Basiese konsep van optiese vesel kommunikasie.
'n Optiese vesel is 'n diëlektriese optiese golfleier, 'n golfleierstruktuur wat lig blokkeer en lig in die aksiale rigting voortplant.
Baie fyn vesel gemaak van kwartsglas, sintetiese hars, ens.
Enkelmodusvesel: kern 8-10um, bekleding 125um
Multimodusvesel: kern 51um, bekleding 125um
Die kommunikasiemetode om optiese seine met behulp van optiese vesels oor te dra, word optiese veselkommunikasie genoem.
Liggolwe behoort tot die kategorie van elektromagnetiese golwe.
Die golflengtereeks van sigbare lig is 390-760 nm, die gedeelte groter as 760 nm is infrarooi lig, en die gedeelte kleiner as 390 nm is ultravioletlig.
Liggolf werkvenster (drie kommunikasievensters):
Die golflengtereeks wat in veseloptiese kommunikasie gebruik word, is in die naby-infrarooi-gebied
Kortgolflengtegebied (sigbare lig, wat 'n oranje lig met die blote oog is) 850nm oranje lig
Langgolflengtegebied (onsigbare liggebied) 1310 nm (teoretiese minimum verspreidingspunt), 1550 nm (die teoretiese minimum verswakkingspunt)
Veselstruktuur en klassifikasie
1.Die struktuur van die vesel
Die ideale veselstruktuur: kern, bekleding, deklaag, baadjie.
Die kern en bekleding is van kwartsmateriaal gemaak, en die meganiese eienskappe is relatief broos en maklik om te breek. Daarom word gewoonlik twee lae bedekkingslaag, een harstipe en een laag nylontipe bygevoeg, sodat die buigsame werkverrigting van die vesel die praktiese toepassingsvereistes van die projek bereik.
2.Klassifikasie van optiese vesels
(1) Die vesel word verdeel volgens die brekingsindeksverspreiding van die dwarssnit van die vesel: dit word verdeel in 'n staptipe vesel (eenvormige vesel) en 'n gegradeerde vesel (nie-eenvormige vesel).
Aanvaar dat die kern 'n brekingsindeks van n1 het en die bekledingsbrekingsindeks n2 is.
Om die kern in staat te stel om lig oor lang afstande deur te gee, is die nodige voorwaarde vir die konstruksie van die optiese vesel n1>n2
Die brekingsindeksverspreiding van 'n eenvormige vesel is 'n konstante
Die brekingsindeksverspreidingswet van nie-eenvormige vesel:
Onder hulle, △ – relatiewe brekingsindeks verskil
Α—brekingsindeks, α=∞—stap-tipe brekingsindeks verspreiding vesel, α=2—vierkantige brekings indeks verspreiding vesel ('n gegradeerde vesel). Hierdie vesel word vergelyk met ander gegradeerde vesels. Modus verspreiding minimum optimaal.
(1) Volgens die aantal modusse wat in die kern oorgedra word: verdeel in multimodusvesel en enkelmodusvesel
Die patroon hier verwys na die verspreiding van 'n elektromagnetiese veld van lig wat in 'n optiese vesel oorgedra word. Verskillende veldverspreidings is 'n ander modus.
Enkelmodus (slegs een modus word in die vesel versend), multimodus (veelvuldige modusse word gelyktydig in die vesel versend)
Op die oomblik, as gevolg van die toenemende vereistes vir die transmissietempo en die toenemende aantal uitsendings, ontwikkel die metropolitaanse gebiedsnetwerk in die rigting van hoë spoed en groot kapasiteit, so die meeste van hulle is enkelmodus-stapvesels. (Die transmissie-eienskappe op sigself is beter as multimodusvesel)
(2) Eienskappe van optiese vesel:
①Verlieseienskappe van optiese vesel: Liggolwe word in die optiese vesel oorgedra, en die optiese krag neem geleidelik af namate die transmissieafstand toeneem.
Die oorsake van veselverlies sluit in: koppelingsverlies, absorpsieverlies, verstrooiingsverlies en buigstralingsverlies.
Koppelingsverlies is die verlies wat veroorsaak word deur die koppeling tussen die vesel en die toestel.
Absorpsieverliese word veroorsaak deur die absorpsie van ligenergie deur veselmateriale en onsuiwerhede.
Die verstrooiingsverlies word verdeel in Rayleigh-verstrooiing (brekingsindeks-nie-uniformiteit) en golfleierverstrooiing (materiaal-ongelykheid).
Die buigstralingsverlies is die verlies wat veroorsaak word deur die buiging van die vesel wat lei tot die bestralingsmodus wat veroorsaak word deur die buiging van die vesel.
②Verspreidingskenmerke van optiese vesel: Verskillende frekwensiekomponente in die sein wat deur die optiese vesel oorgedra word, het verskillende transmissiespoed, en die fisiese verskynsel van vervorming wat veroorsaak word deur seinpulsverbreding wanneer die terminaal bereik word, word dispersie genoem.
Die dispersie word verdeel in modale dispersie, materiaal dispersie en golfleier dispersie.
Basiese komponente van optiese vesel kommunikasie stelsels
Stuur deel:
Die pulsmodulasiesein wat deur die elektriese sender (elektriese terminaal) uitset word na die optiese sender gestuur (die sein wat deur die programbeheerde gestuur word)skakelaarword verwerk, die golfvorm word gevorm, die inverse van die patroon word verander ... in 'n geskikte elektriese sein en gestuur na die optiese sender)
Die primêre rol van 'n optiese sender is om 'n elektriese sein om te skakel in 'n optiese sein wat in die vesel gekoppel word.
Ontvang deel:
Omskakeling van optiese seine wat deur optiese vesels oorgedra word in elektriese seine
Die verwerking van die elektriese sein word na die oorspronklike pulsgemoduleerde sein herstel en na die elektriese terminaal gestuur (die elektriese sein wat deur die optiese ontvanger gestuur word, word verwerk, die golfvorm word gevorm, die inverse van die patroon word omgekeer ... die toepaslike elektriese sein is teruggestuur na die programmeerbareskakelaar)
Transmissie deel:
Enkelmodusvesel, optiese herhaler (elektriese regeneratiewe herhaler (opties-elektries-optiese omskakelingsversterker, transmissievertraging sal groter wees, pulsbesluitkring sal gebruik word om die golfvorm te vorm, en tydsberekening), erbium-gedoteerde veselversterker (voltooi die versterking op die optiese vlak, sonder golfvormvorming)
(1) Optiese sender: Dit is 'n optiese transceiver wat elektriese/optiese omskakeling realiseer. Dit bestaan uit 'n ligbron, 'n drywer en 'n modulator. Die funksie is om die liggolf vanaf die elektriese masjien na die liggolf wat deur die ligbron uitgestraal word te moduleer om 'n gedempte golf te word, en dan die gemoduleerde optiese sein aan die optiese vesel of die optiese kabel te koppel vir transmissie.
(2) Optiese ontvanger: is 'n optiese transceiver wat optiese/elektriese omskakeling realiseer. Die nutsmodel bestaan uit 'n ligbespeurkring en 'n optiese versterker, en die funksie is om die optiese sein wat deur die optiese vesel of die optiese kabel oorgedra word in 'n elektriese sein deur die optiese detektor om te skakel, en dan die swak elektriese sein te versterk na 'n voldoende vlak deur die versterkerkring om na die sein gestuur te word. Die ontvangkant van die elektriese masjien gaan.
(3) Vesel/Kabel: Vesel of kabel vorm die transmissiepad van lig. Die funksie is om die gedempte sein wat deur die uitsaaikant gestuur word, na die optiese detektor van die ontvangkant te stuur na langafstand-transmissie deur die optiese vesel of die optiese kabel om die taak van die oordrag van inligting te voltooi.
(4) Optiese herhaler: bestaan uit 'n fotodetektor, 'n ligbron en 'n besluitregenerasiekring. Daar is twee funksies: een is om die verswakking van die optiese sein wat in die optiese vesel oorgedra word, te vergoed; die ander is om die pols van die golfvormvervorming te vorm.
(5) Passiewe komponente soos optieseveselverbindings, koppelaars (nie nodig om krag apart te voorsien nie, maar die toestel is steeds verliesloos): Omdat die lengte van die vesel of kabel beperk word deur die veseltrekproses en kabelkonstruksietoestande, en die lengte van die vesel is ook Limiet (bv. 2km). Daarom kan daar 'n probleem wees dat 'n veelheid optiese vesels in een optiese vesellyn verbind is. Daarom is die verbinding tussen optiese vesels, die verbinding en koppeling van optiese vesels en optiese transceivers, en die gebruik van passiewe komponente soos optiese verbindings en koppelaars onontbeerlik.
Die meerderwaardigheid van optiese vesel kommunikasie
Transmissiebandwydte, groot kommunikasiekapasiteit
Lae transmissieverlies en groot aflosafstand
Sterk anti-elektromagnetiese interferensie
(Behalwe draadloos: draadlose seine het baie effekte, meerpad-voordele, skadu-effekte, Rayleigh-vervaag, Doppler-effekte
In vergelyking met koaksiale kabel: optiese sein is groter as koaksiale kabel en het goeie vertroulikheid)
Die frekwensie van die liggolf is baie hoog, in vergelyking met ander elektromagnetiese golwe, die interferensie is klein.
Nadele van optiese kabel: swak meganiese eienskappe, maklik om te breek, (verbeter meganiese werkverrigting, sal 'n impak hê op steuringsweerstand), dit neem 'n lang tyd om te bou, en word deur geografiese toestande beïnvloed.