สารานุกรมของการส่งผ่านใยแก้วนำแสง

โพสต์เวลา: Feb-29-2020

ข้อดีของการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก:

● ความสามารถในการสื่อสารขนาดใหญ่

● ระยะรีเลย์ยาว

● ไม่มีการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

● ทรัพยากรมากมาย

● น้ำหนักเบาและขนาดเล็ก

ประวัติโดยย่อของการสื่อสารด้วยแสง

กว่า 2,000 ปีที่แล้ว สัญญาณไฟสัญญาณ

พ.ศ. 2423 การสื่อสารด้วยแสงแบบไร้สายด้วยโทรศัพท์ด้วยแสง

ค.ศ. 1970 การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก

● ในปี 1966 “บิดาแห่งใยแก้วนำแสง” ดร.เกา หยง ได้เสนอแนวคิดเรื่องการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกเป็นครั้งแรก

● ในปี 1970 Lin Yanxiong แห่งสถาบัน Bell Yan เป็นเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิห้อง

● ในปี 1970 Kapron ของ Corning สูญเสียไฟเบอร์ 20dB/km

● ในปี 1977 สายการค้าแรกของชิคาโกที่ 45Mb / s

สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า

การแบ่งแถบการสื่อสารและสื่อการส่งสัญญาณที่เกี่ยวข้อง

การหักเห / การสะท้อนและการสะท้อนรวมของแสง

เนื่องจากแสงเดินทางต่างกันในสารต่างๆ เมื่อแสงถูกปล่อยออกมาจากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง การหักเหและการสะท้อนจะเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างสารทั้งสองนอกจากนี้ มุมของแสงหักเหจะแตกต่างกันไปตามมุมของแสงที่ตกกระทบเมื่อมุมของแสงตกกระทบถึงหรือเกินกว่ามุมหนึ่ง แสงหักเหจะหายไป และแสงที่ตกกระทบทั้งหมดจะสะท้อนกลับมานี่คือการสะท้อนของแสงทั้งหมดวัสดุที่แตกต่างกันมีมุมหักเหที่แตกต่างกันสำหรับความยาวคลื่นของแสงเท่ากัน (กล่าวคือ วัสดุที่แตกต่างกันมีดัชนีการหักเหของแสงต่างกัน) และวัสดุชนิดเดียวกันมีมุมการหักเหของแสงที่แตกต่างกันสำหรับความยาวคลื่นของแสงที่ต่างกันการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงเป็นไปตามหลักการข้างต้น

การกระจายการสะท้อนแสง: พารามิเตอร์สำคัญในการกำหนดลักษณะของวัสดุเกี่ยวกับแสงคือดัชนีการหักเหของแสง ซึ่งแสดงโดย N อัตราส่วนของความเร็วของแสง C ในสุญญากาศต่อความเร็วของแสง V ในวัสดุคือดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุ

N = C / V

ดัชนีการหักเหของแสงของแก้วควอทซ์สำหรับการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกอยู่ที่ประมาณ 1.5

โครงสร้างไฟเบอร์

ไฟเบอร์เปลือยไฟเบอร์โดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสามชั้น:

ชั้นแรก: แกนแก้วดัชนีการหักเหของแสงสูงตรงกลาง (เส้นผ่านศูนย์กลางแกนโดยทั่วไปคือ 9-10μม. (โหมดเดี่ยว) 50 หรือ 62.5 (มัลติโหมด)

ชั้นที่สอง: ตรงกลางเป็นกระจกซิลิกาดัชนีการหักเหของแสงต่ำ (เส้นผ่านศูนย์กลางโดยทั่วไป 125μเมตร)

ชั้นที่สาม: ชั้นนอกสุดเป็นการเคลือบเรซินสำหรับการเสริมแรง

1) แกน: ดัชนีหักเหสูง ใช้ในการส่งแสง

2) การเคลือบหุ้ม: ดัชนีการหักเหของแสงต่ำ ทำให้เกิดสภาพการสะท้อนรวมกับแกนกลาง

3) เสื้อป้องกัน: มีความแข็งแรงสูงและสามารถทนต่อแรงกระแทกขนาดใหญ่เพื่อปกป้องใยแก้วนำแสง

สายเคเบิลออปติคัล 3 มม.: สีส้ม, MM, หลายโหมด;สีเหลือง SM โหมดเดียว

ขนาดไฟเบอร์

เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกโดยทั่วไปคือ 125um (เฉลี่ย 100um ต่อผม)

เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน: โหมดเดี่ยว 9um;มัลติโหมด 50 / 62.5um

รูรับแสงตัวเลข

ไม่ใช่ว่าแสงที่ตกกระทบที่ปลายด้านปลายของไฟเบอร์ออปติกทั้งหมดสามารถส่งผ่านใยแก้วนำแสงได้ แต่จะมีเพียงแสงที่ตกกระทบภายในช่วงมุมที่กำหนดเท่านั้นมุมนี้เรียกว่าช่องตัวเลขของเส้นใยรูรับแสงที่เป็นตัวเลขที่ใหญ่ขึ้นของไฟเบอร์ออปติกนั้นมีประโยชน์สำหรับการเทียบท่าของไฟเบอร์ออปติกผู้ผลิตหลายรายมีรูรับแสงที่เป็นตัวเลขต่างกัน

ประเภทของไฟเบอร์

ตามโหมดการส่งของแสงในใยแก้วนำแสง สามารถแบ่งออกเป็น:

หลายโหมด (ตัวย่อ: MM);โหมดเดียว (ตัวย่อ: SM)

เส้นใยมัลติโหมด: แกนกระจกตรงกลางหนากว่า (50 หรือ 62.5μm) และสามารถส่งแสงได้หลายโหมดอย่างไรก็ตาม การกระจายระหว่างโหมดมีขนาดใหญ่ ซึ่งจำกัดความถี่ในการส่งสัญญาณดิจิทัล และจะรุนแรงขึ้นเมื่อระยะทางเพิ่มขึ้นตัวอย่างเช่น: ไฟเบอร์ 600MB / KM มีแบนด์วิดท์เพียง 300MB ที่ 2KMดังนั้นระยะการส่งไฟเบอร์แบบหลายโหมดจึงค่อนข้างสั้น โดยทั่วไปเพียงไม่กี่กิโลเมตร

ไฟเบอร์โหมดเดียว: แกนแก้วตรงกลางค่อนข้างบาง (เส้นผ่านศูนย์กลางแกนโดยทั่วไปคือ 9 หรือ 10μม.) และสามารถส่งแสงได้ในโหมดเดียวเท่านั้นอันที่จริงมันเป็นไฟเบอร์ออปติกชนิดขั้นตอน แต่เส้นผ่านศูนย์กลางแกนมีขนาดเล็กมากตามทฤษฎีแล้ว แสงส่องตรงของเส้นทางการขยายพันธุ์เพียงเส้นเดียวเท่านั้นที่ได้รับอนุญาตให้เข้าสู่เส้นใยและแพร่กระจายในแกนเส้นใยโดยตรงพัลส์ของเส้นใยยืดแทบไม่ออกดังนั้นการกระจายระหว่างโหมดจึงมีขนาดเล็กและเหมาะสำหรับการสื่อสารทางไกล แต่การกระจายสีมีบทบาทสำคัญด้วยวิธีนี้ ไฟเบอร์แบบโหมดเดียวจึงมีข้อกำหนดที่สูงกว่าสำหรับความกว้างสเปกตรัมและความเสถียรของแหล่งกำเนิดแสง กล่าวคือ ความกว้างของสเปกตรัมจะแคบและมีเสถียรภาพดี.

การจำแนกเส้นใยแก้วนำแสง

ตามวัสดุ:

ใยแก้ว: แกนและกาบทำจากแก้ว มีการสูญเสียเล็กน้อย ระยะการส่งยาว และต้นทุนสูง

ใยแก้วนำแสงซิลิกอนที่หุ้มด้วยยาง: แกนกลางเป็นแก้วและส่วนหุ้มเป็นพลาสติกซึ่งมีลักษณะคล้ายคลึงกับใยแก้วและต้นทุนที่ต่ำกว่า

ใยแก้วนำแสงพลาสติก: ทั้งแกนและส่วนหุ้มเป็นพลาสติก มีการสูญเสียมาก ระยะการส่งสั้น และราคาต่ำส่วนใหญ่ใช้สำหรับเครื่องใช้ในบ้าน เสียง และการส่งภาพระยะสั้น

ตามกรอบความถี่การส่งสัญญาณที่เหมาะสมที่สุด: ไฟเบอร์โหมดเดียวทั่วไปและไฟเบอร์โหมดเดียวแบบกระจาย

ประเภททั่วไป: โรงผลิตใยแก้วนำแสงปรับความถี่การส่งใยแก้วนำแสงให้เหมาะสมที่สุดบนความยาวคลื่นเดียวของแสง เช่น 1300 นาโนเมตร

ประเภทที่เปลี่ยนการกระจาย: ผู้ผลิตไฟเบอร์ออปติกปรับความถี่การส่งไฟเบอร์ให้เหมาะสมบนความยาวคลื่นสองช่วงของแสง เช่น: 1300 นาโนเมตรและ 1550 นาโนเมตร

การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน: ดัชนีการหักเหของแสงของแกนไฟเบอร์ที่หุ้มด้วยกระจกเป็นแบบกะทันหันมีต้นทุนต่ำและการกระจายระหว่างโหมดสูงเหมาะสำหรับการสื่อสารความเร็วต่ำระยะสั้น เช่น การควบคุมทางอุตสาหกรรมอย่างไรก็ตาม ไฟเบอร์โหมดเดี่ยวใช้ประเภทการกลายพันธุ์เนื่องจากมีการกระจายระหว่างโหมดขนาดเล็ก

เส้นใยไล่ระดับ: ดัชนีการหักเหของแสงของแกนไฟเบอร์ที่หุ้มกระจกจะค่อยๆ ลดลง ทำให้แสงโหมดสูงแพร่กระจายในรูปแบบไซน์ ซึ่งสามารถลดการกระจายระหว่างโหมด เพิ่มแบนด์วิดท์ของไฟเบอร์ และเพิ่มระยะการส่งสัญญาณ แต่ต้นทุนอยู่ที่ ไฟเบอร์โหมดที่สูงกว่าส่วนใหญ่เป็นไฟเบอร์แบบมีเกรด

ข้อกำหนดเส้นใยทั่วไป

ขนาดไฟเบอร์:

1) เส้นผ่านศูนย์กลางแกนโหมดเดียว: 9 / 125μม. 10 / 125μm

2) เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกกาบ (2D) = 125μm

3) เส้นผ่านศูนย์กลางเคลือบด้านนอก = 250μm

4) ผมเปีย: 300μm

5) มัลติโหมด: 50 / 125μม. มาตรฐานยุโรป62.5 / 125μม. อเมริกันสแตนดาร์ด

6) เครือข่ายอุตสาหกรรม การแพทย์ และความเร็วต่ำ: 100 / 140μม., 200 / 230μm

7) พลาสติก: 98 / 1000μม. ใช้สำหรับควบคุมรถยนต์

การลดทอนไฟเบอร์

ปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการลดทอนของเส้นใย ได้แก่ สาเหตุที่แท้จริง การดัด การบีบ สิ่งเจือปน ความไม่สม่ำเสมอและก้น

Intrinsic: เป็นการสูญเสียโดยธรรมชาติของใยแก้วนำแสง รวมถึง: การกระเจิงของ Rayleigh, การดูดกลืนภายใน ฯลฯ

การโค้งงอ: เมื่อเส้นใยงอ แสงในส่วนของเส้นใยจะหายไปเนื่องจากการกระเจิงทำให้เกิดการสูญเสีย

การบีบ: การสูญเสียที่เกิดจากการดัดงอเล็กน้อยของเส้นใยเมื่อถูกบีบ

สิ่งเจือปน: สิ่งเจือปนในใยแก้วนำแสงดูดซับและกระจายแสงที่ส่งผ่านในเส้นใยทำให้เกิดการสูญเสีย

ไม่สม่ำเสมอ: การสูญเสียที่เกิดจากดัชนีการหักเหของแสงที่ไม่สม่ำเสมอของวัสดุไฟเบอร์

การเทียบท่า: การสูญเสียที่เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมต่อด้วยไฟเบอร์ เช่น แกนที่แตกต่างกัน (ความต้องการโคแอกเชียลของไฟเบอร์โหมดเดียวน้อยกว่า 0.8μม.) หน้าตัดไม่ตั้งฉากกับแกน ใบหน้าปลายไม่เท่ากัน เส้นผ่านศูนย์กลางของแกนก้นไม่ตรงกัน และคุณภาพการต่อเชื่อมไม่ดี

ประเภทของสายออปติคัล

1) ตามวิธีการวาง: สายเคเบิลออปติคัลเหนือศีรษะที่รองรับตัวเอง, สายเคเบิลออปติคัลไปป์ไลน์, สายเคเบิลออปติคัลที่หุ้มเกราะและสายเคเบิลออปติคัลใต้น้ำ

2) ตามโครงสร้างของสายเคเบิลออปติคัล มี: สายเคเบิลออปติคัลแบบหลอดที่ให้มา, สายเคเบิลออปติคัลแบบบิดเป็นชั้น, สายเคเบิลออปติคัลแบบรัดแน่น, สายเคเบิลออปติคัลแบบริบบิ้น, สายเคเบิลออปติคัลที่ไม่ใช่โลหะ และสายเคเบิลออปติคัลแบบแยกส่วนได้

3) ตามวัตถุประสงค์: สายเคเบิลออปติคัลสำหรับการสื่อสารทางไกล สายเคเบิลออปติคัลภายนอกสำหรับระยะสั้น สายเคเบิลออปติคัลไฮบริด และสายเคเบิลออปติคัลสำหรับอาคาร

การเชื่อมต่อและการสิ้นสุดของสายเคเบิลออปติคัล

การเชื่อมต่อและการสิ้นสุดของสายเคเบิลออปติคัลเป็นทักษะพื้นฐานที่เจ้าหน้าที่บำรุงรักษาสายเคเบิลออปติคัลต้องเชี่ยวชาญ

การจำแนกประเภทของเทคโนโลยีการเชื่อมต่อใยแก้วนำแสง:

1) เทคโนโลยีการเชื่อมต่อของใยแก้วนำแสงและเทคโนโลยีการเชื่อมต่อของสายเคเบิลออปติกเป็นสองส่วน

2) ปลายสายออปติคัลคล้ายกับการเชื่อมต่อของสายเคเบิลออปติคัล ยกเว้นการทำงานควรแตกต่างกันเนื่องจากวัสดุเชื่อมต่อที่แตกต่างกัน

ประเภทของการเชื่อมต่อไฟเบอร์

การเชื่อมต่อสายเคเบิลใยแก้วนำแสงโดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท:

1) การเชื่อมต่อแบบคงที่ของไฟเบอร์ออปติก (ที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นขั้วต่อที่ตายแล้ว)โดยทั่วไปใช้เครื่องเชื่อมฟิวชั่นใยแก้วนำแสงใช้สำหรับหัวตรงของสายเคเบิลออปติคัล

2) คอนเน็กเตอร์ที่ใช้งานของไฟเบอร์ออปติกใช้ขั้วต่อแบบถอดได้ (ที่รู้จักกันทั่วไปว่าข้อต่อหลวม)สำหรับจัมเปอร์ไฟเบอร์ การเชื่อมต่ออุปกรณ์ ฯลฯ

เนื่องจากความไม่สมบูรณ์ของส่วนปลายของใยแก้วนำแสงและความดันที่ปลายด้านปลายของใยแก้วนำแสงไม่สม่ำเสมอ การสูญเสียการประกบกันของใยแก้วนำแสงโดยการปล่อยหนึ่งครั้งยังคงมีขนาดค่อนข้างใหญ่ และวิธีการหลอมรวมการปลดปล่อยรอง ตอนนี้ใช้แล้วขั้นแรก ให้อุ่นและระบายส่วนปลายของเส้นใย กำหนดรูปร่างของส่วนปลาย ขจัดฝุ่นและเศษผง และทำให้แรงกดที่ปลายของเส้นใยสม่ำเสมอโดยการอุ่นล่วงหน้า

วิธีการตรวจสอบการสูญเสียการเชื่อมต่อใยแก้วนำแสง

มีสามวิธีในการตรวจสอบการสูญเสียการเชื่อมต่อไฟเบอร์:

1. ตรวจสอบเครื่องเชื่อม

2. การตรวจสอบแหล่งกำเนิดแสงและเครื่องวัดพลังงานแสง

วิธีการวัด 3.OTDR

วิธีการทำงานของการเชื่อมต่อใยแก้วนำแสง

การดำเนินการเชื่อมต่อใยแก้วนำแสงโดยทั่วไปแบ่งออกเป็น:

1. การจัดการใบหน้าปลายไฟเบอร์

2. การติดตั้งการเชื่อมต่อใยแก้วนำแสง

3. การประกบใยแก้วนำแสง

4. การป้องกันขั้วต่อใยแก้วนำแสง

5. มีห้าขั้นตอนสำหรับถาดไฟเบอร์ที่เหลืออยู่

โดยทั่วไป การเชื่อมต่อสายเคเบิลออปติคัลทั้งหมดจะดำเนินการตามขั้นตอนต่อไปนี้:

ขั้นที่ 1: มีความยาวมาก เปิดและดึงสายเคเบิลออปติคัลออก ถอดปลอกสายเคเบิลออก

ขั้นตอนที่ 2: ทำความสะอาดและนำสารเติมน้ำมันปิโตรเลียมในสายเคเบิลออปติคัลออก

ขั้นตอนที่ 3: มัดเส้นใย

ขั้นตอนที่ 4: ตรวจสอบจำนวนแกนไฟเบอร์ ทำการจับคู่ไฟเบอร์ และตรวจสอบว่าฉลากสีไฟเบอร์ถูกต้องหรือไม่

ขั้นตอนที่ 5: เสริมสร้างการเชื่อมต่อของหัวใจ

ขั้นตอนที่ 6: คู่สายเสริมต่างๆ รวมถึงคู่สายธุรกิจ คู่สายควบคุม สายกราวด์ที่มีการป้องกัน ฯลฯ (หากมีคู่สายที่กล่าวถึงข้างต้น

ขั้นตอนที่ 7: เชื่อมต่อไฟเบอร์

ขั้นตอนที่ 8: ป้องกันขั้วต่อใยแก้วนำแสง

ขั้นตอนที่ 9: การจัดเก็บสินค้าคงคลังของเส้นใยที่เหลือ

ขั้นตอนที่ 10: เชื่อมต่อแจ็คเก็ตสายเคเบิลออปติคัลให้เสร็จสมบูรณ์

ขั้นตอนที่ 11: การป้องกันขั้วต่อไฟเบอร์ออปติก

การสูญเสียไฟเบอร์

1310 นาโนเมตร: 0.35 ~ 0.5 dB / Km

1550 นาโนเมตร: 0.2 ~ 0.3dB / Km

850 นาโนเมตร: 2.3 ถึง 3.4 dB / Km

การสูญเสียจุดหลอมเหลวใยแก้วนำแสง: 0.08dB / จุด

จุดต่อไฟเบอร์ 1 จุด / 2km

คำนามเส้นใยทั่วไป

1) การลดทอน

การลดทอน: การสูญเสียพลังงานเมื่อแสงถูกส่งผ่านใยแก้วนำแสง เส้นใยโหมดเดียว 1310nm 0.4 ~ 0.6dB / km, 1550nm 0.2 ~ 0.3dB / km;ไฟเบอร์มัลติโหมดพลาสติก 300dB / km

2) การกระจายตัว

การกระจาย: แบนด์วิดท์ของพัลส์แสงจะเพิ่มขึ้นหลังจากเดินทางเป็นระยะทางหนึ่งตามเส้นใยเป็นปัจจัยหลักที่จำกัดอัตราการส่งข้อมูล

การกระจายโหมดระหว่างโหมด: เกิดขึ้นเฉพาะในเส้นใยมัลติโหมด เนื่องจากโหมดต่างๆ ของแสงเดินทางไปตามเส้นทางที่ต่างกัน

การกระจายตัวของวัสดุ: ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของการเดินทางด้วยความเร็วที่ต่างกัน

การกระจายตัวของท่อนำคลื่น: สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานแสงเดินทางด้วยความเร็วที่แตกต่างกันเล็กน้อยขณะเดินทางผ่านแกนกลางและส่วนหุ้มในไฟเบอร์โหมดเดียว การเปลี่ยนการกระจายของไฟเบอร์โดยการเปลี่ยนโครงสร้างภายในของไฟเบอร์เป็นสิ่งสำคัญมาก

ประเภทไฟเบอร์

G.652 จุดกระจายศูนย์อยู่ที่ประมาณ 1300 นาโนเมตร

G.653 จุดกระจายศูนย์อยู่ที่ประมาณ 1550 นาโนเมตร

G.654 เส้นใยกระจายตัวเชิงลบ

G.655 ไฟเบอร์แบบกระจายตัว

ไฟเบอร์คลื่นเต็ม

3) การกระเจิง

เนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานของแสงไม่สมบูรณ์ จึงทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานแสง และการส่งผ่านแสงในเวลานี้ไม่มีทิศทางที่ดีอีกต่อไป

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับระบบใยแก้วนำแสง

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมและหน้าที่ของระบบใยแก้วนำแสงพื้นฐาน:

1. หน่วยส่ง: แปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณออปติคัล

2. ชุดส่งกำลัง: สัญญาณออปติคัลขนาดกลาง

3. หน่วยรับ: รับสัญญาณออปติคัลและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า

4. เชื่อมต่ออุปกรณ์: เชื่อมต่อใยแก้วนำแสงกับแหล่งกำเนิดแสง การตรวจจับแสง และใยแก้วนำแสงอื่นๆ

ประเภทตัวเชื่อมต่อทั่วไป

ชนิดหน้าขั้วต่อ

ข้อต่อ

หน้าที่หลักคือการกระจายสัญญาณออปติคัลการใช้งานที่สำคัญอยู่ในเครือข่ายใยแก้วนำแสง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครือข่ายท้องถิ่นและในอุปกรณ์มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่น

โครงสร้างพื้นฐาน

ตัวเชื่อมต่อเป็นอุปกรณ์พาสซีฟแบบสองทิศทางรูปแบบพื้นฐานคือต้นไม้และดาวตัวเชื่อมต่อสอดคล้องกับตัวแยก

WDM

WDM—Wavelength Division Multiplexer ส่งสัญญาณแสงหลายแบบในใยแก้วนำแสงเดียวสัญญาณแสงเหล่านี้มีความถี่และสีต่างกันมัลติเพล็กเซอร์ WDM คือการจับคู่สัญญาณออปติคัลหลายตัวเข้ากับไฟเบอร์ออปติกเดียวกันมัลติเพล็กเซอร์ demultiplexing คือการแยกสัญญาณออปติคัลหลายตัวจากไฟเบอร์ออปติกเดียว

Multiplexer กองความยาวคลื่น (ตำนาน)