Fiiberoptilise side eelised:
● Suur sidevõimsus
● Pikk relee vahemaa
● Elektromagnetilised häired puuduvad
● Rikkalikud ressursid
● Kerge kaal ja väike suurus
Optilise side lühiajalugu
Rohkem kui 2000 aastat tagasi, majakas-tuled, semaforid
1880, optiline telefon-traadita optiline side
1970, fiiberoptiline side
● 1966. aastal pakkus dr Gao Yong "Optilise kiu isa" esimest korda välja optilise kiu side idee.
● 1970. aastal oli Bell Yani Instituudi Lin Yanxiong pooljuhtlaser, mis suutis pidevalt töötada toatemperatuuril.
● 1970. aastal tekitas Corningi Kapron kiu kadu 20 dB / km.
● 1977. aastal Chicago esimene kommertsliin 45 Mb/s.
Elektromagnetiline spekter
Sideribade jaotus ja vastavad edastuskandjad
Valguse murdumine / peegeldus ja täielik peegeldus
Kuna valgus liigub erinevates ainetes erinevalt, siis valguse kiirgamisel ühest ainest teise toimub murdumine ja peegeldus kahe aine vahelisel kokkupuutepinnal. Peale selle varieerub murdunud valguse nurk vastavalt langeva valguse nurgale. Kui langeva valguse nurk saavutab või ületab teatud nurga, kaob murdunud valgus ja kogu langev valgus peegeldub tagasi. See on valguse täielik peegeldus. Erinevatel materjalidel on sama valguse lainepikkuse jaoks erinevad murdumisnurgad (st erinevatel materjalidel on erinevad murdumisnäitajad) ja samadel materjalidel on erinevad murdumisnurgad erinevate valguse lainepikkuste jaoks. Kiudoptiline side põhineb ülaltoodud põhimõtetel.
Peegeldusvõime jaotus: oluline parameeter optiliste materjalide iseloomustamiseks on murdumisnäitaja, mida tähistab N. Valguse kiiruse C vaakumis ja valguse kiiruse V suhe materjalis on materjali murdumisnäitaja.
N = C/V
Kiudoptilise side kvartsklaasi murdumisnäitaja on umbes 1,5.
Kiudude struktuur
Kiudpaljas kiud jagunevad tavaliselt kolmeks kihiks:
Esimene kiht: keskmine suure murdumisnäitajaga klaasist südamik (südamiku läbimõõt on tavaliselt 9-10μm, (üksrežiim) 50 või 62,5 (mitmerežiimiline).
Teine kiht: keskmine on madala murdumisnäitajaga silikaatklaasist vooder (läbimõõt on tavaliselt 125μm).
Kolmas kiht: välimine on tugevdamiseks vaikkate.
1) tuum: kõrge murdumisnäitaja, kasutatakse valguse edastamiseks;
2) Kattekate: madal murdumisnäitaja, moodustades südamikuga täieliku peegelduse;
3) Kaitsev jope: sellel on kõrge tugevus ja see talub optilise kiu kaitsmiseks suuri lööke.
3 mm optiline kaabel: oranž, MM, mitmerežiimiline; kollane, SM, üherežiimiline
Kiu suurus
Välisläbimõõt on tavaliselt 125 um (keskmiselt 100 um juuste kohta)
Sisemine läbimõõt: ühemoodiline 9um; multirežiim 50 / 62,5 um
Numbriline ava
Optiline kiud ei saa edastada kogu kiu otspinnale langevat valgust, vaid ainult langevat valgust teatud nurkade vahemikus. Seda nurka nimetatakse kiu numbriliseks apertuuriks. Optilise kiu suurem arvuline ava on optilise kiu dokkimisel kasulik. Erinevatel tootjatel on erinevad numbrilised avad.
Kiu tüüp
Vastavalt valguse ülekanderežiimile optilises kius võib selle jagada:
Multi-Mode (lühend: MM); Üherežiimiline (lühend: SM)
Mitmemoodiline kiud: keskmine klaassüdamik on paksem (50 või 62,5μm) ja suudab valgust edastada mitmes režiimis. Selle režiimidevaheline dispersioon on aga suur, mis piirab digitaalsete signaalide edastamise sagedust ja muutub kauguse suurenedes tõsisemaks.Näiteks: 600 MB / KM kiududel on 2 km kaugusel ainult 300 MB ribalaiust. Seetõttu on mitmemoodilise kiu edastuskaugus suhteliselt lühike, tavaliselt vaid paar kilomeetrit.
Ühemoodiline kiud: keskmine klaassüdamik on suhteliselt õhuke (südamiku läbimõõt on tavaliselt 9 või 10μm) ja suudab valgust edastada ainult ühes režiimis. Tegelikult on see teatud tüüpi optiline kiud, kuid südamiku läbimõõt on väga väike. Teoreetiliselt lubatakse kiududesse siseneda ja levida otse kiusüdamikus ainult ühe levimistee otsene valgus. Kiudimpulss on vaevu venitatud.Seetõttu on selle režiimidevaheline dispersioon väike ja sobib kaugsuhtluseks, kuid selle kromaatiline dispersioon mängib olulist rolli. Sel moel on ühemoodilisele kiule kõrgemad nõuded valgusallika spektraallaiusele ja stabiilsusele, st spektraallaius on kitsas ja stabiilsus hea. .
Optiliste kiudude klassifikatsioon
Materjali järgi:
Klaaskiud: südamik ja vooder on valmistatud klaasist, väikese kadu, pika ülekandekauguse ja kõrge hinnaga;
Kummiga kaetud räni optiline kiud: südamik on klaas ja kattekiht on plastikust, millel on klaaskiuga sarnased omadused ja madalam hind;
Plastist optiline kiud: nii südamik kui ka kattekiht on plastikust, suure kadu, lühikese edastuskauguse ja madala hinnaga. Enamasti kasutatakse kodumasinate, heli- ja pildiedastuseks lähikaugustel.
Vastavalt optimaalsele edastussagedusaknale: tavaline ühemoodiline kiud ja dispersioonnihkega ühemoodiline kiud.
Tavaline tüüp: optiliste kiudude tootmishoone optimeerib optilise kiu ülekandesagedust ühel valguse lainepikkusel, näiteks 1300 nm.
Dispersiooninihkega tüüp: kiudoptika tootja optimeerib kiu ülekandesagedust kahel valguse lainepikkusel, näiteks: 1300 nm ja 1550 nm.
Järsk muutus: kiudsüdamiku murdumisnäitaja klaaskatte suhtes on järsk. Sellel on madal hind ja kõrge režiimidevaheline dispersioon. Sobib lühikese vahemaa ja väikese kiirusega sidepidamiseks, näiteks tööstuslikuks juhtimiseks. Ühemoodiline kiud kasutab aga väikese režiimidevahelise dispersiooni tõttu mutatsioonitüüpi.
Gradientkiud: kiudude südamiku murdumisnäitaja klaaskatte suhtes väheneb järk-järgult, võimaldades kõrgrežiimil valgusel levida sinusoidaalsel kujul, mis võib vähendada režiimide vahelist hajumist, suurendada kiu ribalaiust ja suurendada ülekandekaugust, kuid kulu on kõrgema režiimi kiud on enamasti sorteeritud kiud.
Ühised kiu spetsifikatsioonid
Kiu suurus:
1) Üherežiimilise südamiku läbimõõt: 9/125μm, 10/125μm
2) Katte välisläbimõõt (2D) = 125μm
3) Katte välisläbimõõt = 250μm
4) Pats: 300μm
5) Multirežiim: 50/125μm, Euroopa standard; 62,5 / 125μm, Ameerika standard
6) Tööstuslikud, meditsiinilised ja väikese kiirusega võrgud: 100 / 140μm, 200/230μm
7) Plastik: 98 / 1000μm, kasutatakse auto juhtimiseks
Kiudude sumbumine
Peamised tegurid, mis põhjustavad kiudude nõrgenemist, on: sisemine, paindumine, kokkusurumine, lisandid, ebatasasused ja põkk.
Sisemine: see on optilise kiu loomupärane kadu, sealhulgas: Rayleighi hajumine, sisemine neeldumine jne.
Paindumine: kui kiud on painutatud, kaob valguse osa kiust hajumise tõttu, mille tulemuseks on kadu.
Pigistamine: kadu, mis on tingitud kiu vähesest paindumisest pigistamisel.
Lisandid: Optilises kius olevad lisandid neelavad ja hajutavad kius edasikantavat valgust, põhjustades kadusid.
Ebaühtlane: kiudmaterjali ebaühtlase murdumisnäitaja põhjustatud kadu.
Dokkimine: fiiberdokkimisel tekkiv kadu, näiteks: erinevad teljed (ühemoodilise kiu koaksiaalsuse nõue on väiksem kui 0,8μm), otspind ei ole teljega risti, otspind on ebaühtlane, põkk-südamiku läbimõõt ei ühti ja splaissimise kvaliteet on halb.
Optilise kaabli tüüp
1) Vastavalt paigaldusmeetoditele: isekandvad õhuliini optilised kaablid, torujuhtme optilised kaablid, soomustatud maetud optilised kaablid ja veealused optilised kaablid.
2) Vastavalt optilise kaabli struktuurile on olemas: komplekteeritud toruga optiline kaabel, kihiga keerutatud optiline kaabel, tihedalt kinnituv optiline kaabel, lint-optiline kaabel, mittemetallist optiline kaabel ja hargnev optiline kaabel.
3) Vastavalt otstarbele: optilised kaablid kaugsideks, välistingimustes kasutatavad optilised kaablid lähiside jaoks, optilised hübriidkaablid ja valguskaablid hoonetele.
Optiliste kaablite ühendamine ja lõpetamine
Optiliste kaablite ühendamine ja lõpetamine on põhioskused, mida valguskaabli hoolduspersonal peab valdama.
Kiudoptilise ühenduse tehnoloogia klassifikatsioon:
1) Optilise kiu ühendustehnoloogia ja optilise kaabli ühendustehnoloogia on kaks osa.
2) Optilise kaabli ots on sarnane optilise kaabli ühendusega, välja arvatud see, et toiming peaks olema erinev pistikute erinevate materjalide tõttu.
Kiudühenduse tüüp
Kiudoptilise kaabli ühenduse võib üldiselt jagada kahte kategooriasse:
1) Optilise kiu fikseeritud ühendus (üldtuntud kui surnud pistik). Tavaliselt kasutage optiliste kiudude liitmise splaissi; kasutatakse optilise kaabli otsepea jaoks.
2) Optilise kiu aktiivne pistik (üldtuntud kui pingestatud pistik). Kasutage eemaldatavaid ühendusi (üldtuntud kui lahtised ühendused). Kiudhüppaja, seadmete ühendamise jms jaoks.
Optilise kiu otspinna ebatäielikkuse ja optilise kiu otspinnale avaldatava rõhu ebaühtluse tõttu on optilise kiu liitmiskadu ühe tühjenemisega siiski suhteliselt suur ja sekundaarse tühjenemise sulamismeetod on nüüd kasutusel. Esiteks eelsoojendage ja tühjendage kiu otspind, kujundage otspind, eemaldage tolm ja praht ning muutke kiu lõppsurve eelsoojendusega ühtlaseks.
Kiudoptilise ühenduse kadumise seiremeetod
Kiudühenduse kadumise jälgimiseks on kolm meetodit:
1. Monitor splaissi peal.
2. Valgusallika ja optilise võimsusmõõturi jälgimine.
3.OTDR mõõtmismeetod
Kiudoptilise ühenduse töömeetod
Kiudoptilise ühendamise toimingud jagunevad üldiselt järgmisteks osadeks:
1. Kiu otspindade käsitsemine.
2. Optilise kiu ühendamine.
3. Optilise kiu splaissimine.
4. Kiudoptiliste pistikute kaitse.
5. Ülejäänud kiudaluse jaoks on viis etappi.
Üldiselt toimub kogu optilise kaabli ühendamine järgmiste sammude kohaselt:
1. samm: palju hea pikkusega, avage ja eemaldage optiline kaabel, eemaldage kaabli ümbris
2. samm: puhastage ja eemaldage optilise kaabli petrooleumi täitepasta.
3. samm: ühendage kiud kokku.
4. samm: kontrollige kiudude südamike arvu, tehke kiudude sidumine ja kontrollige, kas kiudude värvisildid on õiged.
5. samm: tugevdage südameühendust;
6. samm: mitmesugused abiliinide paarid, sealhulgas äriliinide paarid, juhtliinide paarid, varjestatud maandusliinid jne (kui ülalnimetatud liinipaarid on saadaval.
7. samm: ühendage kiud.
8. samm: kaitske kiudoptilist pistikut;
9. etapp: järelejäänud kiu varude säilitamine;
10. samm: viige optilise kaabli ümbrise ühendamine lõpule;
11. samm: kiudoptiliste pistikute kaitse
Kiudude kadu
1310 nm: 0,35 ~ 0,5 dB / Km
1550 nm: 0,2 ~ 0,3 dB / Km
850 nm: 2,3 kuni 3,4 dB / Km
Optilise kiu liitmispunkti kadu: 0,08dB / punkt
Kiudude ühendamise punkt 1 punkt / 2km
Levinud kiu nimisõnad
1) Sumbumine
Sumbumine: energiakadu valguse edastamisel optilises kius, ühemoodiline kiud 1310nm 0,4 ~ 0,6dB / km, 1550nm 0,2 ~ 0,3dB / km; plastikust mitmemoodiline kiud 300dB / km
2) Dispersioon
Dispersioon: Valgusimpulsside ribalaius suureneb pärast teatud vahemaa läbimist piki kiudu. See on peamine edastuskiirust piirav tegur.
Režiimidevaheline dispersioon: esineb ainult mitmemoodilistes kiududes, kuna erinevad valgusrežiimid liiguvad mööda erinevaid teid.
Materjali hajumine: erineva lainepikkusega valgus liigub erineva kiirusega.
Lainejuhi dispersioon: see tekib seetõttu, et valgusenergia liigub läbi südamiku ja katte veidi erineva kiirusega. Ühemoodilise kiu puhul on väga oluline muuta kiu dispersiooni, muutes kiu sisemist struktuuri.
Kiu tüüp
G.652 nulldispersiooni punkt on umbes 1300 nm
G.653 nulldispersiooni punkt on umbes 1550 nm
G.654 negatiivne dispersioonkiud
G.655 dispersiooninihkega kiud
Täislaine kiud
3) hajumine
Valguse ebatäiusliku põhistruktuuri tõttu põhjustab valgusenergia kadu ja valguse läbilaskvus ei ole sel ajal enam hea suunatavusega.
Põhiteadmised fiiberoptilisest süsteemist
Sissejuhatus põhilise fiiberoptilise süsteemi arhitektuuri ja funktsioonidesse:
1. Saateseade: teisendab elektrilised signaalid optilisteks signaalideks;
2. edastusseade: optilisi signaale edastav kandja;
3. Vastuvõtuseade: võtab vastu optilisi signaale ja muudab need elektrilisteks signaalideks;
4. Ühendage seade: ühendage optiline kiud valgusallika, valgustuvastuse ja muude optiliste kiududega.
Levinud pistikutüübid
Pistiku otsapinna tüüp
Sidur
Peamine ülesanne on optiliste signaalide levitamine. Olulised rakendused on kiudoptilistes võrkudes, eriti kohtvõrkudes ja lainepikkusjaotusega multipleksimisseadmetes.
põhistruktuur
Ühendus on kahesuunaline passiivne seade. Põhivormid on puu ja täht. Sidur vastab splitterile.
WDM
WDM—Lainepikkusjaotusega multiplekser edastab ühes optilises kius mitu optilist signaali. Nendel optilistel signaalidel on erinevad sagedused ja erinevad värvid. WDM-multiplekser ühendab mitu optilist signaali samasse kiudu; demultiplekseri multiplekseri eesmärk on eristada mitut optilist signaali ühest optilisest kiust.
Lainepikkusjaotusega multiplekser (legend)
Impulsside määratlus digitaalsüsteemides:
1. Amplituud: impulsi kõrgus tähistab optilise võimsuse energiat kiudoptilises süsteemis.
2. Tõusmisaeg: aeg, mis kulub impulsi tõusuks 10%-lt 90%-le maksimaalsest amplituudist.
3. Langemisaeg: aeg, mis kulub impulsi langemiseks 90%-lt 10%-le amplituudist.
4. Impulsi laius: ajas väljendatud impulsi laius 50% amplituudiga asendis.
5. Tsükkel: impulsspetsiifiline aeg on tööaeg, mis on vajalik tsükli lõpetamiseks.
6. Kustutussuhe: 1 signaalvalguse võimsuse ja 0 signaalvalguse võimsuse suhe.
Kiudoptilise side ühiste ühikute määratlus:
1.dB = 10 log10 (Pout / Pin)
Pout: väljundvõimsus; Pin: sisendvõimsus
2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), mis on sidetehnikas laialdaselt kasutatav ühik; tavaliselt tähistab see optilist võimsust 1 millivatti võrdlusväärtusega;
näide:–10dBm tähendab, et optiline võimsus on võrdne 100uw-ga.
3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)