Konsep dasar komunikasi serat optik.
Serat optik nyaéta pandu gelombang optik diéléktrik, struktur pandu gelombang anu ngahalangan cahaya sareng nyebarkeun cahaya dina arah aksial.
Serat pisan rupa dijieunna tina kaca quartz, résin sintétik, jsb.
Serat mode tunggal: inti 8-10um, cladding 125um
Serat Multimode: inti 51um, cladding 125um
Métode komunikasi ngirimkeun sinyal optik ngagunakeun serat optik disebut komunikasi serat optik.
Gelombang cahaya kagolong kana kategori gelombang éléktromagnétik.
Kisaran panjang gelombang cahaya katingali nyaéta 390-760 nm, bagian anu langkung ageung tibatan 760 nm nyaéta cahaya infra red, sareng bagian anu langkung alit ti 390 nm nyaéta sinar ultraviolét.
Jandéla kerja gelombang cahaya (tilu jandéla komunikasi):
Kisaran panjang gelombang anu dianggo dina komunikasi serat optik aya di daérah infra red deukeut
Wewengkon panjang gelombang pondok (cahaya katempo, nu mangrupa lampu oranyeu ku mata taranjang) lampu oranyeu 850nm
Wewengkon panjang gelombang panjang (wilayah cahaya halimunan) 1310 nm (titik dispersi minimum teoritis), 1550 nm (titik atenuasi minimum teoritis)
Struktur serat sareng klasifikasi
1. Struktur serat
Struktur serat idéal: inti, cladding, palapis, jaket.
Inti na cladding dijieunna tina bahan quartz, sarta sipat mékanis anu kawilang rapuh sarta gampang pikeun megatkeun.Ku alatan éta, dua lapisan lapisan palapis, hiji tipe résin jeung hiji lapisan tipe nilon umumna ditambahkeun, ku kituna kinerja fléksibel serat ngahontal sarat aplikasi praktis proyek.
2.Klasifikasi serat optik
(1) Serat dibagi dumasar kana distribusi indéks réfraktif tina bagian cross serat: dibagi kana serat tipe hambalan (serat seragam) jeung serat gradasi (serat non-seragam).
Anggap inti boga indéks réfraktif n1 jeung indéks réfraktif cladding nyaeta n2.
Pikeun ngaktifkeun inti pikeun ngirimkeun cahaya dina jarak anu jauh, kaayaan anu dipikabutuh pikeun ngawangun serat optik nyaéta n1> n2.
Sebaran indéks réfraktif serat seragam nyaéta konstan
Hukum distribusi indéks réfraktif serat teu seragam:
Di antarana, △ - bédana indéks réfraktif relatif
Α—indéks réfraktif, α=∞—serat distribusi indéks réfraktif tipe-step, α=2—serat distribusi indéks réfraktif-kuadrat (serat gradasi).serat ieu dibandingkeun fibers.Mode gradasi séjén dispersi minimum optimal.
(1) Numutkeun jumlah modus dikirimkeun dina inti: dibagi kana serat multimode jeung serat mode tunggal
Pola di dieu nujul kana distribusi médan éléktromagnétik cahaya anu dikirimkeun dina serat optik.Distribusi lapangan anu béda mangrupikeun mode anu béda.
Mode tunggal (ngan hiji mode anu dikirimkeun dina serat), multimode (sababaraha modeu sakaligus dikirimkeun dina serat)
Ayeuna, alatan ngaronjatna sarat dina laju pangiriman jeung ngaronjatna jumlah transmisi, jaringan wewengkon metropolitan ieu ngembang dina arah speed tinggi jeung kapasitas badag, jadi kalobaannana mangrupakeun single mode stepped serat.(Ciri transmisi sorangan leuwih hade tinimbang serat multimode)
(2) Karakteristik serat optik:
①Karugian serat optik: Gelombang cahaya dipancarkeun dina serat optik, sareng kakuatan optik laun-laun turun nalika jarak transmisi naék.
Anu ngabalukarkeun leungitna serat ngawengku: leungitna gandeng, leungitna nyerep, scattering leungitna, sarta bending leungitna radiasi.
Karugian gandeng nyaéta leungitna anu disababkeun ku gandeng antara serat sareng alat.
Karugian nyerep disababkeun ku nyerep énergi cahaya ku bahan serat sareng najis.
Leungitna paburencay dibagi kana paburencay Rayleigh (indéks réfraktif non-uniformity) jeung paburencay waveguide (teu rata bahan).
Leungitna radiasi bending nyaéta leungitna disababkeun ku bending serat ngarah kana mode radiasi disababkeun ku bending serat.
② Karakteristik dispersi serat optik: komponén frékuénsi béda dina sinyal dikirimkeun ku serat optik boga speeds transmisi béda, sarta fenomena fisik distorsi disababkeun ku broadening sinyal pulsa nalika ngahontal terminal disebut dispersi.
Dispersi dibagi kana dispersi modal, dispersi bahan, sareng dispersi waveguide.
Komponén dasar sistem komunikasi serat optik
Kirim bagian:
Kaluaran sinyal modulasi pulsa ku pamancar listrik (terminal listrik) dikirim ka pamancar optik (sinyal anu dikirim ku saklar anu dikontrol program diolah, bentuk gelombangna, kabalikan polana dirobih… janten sinyal listrik anu cocog. sareng dikirim ka pamancar optik)
Peran utama pamancar optik nyaéta pikeun ngarobih sinyal listrik kana sinyal optik anu dipasangkeun kana serat.
Bagian nampi:
Ngarobah sinyal optik dikirimkeun ngaliwatan serat optik kana sinyal listrik
Pamrosésan sinyal listrik dibalikeun kana sinyal modulasi pulsa asli sareng dikirim ka terminal listrik (sinyal listrik anu dikirim ku panarima optik diolah, bentuk gelombangna, kabalikan polana dibalikkeun… dikirim deui ka switch programmable)
Bagian pangiriman:
Serat single-mode, repeater optik (repeater regenerative listrik (optik-listrik-optik Gedekeun konversi, reureuh transmisi bakal leuwih badag, circuit kaputusan pulsa bakal dipaké pikeun bentuk gelombang, sarta timing), serat erbium-doped amplifier (ngalengkepan amplifikasi). dina tingkat optik, tanpa bentuk gelombang)
(1) pamancar optik: Ieu mangrupa transceiver optik anu nyadar konversi listrik / optik.Éta diwangun ku sumber cahaya, supir sareng modulator.Fungsina nyaéta pikeun ngamodulasi gelombang cahaya tina mesin listrik kana gelombang cahaya anu dipancarkeun ku sumber cahaya janten gelombang anu pareum, teras pasangkeun sinyal optik anu dimodulasi kana serat optik atanapi kabel optik pikeun pangiriman.
(2) Panarima optik: mangrupa transceiver optik anu nyadar konversi optik / listrik.Modél utilitas diwangun ku sirkuit pendeteksi cahaya sareng panguat optik, sareng fungsina nyaéta ngarobih sinyal optik anu dikirimkeun ku serat optik atanapi kabel optik janten sinyal listrik ku detektor optik, teras ngagedékeun sinyal listrik anu lemah ka tingkat cukup ngaliwatan sirkuit amplifying pikeun dikirim ka sinyal.Tungtung panarima tina mesin listrik mana.
(3) Serat / Kabel: Serat atawa kabel constitutes jalur transmisi cahaya.Fungsina nyaéta pikeun ngirimkeun sinyal anu dimmed anu dikirim ku tungtung pamancar ka detektor optik tina tungtung panarima saatos pangiriman jarak jauh ngaliwatan serat optik atanapi kabel optik pikeun ngarengsekeun tugas ngirimkeun inpormasi.
(4) Optical repeater: diwangun ku photodetector, sumber cahaya, jeung sirkuit regenerasi kaputusan.Aya dua fungsi: hiji pikeun ngimbangan atenuasi sinyal optik dikirimkeun dina serat optik;anu sanésna nyaéta ngabentuk pulsa tina distorsi gelombang.
(5) komponén pasip kayaning panyambungna serat optik, couplers (teu kudu nyadiakeun kakuatan misah, tapi alat masih lossy): Kusabab panjang serat atawa kabel diwatesan ku prosés gambar serat jeung kaayaan konstruksi kabel, sarta panjang serat ogé Wates (misalna 2km).Ku alatan éta, meureun aya masalah anu pluralitas serat optik disambungkeun dina hiji garis serat optik.Ku alatan éta, sambungan antara serat optik, sambungan jeung gandeng serat optik sarta transceiver optik, sarta pamakéan komponén pasip kayaning panyambungna optik sarta couplers anu indispensable.
Kaunggulan komunikasi serat optik
bandwidth transmisi, kapasitas komunikasi badag
leungitna transmisi low sarta jarak relay badag
gangguan anti éléktromagnétik kuat
(Saluareun nirkabel: sinyal nirkabel gaduh seueur épék, mangpaat multipath, épék bayangan, Rayleigh fading, épék Doppler
Dibandingkeun sareng kabel coaxial: sinyal optik langkung ageung tibatan kabel coaxial sareng gaduh karahasiaan anu saé)
Frékuénsi gelombang cahaya kacida luhurna, dibandingkeun jeung gelombang éléktromagnétik lianna, interferensi leutik.
Kakurangan kabel optik: sipat mékanis goréng, gampang megatkeun, (ningkatkeun kinerja mékanis, bakal boga dampak dina résistansi gangguan), waktu nu diperlukeun lila pikeun ngawangun, sarta kapangaruhan ku kaayaan géografis.