Kiudoptilise side põhikontseptsioon.
Optiline kiud on dielektriline optiline lainejuht, lainejuhtstruktuur, mis blokeerib valgust ja levitab valgust aksiaalsuunas.
Väga peen kiud valmistatud kvartsklaasist, sünteetilisest vaigust jne.
Ühemoodiline kiud: südamik 8-10um, kate 125um
Mitmemoodiline kiud: südamik 51um, ümbris 125um
Sidemeetodit optiliste signaalide edastamiseks optiliste kiudude abil nimetatakse optilisteks kiududeks.
Valguslained kuuluvad elektromagnetlainete kategooriasse.
Nähtava valguse lainepikkuste vahemik on 390–760 nm, suurem kui 760 nm osa on infrapunavalgus ja väiksem kui 390 nm on ultraviolettvalgus.
Valguslaine tööaken (kolm sideakent):
Fiiberoptilises sides kasutatav lainepikkuse vahemik on lähi-infrapuna piirkonnas
Lühikese lainepikkusega piirkond (nähtav valgus, mis on palja silmaga oranž valgus) 850 nm oranž valgus
Pika lainepikkuse piirkond (nähtamatu valguse piirkond) 1310 nm (teoreetiline minimaalne dispersioonipunkt), 1550 nm (teoreetiline minimaalne sumbumise punkt)
Kiudude struktuur ja klassifikatsioon
1.Kiu struktuur
Ideaalne kiudude struktuur: südamik, vooder, kate, ümbris.
Südamik ja vooder on valmistatud kvartsmaterjalist ning mehaanilised omadused on suhteliselt haprad ja kergesti purunevad. Seetõttu lisatakse üldiselt kaks kihti kattekihti, üks vaigutüüp ja üks nailontüüpi kiht, nii et kiu paindlik jõudlus vastab projekti praktilistele rakendusnõuetele.
2. Optiliste kiudude klassifikatsioon
(1) Kiud jaotatakse kiu ristlõike murdumisnäitaja jaotuse järgi: see jaguneb astmetüüpi kiuks (ühtlane kiud) ja sorteeritud kiuks (ebaühtlane kiud).
Oletame, et südamiku murdumisnäitaja on n1 ja katte murdumisnäitaja on n2.
Et südamik saaks valgust pikkade vahemaade taha edastada, on optilise kiu ehitamiseks vajalik tingimus n1>n2
Ühtlase kiu murdumisnäitaja jaotus on konstantne
Ebaühtlase kiu murdumisnäitaja jaotusseadus:
Nende hulgas △ – suhteline murdumisnäitaja erinevus
Α – murdumisnäitaja, α=∞ – astmeline murdumisnäitaja jaotuskiud, α=2 – ruutseaduse murdumisnäitaja jaotuskiud (astmeline kiud). Seda kiudu võrreldakse teiste sorteeritud kiududega. Režiimi dispersioon on minimaalne.
(1) Vastavalt südamikus edastatavate režiimide arvule: jagatud mitmemoodiliseks ja ühemoodiliseks kiuks
Siinne muster viitab optilises kius edastatava valguse elektromagnetvälja jaotusele. Erinevad väljajaotused on erinevad režiimid.
Üherežiimiline (kius edastatakse ainult ühte režiimi), mitmemoodiline (kius edastatakse korraga mitu režiimi)
Praegu areneb suurlinnavõrk tänu edastuskiirusele esitatavatele kasvavatele nõuetele ja ülekannete arvu suurenemisele suure kiiruse ja suure läbilaskevõime suunas, nii et enamik neist on ühemoodilised astmelised kiud. (Iseenesest on ülekandeomadused paremad kui mitmemoodilise kiu puhul)
(2) Optilise kiu omadused:
①Optilise kiu kadumisomadused: valguslained edastatakse optilises kius ja optiline võimsus väheneb järk-järgult, kui edastuskaugus suureneb.
Kiudude kadumise põhjused on järgmised: sidestuskadu, neeldumiskadu, hajumise kadu ja paindekiirguse kadu.
Ühenduskadu on kadu, mis on põhjustatud kiu ja seadme vahelisest ühendusest.
Neeldumiskaod on tingitud valgusenergia neeldumisest kiudmaterjalide ja lisandite poolt.
Hajumiskadu jaguneb Rayleighi hajumiseks (murdumisnäitaja ebaühtlus) ja lainejuhi hajutuseks (materjali ebatasasus).
Painutuskiirguse kadu on kadu, mis on põhjustatud kiu paindumisest, mis viib kiu paindumisest põhjustatud kiirgusrežiimi.
② Optilise kiu dispersiooniomadused: optilise kiu poolt edastatava signaali erinevatel sageduskomponentidel on erinev edastuskiirus ja terminali jõudmisel signaali impulsi laienemisest põhjustatud moonutuste füüsikalist nähtust nimetatakse dispersiooniks.
Dispersioon jaguneb modaalseks dispersiooniks, materjali dispersiooniks ja lainejuhi dispersiooniks.
Kiudoptiliste sidesüsteemide põhikomponendid
Saada osa:
Elektrilise saatja (elektriterminali) impulssmodulatsiooni signaal saadetakse optilisse saatjasse (programmi poolt juhitav signaallülititöödeldakse, lainekuju kujundatakse, mustri pöördkuju muudetakse sobivaks elektrisignaaliks ja saadetakse optilisse saatjasse)
Optilise saatja peamine ülesanne on muundada elektriline signaal optiliseks signaaliks, mis on ühendatud kiududega.
Vastuvõttev osa:
Optiliste kiudude kaudu edastatavate optiliste signaalide teisendamine elektrilisteks signaalideks
Elektrilise signaali töötlemine taastatakse algseks impulssmoduleeritud signaaliks ja saadetakse elektriterminali (optilise vastuvõtja saadetud elektrisignaali töödeldakse, lainekuju kujundatakse, mustri pöördkuju pööratakse ümber… saadetakse tagasi programmeeritavasselüliti)
Ülekande osa:
Ühemoodiline kiud, optiline repiiter (elektriline taastav repiiter (optiline-elektriline-optiline muundamise võimendus, edastusviivitus on suurem, impulsi otsustusahelat kasutatakse lainekuju ja ajastuse kujundamiseks), erbiumiga legeeritud kiudvõimendi (lõpetab võimenduse optilisel tasemel, ilma lainekuju kujundamiseta)
(1) Optiline saatja: see on optiline transiiver, mis teostab elektrilise/optilise muundamise. See koosneb valgusallikast, draiverist ja modulaatorist. Funktsioon on moduleerida elektrimasina valguslainet valgusallika poolt kiiratavale valguslainele, et saada hämardatud laineks, ja seejärel ühendada moduleeritud optiline signaal optilise kiu või optilise kaabliga edastamiseks.
(2) Optiline vastuvõtja: on optiline transiiver, mis teostab optilise/elektrilise muundamise. Kasulik mudel koosneb valguse tuvastamise ahelast ja optilisest võimendist ning selle funktsioon on muundada optilise kiu või optilise kaabli kaudu edastatav optiline signaal optilise detektori elektrisignaaliks ja seejärel võimendada nõrka elektrilist signaali. signaalile saatmiseks piisav tase läbi võimendusahela. Elektrimasina vastuvõtuots läheb.
(3) Kiud/kaabel: kiud või kaabel moodustab valguse ülekandetee. Funktsioon on edastada edastava otsa poolt saadetud hämaras signaali vastuvõtuotsa optilisele detektorile pärast kaugedastust läbi optilise kiu või optilise kaabli, et täita teabe edastamise ülesanne.
(4) Optiline repiiter: koosneb fotodetektorist, valgusallikast ja otsuse regenereerimise ahelast. Funktsioone on kaks: üks on optilise kiu kaudu edastatava optilise signaali nõrgenemise kompenseerimine; teine on lainekuju moonutuse impulsi kujundamine.
(5) Passiivsed komponendid, nagu fiiberoptilised pistikud, sidurid (ei ole vaja toiteallikat eraldi varustada, kuid seade on endiselt kadudega): kuna kiu või kaabli pikkus on piiratud kiu tõmbamise protsessi ja kaabli ehitustingimustega ning kiu pikkus on samuti Limit (nt 2km). Seetõttu võib tekkida probleem, et ühes optilises kiudliinis on ühendatud mitu optilist kiudu. Seetõttu on optiliste kiudude ühendamine, optiliste kiudude ja optiliste transiiverite ühendamine ja sidumine ning passiivsete komponentide, nagu optilised pistikud ja sidurid, kasutamine hädavajalik.
Kiudoptilise side paremus
Edastamise ribalaius, suur sidevõimsus
Madal ülekandekadu ja suur relee vahemaa
Tugev anti-elektromagnetiline häire
(Peale traadita ühenduse: traadita signaalidel on palju efekte, mitmeteelised eelised, varjuefektid, Rayleighi tuhmumine, Doppleri efektid
Võrreldes koaksiaalkaabliga: optiline signaal on suurem kui koaksiaalkaabel ja sellel on hea konfidentsiaalsus)
Valguslaine sagedus on väga kõrge, võrreldes teiste elektromagnetlainetega on häired väikesed.
Optilise kaabli puudused: halvad mehaanilised omadused, kergesti purunev (parandavad mehaanilist jõudlust, avaldavad mõju häirekindlusele), selle ehitamine võtab kaua aega ja seda mõjutavad geograafilised tingimused.