Fordele ved fiberoptisk kommunikation:
● Stor kommunikationskapacitet
● Lang relædistance
● Ingen elektromagnetisk interferens
● Rigtige ressourcer
● Let vægt og lille størrelse
En kort historie om optisk kommunikation
For mere end 2000 år siden, beacon-lys, semaforer
1880, optisk telefon-trådløs optisk kommunikation
1970, fiberoptisk kommunikation
● I 1966, "Fader til Optisk Fiber", foreslog Dr. Gao Yong først ideen om optisk fiberkommunikation.
● I 1970 var Bell Yan Institutes Lin Yanxiong en halvlederlaser, der kunne arbejde kontinuerligt ved stuetemperatur.
● I 1970 tabte Cornings Kapron et tab på 20dB/km fiber.
● I 1977, Chicagos første kommercielle linje på 45Mb/s.
Elektromagnetisk spektrum
Kommunikationsbåndopdeling og tilhørende transmissionsmedier
Brydning / refleksion og total refleksion af lys
Fordi lys bevæger sig forskelligt i forskellige stoffer, når lys udsendes fra et stof til et andet, opstår brydning og refleksion ved grænsefladen mellem de to stoffer. Desuden varierer vinklen af det brudte lys med vinklen af det indfaldende lys. Når vinklen på det indfaldende lys når eller overstiger en bestemt vinkel, vil det brudte lys forsvinde, og alt det indfaldende lys vil blive reflekteret tilbage. Dette er den totale reflektion af lyset. Forskellige materialer har forskellige brydningsvinkler for den samme bølgelængde af lys (det vil sige, at forskellige materialer har forskellige brydningsindekser), og de samme materialer har forskellige brydningsvinkler for forskellige bølgelængder af lys. Optisk fiberkommunikation er baseret på ovenstående principper.
Refleksionsfordeling: En vigtig parameter til at karakterisere optiske materialer er brydningsindekset, som er repræsenteret ved N. Forholdet mellem lysets hastighed C i vakuumet og lysets hastighed V i materialet er materialets brydningsindeks.
N = C/V
Brydningsindekset for kvartsglas til optisk fiberkommunikation er omkring 1,5.
Fiber struktur
Fiber bare fiber er generelt opdelt i tre lag:
Det første lag: den centrale glaskerne med høj brydningsindeks (kernediameter er generelt 9-10μm, (single mode) 50 eller 62,5 (multimode).
Det andet lag: det midterste er silicaglasbeklædningen med lavt brydningsindeks (diameteren er generelt 125μm).
Det tredje lag: det yderste er en harpiksbelægning til forstærkning.
1) kerne: højt brydningsindeks, bruges til at transmittere lys;
2) Beklædningsbelægning: lavt brydningsindeks, der danner en total reflektionstilstand med kernen;
3) Beskyttelsesjakke: Den har høj styrke og kan modstå store stød for at beskytte den optiske fiber.
3 mm optisk kabel: orange, MM, multi-mode; gul, SM, single-mode
Fiber størrelse
Den ydre diameter er generelt 125um (gennemsnit 100um pr. hår)
Indvendig diameter: single mode 9um; multimode 50 / 62.5um
Numerisk blænde
Ikke alt det lys, der falder ind på endefladen af den optiske fiber, kan transmitteres af den optiske fiber, men kun indfaldende lys inden for et bestemt vinklerområde. Denne vinkel kaldes fiberens numeriske åbning. En større numerisk åbning af den optiske fiber er fordelagtig til docking af den optiske fiber. Forskellige producenter har forskellige numeriske åbninger.
Type fiber
I henhold til transmissionstilstanden for lys i den optiske fiber kan den opdeles i:
Multi-Mode (forkortelse: MM); Single-Mode (forkortelse: SM)
Multimode fiber: Den midterste glaskerne er tykkere (50 eller 62,5μm) og kan transmittere lys i flere tilstande. Dens inter-mode spredning er imidlertid stor, hvilket begrænser frekvensen af transmission af digitale signaler, og det vil blive mere alvorligt med stigende afstand.For eksempel: 600MB / KM fiber har kun 300MB båndbredde ved 2KM. Derfor er transmissionsdistancen for multi-mode fiber relativt kort, generelt kun et par kilometer.
Single-mode fiber: Den midterste glaskerne er relativt tynd (kernediameter er generelt 9 eller 10μm), og kan kun transmittere lys i én tilstand. Faktisk er det en slags trin-type optisk fiber, men kernediameteren er meget lille. I teorien tillades kun det direkte lys fra en enkelt udbredelsesvej at komme ind i fiberen og forplante sig lige ind i fiberkernen. Fiberpulsen er knap strakt.Derfor er dens inter-mode spredning lille og velegnet til fjernkommunikation, men dens kromatiske spredning spiller en stor rolle. På denne måde stiller single-mode fiber højere krav til lyskildens spektrale bredde og stabilitet, det vil sige, at spektralbredden er smal og stabiliteten god. .
Klassificering af optiske fibre
Efter materiale:
Glasfiber: Kernen og beklædningen er lavet af glas, med lille tab, lang transmissionsafstand og høje omkostninger;
Gummibelagt siliciumoptisk fiber: kernen er glas, og beklædningen er plast, som har lignende egenskaber som glasfiber og lavere omkostninger;
Optisk plastfiber: Både kernen og beklædningen er plastik, med stort tab, kort transmissionsafstand og lav pris. Mest brugt til husholdningsapparater, lyd og kortdistance billedtransmission.
I henhold til det optimale transmissionsfrekvensvindue: konventionel single-mode fiber og dispersion-shifted single-mode fiber.
Konventionel type: Det optiske fiberproduktionshus optimerer den optiske fibertransmissionsfrekvens på en enkelt bølgelængde af lys, såsom 1300nm.
Dispersionsforskudt type: Den fiberoptiske producent optimerer fibertransmissionsfrekvensen på to bølgelængder af lys, såsom: 1300nm og 1550nm.
Pludselig ændring: Fiberkernens brydningsindeks til glasbeklædningen er brat. Det har lave omkostninger og høj inter-mode spredning. Velegnet til kortdistance kommunikation med lav hastighed, såsom industriel kontrol. Single-mode fiber bruger dog en mutationstype på grund af den lille inter-mode dispersion.
Gradientfiber: brydningsindekset for fiberkernen til glasbeklædningen reduceres gradvist, hvilket tillader lys i høj tilstand at forplante sig i en sinusformet form, hvilket kan reducere spredning mellem tilstande, øge fiberbåndbredden og øge transmissionsafstanden, men prisen er højere Mode fiber er for det meste graderet fiber.
Fælles fiberspecifikationer
Fiber størrelse:
1) Single mode kernediameter: 9/125μm, 10/125μm
2) Udvendig beklædningsdiameter (2D) = 125μm
3) Ydre belægningsdiameter = 250μm
4) Pigtail: 300μm
5) Multimode: 50/125μm, europæisk standard; 62,5 / 125μm, amerikansk standard
6) Industrielle, medicinske og lavhastighedsnetværk: 100 / 140μm, 200/230μm
7) Plast: 98/1000μm, bruges til bilstyring
Fiberdæmpning
De vigtigste faktorer, der forårsager fiberdæmpning, er: indre, bøjning, klemning, urenheder, ujævnheder og numse.
Iboende: Det er det iboende tab af den optiske fiber, herunder: Rayleigh-spredning, iboende absorption osv.
Bøjning: Når fiberen bøjes, vil lyset i en del af fiberen gå tabt på grund af spredning, hvilket resulterer i tab.
Klemning: tab forårsaget af let bøjning af fiberen, når den klemmes.
Urenheder: Urenheder i en optisk fiber absorberer og spreder lys transmitteret i fiberen, hvilket forårsager tab.
Uensartet: Tabet forårsaget af fibermaterialets ujævne brydningsindeks.
Docking: Tab genereret under fiberdocking, såsom: forskellige akser (single-mode fiberkoaksialitetskrav er mindre end 0,8μm), endefladen er ikke vinkelret på aksen, endefladen er ujævn, stødkernens diameter passer ikke, og splejsningskvaliteten er dårlig.
Type optisk kabel
1) I henhold til lægningsmetoderne: selvbærende optiske overliggende kabler, optiske rørledningskabler, pansrede nedgravede optiske kabler og optiske undersøiske kabler.
2) I henhold til strukturen af det optiske kabel er der: bundtet optisk rørkabel, lagsnoet optisk kabel, optisk fastholdende kabel, optisk båndkabel, ikke-metal optisk kabel og forgrenet optisk kabel.
3) Efter formålet: optiske kabler til langdistancekommunikation, udendørs optiske kabler til kortdistance, hybride optiske kabler og optiske kabler til bygninger.
Tilslutning og afslutning af optiske kabler
Tilslutning og afslutning af optiske kabler er de grundlæggende færdigheder, som personalet skal beherske optiske kabler.
Klassificering af optisk fiberforbindelsesteknologi:
1) Forbindelsesteknologien for optisk fiber og forbindelsesteknologien for optisk kabel er to dele.
2) Enden af det optiske kabel ligner tilslutningen af det optiske kabel, bortset fra at betjeningen skal være anderledes på grund af de forskellige stikmaterialer.
Type fiberforbindelse
Fiberoptisk kabelforbindelse kan generelt opdeles i to kategorier:
1) Fast forbindelse af optisk fiber (almindeligvis kendt som dødt stik). Brug generelt optisk fiberfusionssplejser; bruges til det direkte hoved af optisk kabel.
2) Det aktive stik af optisk fiber (almindeligvis kendt som det strømførende stik). Brug aftagelige konnektorer (almindeligvis kendt som løse samlinger). Til fiberjumper, udstyrstilslutning mv.
På grund af ufuldstændigheden af endefladen af den optiske fiber og uensartetheden af trykket på endefladen af den optiske fiber, er splejsningstabet af den optiske fiber ved en udladning stadig relativt stort, og den sekundære udledningsfusionsmetode er nu brugt. Forvarm og aflad først fiberens endeflade, form endefladen, fjern støv og snavs og gør endetrykket af fiberen ensartet ved forvarmning.
Overvågningsmetode for tab af optisk fiberforbindelse
Der er tre metoder til at overvåge tab af fiberforbindelse:
1. Overvåg på splejseren.
2. Overvågning af lyskilde og optisk effektmåler.
3.OTDR målemetode
Driftsmetode for optisk fiberforbindelse
Optiske fiberforbindelser er generelt opdelt i:
1. Håndtering af fiberendeflader.
2. Tilslutningsinstallation af optisk fiber.
3. Splejsning af optisk fiber.
4. Beskyttelse af optiske fiberstik.
5. Der er fem trin til den resterende fiberbakke.
Generelt udføres tilslutningen af hele det optiske kabel i henhold til følgende trin:
Trin 1: en masse god længde, åbn og strip det optiske kabel, fjern kabelkappen
Trin 2: Rengør og fjern petroleumspåfyldningspastaen i det optiske kabel.
Trin 3: Bunt fiberen.
Trin 4: Tjek antallet af fiberkerner, udfør fiberparring, og kontroller, om fiberfarveetiketterne er korrekte.
Trin 5: Styrk hjerteforbindelsen;
Trin 6: Forskellige hjælpelinjepar, herunder forretningslinjepar, kontrollinjepar, afskærmede jordledninger osv. (hvis ovennævnte linjepar er tilgængelige.
Trin 7: Tilslut fiberen.
Trin 8: Beskyt det optiske fiberstik;
Trin 9: lageropbevaring af den resterende fiber;
Trin 10: Fuldfør tilslutningen af den optiske kabelkappe;
Trin 11: Beskyttelse af fiberoptiske stik
Fibertab
1310 nm: 0,35 ~ 0,5 dB/Km
1550 nm: 0,2 ~ 0,3dB/Km
850 nm: 2,3 til 3,4 dB/Km
Optisk fiberfusionspunkttab: 0,08dB/punkt
Fibersplejsningspunkt 1 point / 2 km
Fælles fibernavneord
1) Dæmpning
Dæmpning: energitab når lys transmitteres i optisk fiber, single-mode fiber 1310nm 0,4 ~ 0,6dB / km, 1550nm 0,2 ~ 0,3dB / km; plast multimode fiber 300dB/km
2) Spredning
Spredning: Båndbredden af lysimpulser øges efter at have kørt en vis afstand langs fiberen. Det er den vigtigste faktor, der begrænser transmissionshastigheden.
Inter-mode dispersion: Forekommer kun i multimode fibre, fordi forskellige lystilstande bevæger sig langs forskellige veje.
Materialespredning: Forskellige bølgelængder af lys rejser med forskellige hastigheder.
Bølgelederspredning: Dette opstår, fordi lysenergi bevæger sig med lidt forskellige hastigheder, når den bevæger sig gennem kernen og beklædningen. I single-mode fiber er det meget vigtigt at ændre spredningen af fiberen ved at ændre fiberens indre struktur.
Fiber type
G.652 nulspredningspunkt er omkring 1300nm
G.653 nulspredningspunkt er omkring 1550nm
G.654 negativ dispersionsfiber
G.655 dispersionsforskudt fiber
Fuldbølge fiber
3) spredning
På grund af lysets ufuldkomne grundstruktur forårsages tabet af lysenergi, og transmissionen af lys på dette tidspunkt har ikke længere god retningsbestemmelse.
Grundlæggende viden om fiberoptiske systemer
Introduktion til arkitekturen og funktionerne af et grundlæggende fiberoptisk system:
1. Sendende enhed: konverterer elektriske signaler til optiske signaler;
2. Transmissionsenhed: et medium, der bærer optiske signaler;
3. Modtagerenhed: modtager optiske signaler og konverterer dem til elektriske signaler;
4. Tilslut enheden: tilslut den optiske fiber til lyskilden, lysdetektion og andre optiske fibre.
Almindelige stiktyper
Connector endeflade type
Kobler
Hovedfunktionen er at distribuere optiske signaler. Vigtige applikationer er i optiske fibernetværk, især i lokale netværk og i bølgelængdemultiplekseringsenheder.
grundlæggende struktur
Koblingen er en tovejs passiv enhed. Grundformerne er træ og stjerne. Koblingen svarer til splitteren.
WDM
WDM—Wavelength Division Multiplexer transmitterer flere optiske signaler i en optisk fiber. Disse optiske signaler har forskellige frekvenser og forskellige farver. WDM-multiplekseren skal koble flere optiske signaler til den samme optiske fiber; den demultipleksende multiplekser er til at skelne flere optiske signaler fra en optisk fiber.
Bølgelængde Division Multiplexer (Legend)
Definition af impulser i digitale systemer:
1. Amplitude: Højden af pulsen repræsenterer den optiske effektenergi i det fiberoptiske system.
2. Stigetid: den tid, det tager for pulsen at stige fra 10 % til 90 % af den maksimale amplitude.
3. Faldtid: den tid, det tager for pulsen at falde fra 90 % til 10 % af amplituden.
4. Pulsbredde: Pulsens bredde ved 50 % amplitudepositionen, udtrykt i tid.
5. Cyklus: pulsspecifik tid er den arbejdstid, der kræves for at fuldføre en cyklus.
6. Ekstinktionsforhold: Forholdet mellem 1 signallyseffekt og 0 signallyseffekt.
Definition af almindelige enheder i optisk fiberkommunikation:
1.dB = 10 log10 (stød/ben)
Pout: udgangseffekt; Pin: indgangseffekt
2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), som er en meget brugt enhed inden for kommunikationsteknik; den repræsenterer normalt den optiske effekt med 1 milliwatt som reference;
eksempel:–10dBm betyder, at den optiske effekt er lig med 100uw.
3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)