ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन का विश्वकोश

फाइबर ऑप्टिक संचार के लाभ:

● बड़ी संचार क्षमता

● लंबी रिले दूरी

● कोई विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप नहीं

● समृद्ध संसाधन

● हल्का वजन और छोटा आकार

ऑप्टिकल संचार का एक संक्षिप्त इतिहास

2000 से भी अधिक वर्ष पहले, बीकन-रोशनी, सेमाफोर

1880, ऑप्टिकल टेलीफोन-वायरलेस ऑप्टिकल संचार

1970, फाइबर ऑप्टिक संचार

● 1966 में, "ऑप्टिकल फाइबर के जनक", डॉ. गाओ योंग ने पहली बार ऑप्टिकल फाइबर संचार का विचार प्रस्तावित किया।

● 1970 में बेल यान इंस्टीट्यूट के लिन यानक्सिओनग ने एक सेमीकंडक्टर लेजर बनाया था जो कमरे के तापमान पर लगातार काम कर सकता था।

● 1970 में, कॉर्निंग के कैप्रोन ने 20dB/km फाइबर का नुकसान किया।

● 1977 में, शिकागो की 45Mb/s की पहली व्यावसायिक लाइन।

विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम

संचार बैंड प्रभाग और संबंधित ट्रांसमिशन मीडिया

प्रकाश का अपवर्तन/परावर्तन एवं पूर्ण परावर्तन

क्योंकि प्रकाश अलग-अलग पदार्थों में अलग-अलग तरीके से यात्रा करता है, जब प्रकाश एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ में उत्सर्जित होता है, तो दो पदार्थों के बीच इंटरफेस पर अपवर्तन और प्रतिबिंब होता है। इसके अलावा, अपवर्तित प्रकाश का कोण आपतित प्रकाश के कोण के साथ बदलता रहता है। जब आपतित प्रकाश का कोण एक निश्चित कोण तक पहुंचता है या उससे अधिक हो जाता है, तो अपवर्तित प्रकाश गायब हो जाएगा, और सभी आपतित प्रकाश वापस परावर्तित हो जाएगा। यह प्रकाश का पूर्ण परावर्तन है। विभिन्न सामग्रियों में प्रकाश की समान तरंग दैर्ध्य के लिए अलग-अलग अपवर्तन कोण होते हैं (अर्थात, विभिन्न सामग्रियों में अलग-अलग अपवर्तक सूचकांक होते हैं), और एक ही सामग्री में प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य के लिए अलग-अलग अपवर्तन कोण होते हैं। ऑप्टिकल फाइबर संचार उपरोक्त सिद्धांतों पर आधारित है।

परावर्तन वितरण: ऑप्टिकल सामग्री को चिह्नित करने के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर अपवर्तक सूचकांक है, जिसे एन द्वारा दर्शाया जाता है। निर्वात में प्रकाश सी की गति और सामग्री में प्रकाश वी की गति का अनुपात सामग्री का अपवर्तक सूचकांक है।

एन = सी/वी

ऑप्टिकल फाइबर संचार के लिए क्वार्ट्ज ग्लास का अपवर्तनांक लगभग 1.5 है।

फाइबर संरचना

फाइबर रहित फाइबर को आम तौर पर तीन परतों में विभाजित किया जाता है:

पहली परत: केंद्र उच्च अपवर्तक सूचकांक ग्लास कोर (कोर व्यास आम तौर पर 9-10 हैμमी, (एकल मोड) 50 या 62.5 (मल्टीमोड)।

दूसरी परत: बीच में कम अपवर्तक सूचकांक सिलिका ग्लास क्लैडिंग है (व्यास आम तौर पर 125 है)μएम)।

तीसरी परत: सबसे बाहरी परत सुदृढीकरण के लिए एक राल कोटिंग है।

1) कोर: उच्च अपवर्तक सूचकांक, प्रकाश संचारित करने के लिए उपयोग किया जाता है;

2) क्लैडिंग कोटिंग: कम अपवर्तक सूचकांक, कोर के साथ कुल प्रतिबिंब स्थिति बनाता है;

3) सुरक्षात्मक जैकेट: इसमें उच्च शक्ति होती है और ऑप्टिकल फाइबर की सुरक्षा के लिए बड़े प्रभावों का सामना कर सकती है।

3 मिमी ऑप्टिकल केबल: नारंगी, एमएम, मल्टी-मोड; पीला, एसएम, सिंगल-मोड

फाइबर का आकार

बाहरी व्यास आम तौर पर 125um (औसतन 100um प्रति बाल) होता है

आंतरिक व्यास: एकल मोड 9um; मल्टीमोड 50 / 62.5um

संख्यात्मक एपर्चर

ऑप्टिकल फाइबर के अंतिम चेहरे पर आपतित सभी प्रकाश को ऑप्टिकल फाइबर द्वारा प्रसारित नहीं किया जा सकता है, बल्कि केवल कोणों की एक निश्चित सीमा के भीतर आपतित प्रकाश को प्रसारित किया जा सकता है। इस कोण को फाइबर का संख्यात्मक छिद्र कहा जाता है। ऑप्टिकल फाइबर का एक बड़ा संख्यात्मक एपर्चर ऑप्टिकल फाइबर की डॉकिंग के लिए फायदेमंद है। विभिन्न निर्माताओं के अलग-अलग संख्यात्मक एपर्चर होते हैं।

फाइबर का प्रकार

ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश के संचरण मोड के अनुसार, इसे इसमें विभाजित किया जा सकता है:

मल्टी-मोड (संक्षिप्त नाम: एमएम); सिंगल-मोड (संक्षिप्त नाम: एसएम)

मल्टीमोड फाइबर: केंद्रीय ग्लास कोर मोटा (50 या 62.5) हैμएम) और कई मोड में प्रकाश संचारित कर सकता है। हालाँकि, इसका अंतर-मोड फैलाव बड़ा है, जो डिजिटल सिग्नल संचारित करने की आवृत्ति को सीमित करता है, और बढ़ती दूरी के साथ यह और अधिक गंभीर हो जाएगा।उदाहरण के लिए: 600MB/KM फाइबर में 2KM पर केवल 300MB बैंडविड्थ है। इसलिए, मल्टी-मोड फाइबर की ट्रांसमिशन दूरी अपेक्षाकृत कम है, आमतौर पर केवल कुछ किलोमीटर।

सिंगल-मोड फाइबर: केंद्रीय ग्लास कोर अपेक्षाकृत पतला होता है (कोर व्यास आम तौर पर 9 या 10 होता हैμमी), और केवल एक मोड में प्रकाश संचारित कर सकता है। दरअसल, यह एक तरह का स्टेप-टाइप ऑप्टिकल फाइबर है, लेकिन कोर का व्यास बहुत छोटा होता है। सिद्धांत रूप में, केवल एकल प्रसार पथ के सीधे प्रकाश को फाइबर में प्रवेश करने और फाइबर कोर में सीधे फैलने की अनुमति है। फाइबर नाड़ी मुश्किल से फैली हुई है।इसलिए, इसका अंतर-मोड फैलाव छोटा है और दूरस्थ संचार के लिए उपयुक्त है, लेकिन इसका रंगीन फैलाव एक प्रमुख भूमिका निभाता है। इस तरह, सिंगल-मोड फाइबर में प्रकाश स्रोत की वर्णक्रमीय चौड़ाई और स्थिरता के लिए उच्च आवश्यकताएं होती हैं, यानी वर्णक्रमीय चौड़ाई संकीर्ण होती है और स्थिरता अच्छी होती है। .

ऑप्टिकल फाइबर का वर्गीकरण

सामग्री द्वारा:

ग्लास फाइबर: कोर और क्लैडिंग ग्लास से बने होते हैं, जिसमें कम नुकसान, लंबी संचरण दूरी और उच्च लागत होती है;

रबर से ढके सिलिकॉन ऑप्टिकल फाइबर: कोर ग्लास है और क्लैडिंग प्लास्टिक है, जिसमें ग्लास फाइबर के समान विशेषताएं और कम लागत है;

प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर: कोर और क्लैडिंग दोनों प्लास्टिक हैं, जिनमें बड़ी हानि, कम संचरण दूरी और कम कीमत है। अधिकतर घरेलू उपकरणों, ऑडियो और कम दूरी की छवि ट्रांसमिशन के लिए उपयोग किया जाता है।

इष्टतम संचरण आवृत्ति विंडो के अनुसार: पारंपरिक एकल-मोड फाइबर और फैलाव-स्थानांतरित एकल-मोड फाइबर।

पारंपरिक प्रकार: ऑप्टिकल फाइबर प्रोडक्शन हाउस प्रकाश की एकल तरंग दैर्ध्य, जैसे 1300nm पर ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन आवृत्ति को अनुकूलित करता है।

फैलाव-स्थानांतरित प्रकार: फाइबर ऑप्टिक्स निर्माता प्रकाश की दो तरंग दैर्ध्य पर फाइबर ट्रांसमिशन आवृत्ति को अनुकूलित करता है, जैसे: 1300nm और 1550nm।

अचानक परिवर्तन: ग्लास क्लैडिंग के लिए फाइबर कोर का अपवर्तक सूचकांक अचानक होता है। इसमें कम लागत और उच्च अंतर-मोड फैलाव है। औद्योगिक नियंत्रण जैसे कम दूरी की कम गति वाले संचार के लिए उपयुक्त। हालाँकि, एकल-मोड फाइबर छोटे अंतर-मोड फैलाव के कारण उत्परिवर्तन प्रकार का उपयोग करता है।

ग्रेडिएंट फाइबर: ग्लास क्लैडिंग के लिए फाइबर कोर का अपवर्तक सूचकांक धीरे-धीरे कम हो जाता है, जिससे उच्च-मोड प्रकाश को साइनसॉइडल रूप में फैलने की अनुमति मिलती है, जो मोड के बीच फैलाव को कम कर सकता है, फाइबर बैंडविड्थ बढ़ा सकता है और ट्रांसमिशन दूरी बढ़ा सकता है, लेकिन लागत है उच्च मोड फ़ाइबर अधिकतर श्रेणीबद्ध फ़ाइबर होता है।

सामान्य फाइबर विशिष्टताएँ

फाइबर का आकार:

1) सिंगल मोड कोर व्यास: 9/125μमी, 10/125μm

2) बाहरी आवरण व्यास (2डी) = 125μm

3) बाहरी कोटिंग व्यास = 250μm

4) बेनी: 300μm

5) मल्टीमोड: 50/125μमी, यूरोपीय मानक; 62.5/125μमी, अमेरिकी मानक

6) औद्योगिक, चिकित्सा और कम गति वाले नेटवर्क: 100/140μमी, 200/230μm

7) प्लास्टिक: 98/1000μमी, ऑटोमोबाइल नियंत्रण के लिए उपयोग किया जाता है

फाइबर क्षीणन

फाइबर क्षीणन का कारण बनने वाले मुख्य कारक हैं: आंतरिक, झुकना, निचोड़ना, अशुद्धियाँ, असमानता और बट।

आंतरिक: यह ऑप्टिकल फाइबर का अंतर्निहित नुकसान है, जिसमें शामिल हैं: रेले स्कैटरिंग, आंतरिक अवशोषण, आदि।

मोड़ना: जब फाइबर मुड़ता है, तो फाइबर के हिस्से में प्रकाश बिखरने के कारण नष्ट हो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप हानि होगी।

निचोड़ना: निचोड़ने पर रेशे के थोड़ा झुकने से होने वाली हानि।

अशुद्धियाँ: ऑप्टिकल फाइबर में अशुद्धियाँ फाइबर में संचारित प्रकाश को अवशोषित और बिखेरती हैं, जिससे नुकसान होता है।

गैर-समान: फाइबर सामग्री के असमान अपवर्तक सूचकांक के कारण होने वाली हानि।

डॉकिंग: फाइबर डॉकिंग के दौरान उत्पन्न हानि, जैसे: विभिन्न अक्ष (एकल-मोड फाइबर समाक्षीयता आवश्यकता 0.8 से कम है)μएम), अंतिम चेहरा अक्ष के लंबवत नहीं है, अंतिम चेहरा असमान है, बट कोर व्यास मेल नहीं खाता है, और स्प्लिसिंग गुणवत्ता खराब है।

ऑप्टिकल केबल का प्रकार

1) बिछाने के तरीकों के अनुसार: स्व-सहायक ओवरहेड ऑप्टिकल केबल, पाइपलाइन ऑप्टिकल केबल, बख्तरबंद दफन ऑप्टिकल केबल और पनडुब्बी ऑप्टिकल केबल।

2) ऑप्टिकल केबल की संरचना के अनुसार, बंडल ट्यूब ऑप्टिकल केबल, लेयर ट्विस्टेड ऑप्टिकल केबल, टाइट-होल्ड ऑप्टिकल केबल, रिबन ऑप्टिकल केबल, नॉन-मेटल ऑप्टिकल केबल और ब्रांचेबल ऑप्टिकल केबल हैं।

3) उद्देश्य के अनुसार: लंबी दूरी के संचार के लिए ऑप्टिकल केबल, कम दूरी के लिए आउटडोर ऑप्टिकल केबल, हाइब्रिड ऑप्टिकल केबल और इमारतों के लिए ऑप्टिकल केबल।

ऑप्टिकल केबलों का कनेक्शन और समाप्ति

ऑप्टिकल केबलों का कनेक्शन और समाप्ति बुनियादी कौशल हैं जिनमें ऑप्टिकल केबल रखरखाव कर्मियों को महारत हासिल करनी चाहिए।

ऑप्टिकल फाइबर कनेक्शन प्रौद्योगिकी का वर्गीकरण:

1) ऑप्टिकल फाइबर की कनेक्शन तकनीक और ऑप्टिकल केबल की कनेक्शन तकनीक दो भाग हैं।

2) ऑप्टिकल केबल का अंत ऑप्टिकल केबल के कनेक्शन के समान है, सिवाय इसके कि विभिन्न कनेक्टर सामग्रियों के कारण ऑपरेशन अलग होना चाहिए।

फाइबर कनेक्शन का प्रकार

फाइबर ऑप्टिक केबल कनेक्शन को आम तौर पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:

1) ऑप्टिकल फाइबर का निश्चित कनेक्शन (आमतौर पर डेड कनेक्टर के रूप में जाना जाता है)। आम तौर पर ऑप्टिकल फाइबर फ़्यूज़न स्पाइसर का उपयोग करें; ऑप्टिकल केबल के सीधे हेड के लिए उपयोग किया जाता है।

2) ऑप्टिकल फाइबर का सक्रिय कनेक्टर (आमतौर पर लाइव कनेक्टर के रूप में जाना जाता है)। हटाने योग्य कनेक्टर्स (आमतौर पर ढीले जोड़ों के रूप में जाने जाते हैं) का उपयोग करें। फाइबर जम्पर, उपकरण कनेक्शन आदि के लिए।

ऑप्टिकल फाइबर के अंतिम चेहरे की अपूर्णता और ऑप्टिकल फाइबर के अंतिम चेहरे पर दबाव की गैर-एकरूपता के कारण, एक डिस्चार्ज द्वारा ऑप्टिकल फाइबर का विभाजन नुकसान अभी भी अपेक्षाकृत बड़ा है, और माध्यमिक निर्वहन संलयन विधि अब प्रयोग किया जाता है. सबसे पहले, फाइबर के अंतिम चेहरे को पहले से गरम करें और डिस्चार्ज करें, अंतिम चेहरे को आकार दें, धूल और मलबे को हटा दें, और पहले से गरम करके फाइबर के अंतिम दबाव को एक समान बनाएं।

ऑप्टिकल फाइबर कनेक्शन हानि के लिए निगरानी विधि

फाइबर कनेक्शन हानि की निगरानी के लिए तीन तरीके हैं:

1. स्पाइसर पर निगरानी रखें।

2. प्रकाश स्रोत और ऑप्टिकल पावर मीटर की निगरानी।

3.ओटीडीआर माप विधि

ऑप्टिकल फाइबर कनेक्शन की संचालन विधि

ऑप्टिकल फाइबर कनेक्शन संचालन को आम तौर पर इसमें विभाजित किया गया है:

1. फाइबर के अंतिम चेहरों की हैंडलिंग।

2. ऑप्टिकल फाइबर का कनेक्शन इंस्टालेशन.

3. ऑप्टिकल फाइबर का विभाजन।

4. ऑप्टिकल फाइबर कनेक्टर्स की सुरक्षा।

5. शेष फाइबर ट्रे के लिए पांच चरण हैं।

आम तौर पर, संपूर्ण ऑप्टिकल केबल का कनेक्शन निम्नलिखित चरणों के अनुसार किया जाता है:

चरण 1: बहुत अच्छी लंबाई, ऑप्टिकल केबल को खोलें और हटा दें, केबल शीथ को हटा दें

चरण 2: ऑप्टिकल केबल में पेट्रोलियम भरने वाले पेस्ट को साफ करें और हटा दें।

चरण 3: फाइबर को बंडल करें।

चरण 4: फ़ाइबर कोर की संख्या की जाँच करें, फ़ाइबर युग्मन करें और जाँचें कि फ़ाइबर रंग लेबल सही हैं या नहीं।

चरण 5: हृदय संबंध को मजबूत करें;

चरण 6: विभिन्न सहायक लाइन जोड़े, जिनमें बिजनेस लाइन जोड़े, नियंत्रण लाइन जोड़े, परिरक्षित ग्राउंड लाइनें आदि शामिल हैं (यदि उपर्युक्त लाइन जोड़े उपलब्ध हैं।

चरण 7: फाइबर कनेक्ट करें।

चरण 8: ऑप्टिकल फाइबर कनेक्टर को सुरक्षित रखें;

चरण 9: शेष फाइबर का इन्वेंट्री भंडारण;

चरण 10: ऑप्टिकल केबल जैकेट का कनेक्शन पूरा करें;

चरण 11: फाइबर ऑप्टिक कनेक्टर्स की सुरक्षा

फाइबर हानि

1310 एनएम: 0.35 ~ 0.5 डीबी/किमी

1550 एनएम: 0.2 ~ 0.3 डीबी/किमी

850 एनएम: 2.3 से 3.4 डीबी/किमी

ऑप्टिकल फाइबर फ़्यूज़न बिंदु हानि: 0.08dB/बिंदु

फ़ाइबर स्प्लिसिंग पॉइंट 1 पॉइंट / 2 किमी

सामान्य फ़ाइबर संज्ञा

1) क्षीणन

क्षीणन: ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश संचारित होने पर ऊर्जा हानि, एकल-मोड फाइबर 1310 एनएम 0.4 ~ 0.6 डीबी / किमी, 1550 एनएम 0.2 ~ 0.3 डीबी / किमी; प्लास्टिक मल्टीमोड फाइबर 300dB/किमी

2) फैलाव

फैलाव: फाइबर के साथ एक निश्चित दूरी तय करने के बाद प्रकाश दालों की बैंडविड्थ बढ़ जाती है। यह संचरण दर को सीमित करने वाला मुख्य कारक है।

अंतर-मोड फैलाव: केवल मल्टीमोड फाइबर में होता है, क्योंकि प्रकाश के विभिन्न तरीके अलग-अलग पथों पर यात्रा करते हैं।

सामग्री का फैलाव: प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य अलग-अलग गति से यात्रा करती हैं।

वेवगाइड फैलाव: ऐसा इसलिए होता है क्योंकि प्रकाश ऊर्जा कोर और क्लैडिंग के माध्यम से यात्रा करते समय थोड़ी अलग गति से यात्रा करती है। सिंगल-मोड फाइबर में फाइबर की आंतरिक संरचना को बदलकर फाइबर के फैलाव को बदलना बहुत महत्वपूर्ण है।

फाइबर प्रकार

G.652 शून्य फैलाव बिंदु लगभग 1300nm है

G.653 शून्य फैलाव बिंदु लगभग 1550nm है

G.654 नकारात्मक फैलाव फाइबर

G.655 फैलाव-स्थानांतरित फाइबर

पूर्ण तरंग फाइबर

3) बिखराव

प्रकाश की अपूर्ण बुनियादी संरचना के कारण, प्रकाश ऊर्जा की हानि होती है, और इस समय प्रकाश के संचरण में अच्छी दिशा नहीं रह जाती है।

फाइबर ऑप्टिक प्रणाली का बुनियादी ज्ञान

बुनियादी फाइबर ऑप्टिक प्रणाली की वास्तुकला और कार्यों का परिचय:

1. भेजने वाली इकाई: विद्युत संकेतों को ऑप्टिकल संकेतों में परिवर्तित करती है;

2. ट्रांसमिशन यूनिट: ऑप्टिकल सिग्नल ले जाने वाला एक माध्यम;

3. प्राप्तकर्ता इकाई: ऑप्टिकल सिग्नल प्राप्त करती है और उन्हें विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करती है;

4. डिवाइस को कनेक्ट करें: ऑप्टिकल फाइबर को प्रकाश स्रोत, प्रकाश पहचान और अन्य ऑप्टिकल फाइबर से कनेक्ट करें।

सामान्य कनेक्टर प्रकार

कनेक्टर अंत मुख प्रकार

कपलर

मुख्य कार्य ऑप्टिकल सिग्नल वितरित करना है। महत्वपूर्ण अनुप्रयोग ऑप्टिकल फाइबर नेटवर्क में हैं, विशेष रूप से स्थानीय क्षेत्र नेटवर्क में और तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग उपकरणों में।

बुनियादी संरचना

कपलर एक द्विदिशात्मक निष्क्रिय उपकरण है। मूल रूप वृक्ष और तारा हैं। युग्मक विभाजक से मेल खाता है।

डब्ल्यूडीएम

डब्ल्यूडीएम—वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सर एक ऑप्टिकल फाइबर में कई ऑप्टिकल सिग्नल प्रसारित करता है। इन ऑप्टिकल सिग्नलों की अलग-अलग आवृत्तियाँ और अलग-अलग रंग होते हैं। WDM मल्टीप्लेक्सर को एक ही ऑप्टिकल फाइबर में कई ऑप्टिकल सिग्नलों को जोड़ना है; डिमल्टीप्लेक्सिंग मल्टीप्लेक्सर का काम एक ऑप्टिकल फाइबर से कई ऑप्टिकल सिग्नलों को अलग करना है।

तरंग दैर्ध्य प्रभाग मल्टीप्लेक्सर (लीजेंड)

डिजिटल सिस्टम में दालों की परिभाषा:

1. आयाम: पल्स की ऊंचाई फाइबर ऑप्टिक प्रणाली में ऑप्टिकल पावर ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करती है।

2. वृद्धि का समय: पल्स को अधिकतम आयाम के 10% से 90% तक बढ़ने के लिए आवश्यक समय।

3. पतन का समय: नाड़ी के आयाम के 90% से 10% तक गिरने के लिए आवश्यक समय।

4. पल्स चौड़ाई: 50% आयाम स्थिति पर पल्स की चौड़ाई, समय में व्यक्त की गई।

5. चक्र: पल्स विशिष्ट समय एक चक्र को पूरा करने के लिए आवश्यक कार्य समय है।

6. विलुप्ति अनुपात: 1 सिग्नल लाइट पावर और 0 सिग्नल लाइट पावर का अनुपात।

ऑप्टिकल फाइबर संचार में सामान्य इकाइयों की परिभाषा:

1.डीबी = 10 लॉग10 (पाउट/पिन)

पाउट: आउटपुट पावर; पिन: इनपुट पावर

2. dBm = 10 log10 (P/1mw), जो संचार इंजीनियरिंग में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली इकाई है; यह आमतौर पर संदर्भ के रूप में 1 मिलीवाट के साथ ऑप्टिकल शक्ति का प्रतिनिधित्व करता है;

उदाहरण:-10dBm का मतलब है कि ऑप्टिकल पावर 100uw के बराबर है।

3.डीबीयू = 10 लॉग10 (पी/1यूडब्ल्यू)