. Време пада: време потребно да пулс падне са 90% на 10% амплитуде.
4. Ширина импулса: Ширина импулса на позицији амплитуде од 50%, изражена у времену.
5. Циклус: време специфичног пулса је радно време потребно за завршетак циклуса.
6. Однос изумирања: Однос 1 снаге сигналног светла до 0 снаге сигналног светла.
Дефиниција уобичајених јединица у комуникацији оптичким влакнима:
1.дБ = 10 лог10 (Поут / Пин)
Поут: излазна снага;Пин: улазна снага
2. дБм = 10 лог10 (П / 1мв), што је широко коришћена јединица у комуникационом инжењерству;обично представља оптичку снагу са 1 миливатом као референтном;
пример:–10дБм значи да је оптичка снага једнака 100ув.
3.дБу = 10 лог10 (П / 1ув)