Fiber optik iletişimin avantajları:
● Büyük iletişim kapasitesi
● Uzun röle mesafesi
● Elektromanyetik parazit yok
● Zengin kaynaklar
● Hafif ve küçük boyut
Optik İletişimin Kısa Tarihi
2000 yılı aşkın bir süre önce, işaret lambaları, semaforlar
1880, optik telefon-kablosuz optik iletişim
1970, fiber optik iletişim
● 1966'da, “Optik Fiberin Babası” olan Dr. Gao Yong, fiber optik iletişim fikrini ilk kez önerdi.
● 1970 yılında, Bell Yan Enstitüsü'nün Lin Yanxiong'u, oda sıcaklığında sürekli çalışabilen yarı iletken bir lazerdi.
● 1970 yılında Corning'in Kapron'u 20dB/km fiber kaybı yaptı.
● 1977'de Chicago'nun 45Mb/s'lik ilk ticari hattı.
Elektromanyetik spektrum
İletişim bandı bölümü ve ilgili iletim ortamı
Işığın kırılması / yansıması ve toplam yansıması
Işık farklı maddelerde farklı hareket ettiğinden, bir maddeden diğerine ışık yayıldığında, iki madde arasındaki arayüzde kırılma ve yansıma meydana gelir.Ayrıca, kırılan ışığın açısı, gelen ışığın açısına göre değişir.Gelen ışığın açısı belirli bir açıya ulaştığında veya bu açıyı aştığında, kırılan ışık kaybolacak ve gelen ışığın tamamı geri yansıtılacaktır.Bu, ışığın toplam yansımasıdır.Farklı malzemelerin aynı ışık dalga boyu için farklı kırılma açıları vardır (yani, farklı malzemelerin farklı kırılma endeksleri vardır) ve aynı malzemelerin farklı ışık dalga boyları için farklı kırılma açıları vardır.Fiber optik iletişim, yukarıdaki ilkelere dayanmaktadır.
Yansıtıcılık dağılımı: Optik malzemeleri karakterize etmek için önemli bir parametre, N ile temsil edilen kırılma indisidir. Işık hızının (C) vakumdaki ışık hızına (V) oranı, malzemenin kırılma indisidir.
N = C / V
Fiber optik iletişim için kuvars camın kırılma indisi yaklaşık 1.5'tir.
lif yapısı
Fiber çıplak fiber genellikle üç katmana ayrılır:
İlk katman: merkez yüksek kırılma indeksli cam çekirdek (çekirdek çapı genellikle 9-10μm, (tek mod) 50 veya 62,5 (çok modlu).
İkinci katman: orta, düşük kırılma indeksli silika cam kaplamadır (çap genellikle 125μm).
Üçüncü katman: en dışta, takviye için bir reçine kaplamadır.
1) çekirdek: ışığı iletmek için kullanılan yüksek kırılma indisi;
2) Kaplama kaplaması: düşük kırılma indisi, çekirdek ile toplam yansıma koşulu oluşturur;
3) Koruyucu kılıf: Yüksek mukavemete sahiptir ve optik fiberi korumak için büyük darbelere dayanabilir.
3 mm optik kablo: turuncu, MM, çok modlu;sarı, SM, tek mod
lif boyutu
Dış çap genellikle 125um'dir (saç başına ortalama 100um)
İç çap: tek modlu 9um;çok modlu 50 / 62.5um
sayısal açıklık
Optik fiberin uç yüzüne gelen ışığın tamamı optik fiber tarafından iletilemez, ancak yalnızca belirli bir açı aralığında gelen ışık iletilebilir.Bu açıya fiberin sayısal açıklığı denir.Optik fiberin daha büyük sayısal açıklığı, optik fiberin kenetlenmesi için avantajlıdır.Farklı üreticilerin farklı sayısal açıklıkları vardır.
lif türü
Optik fiberdeki ışığın iletim moduna göre, ayrılabilir:
Çoklu Mod (kısaltma: MM);Tekli Mod (kısaltma: SM)
Çok modlu fiber: Merkez cam çekirdek daha kalındır (50 veya 62,5μm) ve ışığı birden fazla modda iletebilir.Bununla birlikte, modlar arası dağılımı büyüktür, bu da dijital sinyallerin iletilme sıklığını sınırlar ve artan mesafe ile daha ciddi hale gelir.Örneğin: 600MB/KM fiber, 2KM'de sadece 300MB bant genişliğine sahiptir.Bu nedenle, çok modlu fiberin iletim mesafesi nispeten kısadır, genellikle sadece birkaç kilometredir.
Tek modlu fiber: Merkez cam çekirdek nispeten incedir (çekirdek çapı genellikle 9 veya 10μm) ve ışığı yalnızca bir modda iletebilir.Aslında, bir tür adım tipi optik fiberdir, ancak çekirdek çapı çok küçüktür.Teoride, yalnızca tek bir yayılma yolunun doğrudan ışığının fibere girmesine ve fiber çekirdeğinde düz bir şekilde yayılmasına izin verilir.Fiber darbesi zar zor gerilir.Bu nedenle, modlar arası dağılımı küçüktür ve uzaktan iletişim için uygundur, ancak kromatik dağılımı önemli bir rol oynar.Bu şekilde, tek modlu fiber, ışık kaynağının spektral genişliği ve stabilitesi için daha yüksek gereksinimlere sahiptir, yani spektral genişlik dar ve stabilite iyidir..
Optik fiberlerin sınıflandırılması
Malzemeye göre:
Cam elyaf: Çekirdek ve kaplama, küçük kayıp, uzun iletim mesafesi ve yüksek maliyet ile camdan yapılmıştır;
Kauçuk kaplı silikon optik fiber: çekirdek camdır ve kaplama plastiktir, bu da cam fibere benzer özelliklere sahiptir ve daha düşük maliyetlidir;
Plastik optik fiber: Hem çekirdek hem de kaplama, büyük kayıp, kısa iletim mesafesi ve düşük fiyat ile plastiktir.Çoğunlukla ev aletleri, ses ve kısa mesafeli görüntü aktarımı için kullanılır.
Optimum iletim frekansı penceresine göre: geleneksel tek modlu fiber ve dağılım kaydırmalı tek modlu fiber.
Geleneksel tip: Fiber optik üretim evi, 1300nm gibi tek bir ışık dalga boyunda fiber optik iletim frekansını optimize eder.
Dağılım kaydırmalı tip: Fiber optik üreticisi, fiber iletim frekansını ışığın iki dalga boyunda optimize eder, örneğin: 1300nm ve 1550nm.
Ani değişim: Fiber çekirdeğin cam kaplamaya göre kırılma indisi ani.Düşük maliyetli ve yüksek modlar arası dağılıma sahiptir.Endüstriyel kontrol gibi kısa mesafeli düşük hızlı iletişim için uygundur.Bununla birlikte, tek modlu fiber, modlar arası küçük dağılım nedeniyle bir mutasyon tipi kullanır.
Gradyan fiber: Fiber çekirdeğin cam kaplamaya kırılma indisi kademeli olarak azaltılır, bu da yüksek modlu ışığın sinüzoidal bir biçimde yayılmasına izin verir, bu da modlar arasındaki dağılımı azaltabilir, fiber bant genişliğini artırabilir ve iletim mesafesini artırabilir, ancak maliyet daha yüksek Mod fiberi çoğunlukla dereceli fiberdir.
Ortak elyaf özellikleri
Elyaf boyutu:
1) Tek modlu çekirdek çapı: 9/125μm, 10 / 125μm
2) Dış kaplama çapı (2D) = 125μm
3) Dış kaplama çapı = 250μm
4) Atkuyruğu: 300μm
5) Çoklu mod: 50/125μm, Avrupa standardı;62,5 / 125μm, Amerikan standardı
6) Endüstriyel, tıbbi ve düşük hızlı ağlar: 100 / 140μm, 200 / 230μm
7) Plastik: 98/1000μm, otomobil kontrolü için kullanılır
Fiber zayıflama
Fiber zayıflamasına neden olan ana faktörler şunlardır: içsel, bükülme, sıkma, kirlilikler, pürüzlülük ve uç.
İçsel: Aşağıdakileri içeren optik fiberin doğal kaybıdır: Rayleigh saçılması, içsel absorpsiyon, vb.
Bükme: Fiber büküldüğünde, saçılma nedeniyle fiberin bir kısmındaki ışık kaybolacak ve bu da kayba neden olacaktır.
Sıkma: Sıkıştırıldığında lifin hafif bükülmesi sonucu oluşan kayıp.
Safsızlıklar: Bir optik fiberdeki safsızlıklar, fiberde iletilen ışığı emer ve saçarak kayıplara neden olur.
Tekdüze olmayan: Fiber malzemenin eşit olmayan kırılma indisinden kaynaklanan kayıp.
Yerleştirme: Farklı eksenler gibi fiber yerleştirme sırasında oluşan kayıp (tek modlu fiber koaksiyellik gereksinimi 0,8'den azdırμm), uç yüz eksene dik değil, uç yüz eşit değil, alın göbeği çapı uyuşmuyor ve ekleme kalitesi kötü.
Optik kablo tipi
1) Döşeme yöntemlerine göre: kendinden destekli havai optik kablolar, boru hattı optik kabloları, zırhlı gömülü optik kablolar ve denizaltı optik kabloları.
2) Optik kablonun yapısına göre şunlar vardır: demetlenmiş tüp optik kablo, katmanlı bükümlü optik kablo, sıkı tutulan optik kablo, şerit optik kablo, metal olmayan optik kablo ve dallanabilir optik kablo.
3) Amaca göre: uzun mesafeli iletişim için optik kablolar, kısa mesafe için dış mekan optik kabloları, hibrit optik kablolar ve binalar için optik kablolar.
Optik kabloların bağlanması ve sonlandırılması
Optik kabloların bağlanması ve sonlandırılması, optik kablo bakım personelinin sahip olması gereken temel becerilerdir.
Fiber optik bağlantı teknolojisinin sınıflandırılması:
1) Optik fiberin bağlantı teknolojisi ve optik kablonun bağlantı teknolojisi iki kısımdır.
2) Optik kablonun ucu, farklı konektör malzemeleri nedeniyle işlemin farklı olması dışında, optik kablonun bağlantısına benzer.
Fiber bağlantı türü
Fiber optik kablo bağlantısı genel olarak iki kategoriye ayrılabilir:
1) Optik fiberin sabit bağlantısı (genellikle ölü konektör olarak bilinir).Genellikle fiber optik füzyon birleştirici kullanın;optik kablonun doğrudan kafası için kullanılır.
2) Optik fiberin aktif konektörü (yaygın olarak canlı konektör olarak bilinir).Çıkarılabilir konektörler kullanın (genellikle gevşek bağlantılar olarak bilinir).Fiber jumper, ekipman bağlantısı vb. için.
Optik fiberin uç yüzünün eksik olması ve fiber optik uç yüzeyindeki basıncın tekdüze olmaması nedeniyle, optik fiberin bir deşarj ile ek kaybı hala nispeten büyüktür ve ikincil deşarj füzyon yöntemi şimdi kullanılıyor.İlk olarak, elyafın uç yüzünü önceden ısıtın ve boşaltın, uç yüzünü şekillendirin, tozu ve kalıntıları temizleyin ve ön ısıtma ile elyafın uç basıncını eşit hale getirin.
Fiber optik bağlantı kaybı için izleme yöntemi
Fiber bağlantı kaybını izlemek için üç yöntem vardır:
1. Birleştirici üzerinde izleyin.
2. Işık kaynağının ve optik güç ölçerin izlenmesi.
3.OTDR ölçüm yöntemi
Fiber optik bağlantının çalışma yöntemi
Fiber optik bağlantı işlemleri genel olarak şu bölümlere ayrılır:
1. Fiber uç yüzlerinin işlenmesi.
2. Fiber optik bağlantı kurulumu.
3. Optik fiberin eklenmesi.
4. Fiber optik konektörlerin korunması.
5. Kalan fiber tepsi için beş adım vardır.
Genel olarak, tüm optik kablonun bağlantısı aşağıdaki adımlara göre gerçekleştirilir:
Adım 1: çok iyi uzunluk, optik kabloyu açın ve soyun, kablo kılıfını çıkarın
Adım 2: Optik kablodaki petrol dolgu macununu temizleyin ve çıkarın.
Adım 3: Fiberi demetleyin.
Adım 4: Fiber çekirdek sayısını kontrol edin, fiber eşleştirmeyi gerçekleştirin ve fiber renk etiketlerinin doğru olup olmadığını kontrol edin.
Adım 5: Kalp bağlantısını güçlendirin;
Adım 6: İş hattı çiftleri, kontrol hattı çiftleri, ekranlı toprak hatları vb. dahil olmak üzere çeşitli yardımcı hat çiftleri (yukarıda belirtilen hat çiftleri mevcutsa).
Adım 7: Fiberi bağlayın.
Adım 8: Fiber optik konektörü koruyun;
Adım 9: kalan elyafın envanterinin depolanması;
Adım 10: Optik kablo kılıfının bağlantısını tamamlayın;
Adım 11: Fiber optik konektörlerin korunması
lif kaybı
1310 nm: 0,35 ~ 0,5 dB / Km
1550 nm: 0,2 ~ 0,3dB / Km
850 nm: 2,3 - 3,4 dB / Km
Optik fiber füzyon noktası kaybı: 0,08dB / puan
Fiber ekleme noktası 1 nokta / 2km
Yaygın lif isimleri
1) zayıflama
Zayıflama: ışık optik fiberde iletildiğinde enerji kaybı, tek modlu fiber 1310nm 0.4 ~ 0.6dB/km, 1550nm 0.2 ~ 0.3dB/km;plastik çok modlu fiber 300dB / km
2) Dağılım
Dağılım: Işık darbelerinin bant genişliği, fiber boyunca belirli bir mesafe kat ettikten sonra artar.İletim hızını sınırlayan ana faktördür.
Modlar arası dağılım: Sadece çok modlu fiberlerde oluşur, çünkü farklı ışık modları farklı yollar boyunca hareket eder.
Malzeme dağılımı: Farklı dalga boylarında ışık farklı hızlarda hareket eder.
Dalga kılavuzu dağılımı: Bu, ışık enerjisinin çekirdekten ve kaplamadan geçerken biraz farklı hızlarda hareket etmesi nedeniyle oluşur.Tek modlu fiberde, fiberin iç yapısını değiştirerek fiberin dağılımını değiştirmek çok önemlidir.
Elyaf Türü
G.652 sıfır dağılım noktası yaklaşık 1300nm
G.653 sıfır dağılım noktası 1550nm civarında
G.654 negatif dağılımlı fiber
G.655 dispersiyon kaydırmalı fiber
Tam dalga lifi
3) saçılma
Işığın kusurlu temel yapısı nedeniyle, ışık enerjisi kaybına neden olur ve bu zamanda ışığın iletimi artık iyi bir yönlülüğe sahip değildir.
Fiber optik sistem hakkında temel bilgiler
Temel bir fiber optik sistemin mimarisine ve işlevlerine giriş:
1. Gönderme birimi: elektrik sinyallerini optik sinyallere dönüştürür;
2. İletim birimi: optik sinyalleri taşıyan bir ortam;
3. Alıcı birim: optik sinyalleri alır ve bunları elektrik sinyallerine dönüştürür;
4. Cihazı bağlayın: optik fiberi ışık kaynağına, ışık algılamaya ve diğer optik fiberlere bağlayın.
Ortak konektör türleri
Bağlayıcı uç yüz tipi
Bağlayıcı
Ana işlevi optik sinyalleri dağıtmaktır.Önemli uygulamalar fiber optik ağlarda, özellikle yerel alan ağlarında ve dalga boyu bölmeli çoğullama cihazlarındadır.
basit yapı
Kuplör, çift yönlü pasif bir cihazdır.Temel formlar ağaç ve yıldızdır.Kuplör, ayırıcıya karşılık gelir.
WDM
WDM-Dalga Boyu Bölmeli Çoklayıcı, tek bir optik fiberde birden fazla optik sinyali iletir.Bu optik sinyaller farklı frekanslara ve farklı renklere sahiptir.WDM çoklayıcı, birden çok optik sinyali aynı optik fibere bağlamak içindir;çoğullama çözme çoklayıcı, birden çok optik sinyali bir optik fiberden ayırt etmektir.
Dalga Boyu Bölmeli Çoklayıcı (Efsane)
Dijital sistemlerde darbelerin tanımı:
1. Genlik: Darbenin yüksekliği, fiber optik sistemdeki optik güç enerjisini temsil eder.
2. Yükselme süresi: Darbenin maksimum genliğin %10'undan %90'ına yükselmesi için gereken süre.
3. Düşme süresi: Darbenin genliğin %90'ından %10'una düşmesi için gereken süre.
4. Darbe genişliği: Zaman olarak ifade edilen, %50 genlik konumundaki darbenin genişliği.
5. Döngü: darbeye özgü süre, bir döngüyü tamamlamak için gereken çalışma süresidir.
6. Sönme oranı: 1 sinyal ışığı gücünün 0 sinyal ışığı gücüne oranı.
Fiber optik iletişimde ortak birimlerin tanımı:
1.dB = 10 log10 (Pout / Pin)
Surat asmak: çıkış gücü;Pim: giriş gücü
2. Haberleşme mühendisliğinde yaygın olarak kullanılan bir birim olan dBm = 10 log10 (P / 1mw);genellikle referans olarak 1 miliwatt ile optik gücü temsil eder;
örnek:-10dBm, optik gücün 100uw'a eşit olduğu anlamına gelir.
3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)