ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणाली की मूल अवधारणा, संरचना और विशेषताएं

ऑप्टिकल फाइबर संचार की मूल अवधारणा.

एक ऑप्टिकल फाइबर एक ढांकता हुआ ऑप्टिकल वेवगाइड है, एक वेवगाइड संरचना जो प्रकाश को अवरुद्ध करती है और अक्षीय दिशा में प्रकाश का प्रसार करती है।

क्वार्ट्ज़ ग्लास, सिंथेटिक रेज़िन आदि से बना बहुत महीन फ़ाइबर।

सिंगल मोड फाइबर: कोर 8-10um, क्लैडिंग 125um

मल्टीमोड फाइबर: कोर 51um, क्लैडिंग 125um

ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करके ऑप्टिकल सिग्नल प्रसारित करने की संचार विधि को ऑप्टिकल फाइबर संचार कहा जाता है।

प्रकाश तरंगें विद्युत चुम्बकीय तरंगों की श्रेणी में आती हैं।

दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य सीमा 390-760 एनएम है, 760 एनएम से बड़ा भाग अवरक्त प्रकाश है, और 390 एनएम से छोटा भाग पराबैंगनी प्रकाश है।

लाइट वेव वर्किंग विंडो (तीन संचार विंडो):

फ़ाइबर-ऑप्टिक संचार में उपयोग की जाने वाली तरंग दैर्ध्य सीमा निकट-अवरक्त क्षेत्र में होती है

लघु-तरंग दैर्ध्य क्षेत्र (दृश्य प्रकाश, जो नग्न आंखों से नारंगी प्रकाश होता है) 850nm नारंगी प्रकाश

दीर्घ तरंग दैर्ध्य क्षेत्र (अदृश्य प्रकाश क्षेत्र) 1310 एनएम (सैद्धांतिक न्यूनतम फैलाव बिंदु), 1550 एनएम (सैद्धांतिक न्यूनतम क्षीणन बिंदु)

फाइबर संरचना और वर्गीकरण

1. फाइबर की संरचना

आदर्श फाइबर संरचना: कोर, क्लैडिंग, कोटिंग, जैकेट।

कोर और क्लैडिंग क्वार्ट्ज सामग्री से बने होते हैं, और यांत्रिक गुण अपेक्षाकृत नाजुक होते हैं और तोड़ने में आसान होते हैं। इसलिए, कोटिंग परत की दो परतें, एक राल प्रकार और नायलॉन प्रकार की एक परत आम तौर पर जोड़ी जाती है, ताकि फाइबर का लचीला प्रदर्शन परियोजना की व्यावहारिक अनुप्रयोग आवश्यकताओं तक पहुंच सके।

2.ऑप्टिकल फाइबर का वर्गीकरण

(1) फाइबर को फाइबर के क्रॉस सेक्शन के अपवर्तक सूचकांक वितरण के अनुसार विभाजित किया गया है: इसे एक चरण प्रकार के फाइबर (समान फाइबर) और एक ग्रेडेड फाइबर (गैर-समान फाइबर) में विभाजित किया गया है।

मान लें कि कोर का अपवर्तनांक n1 है और क्लैडिंग का अपवर्तनांक n2 है।

कोर को लंबी दूरी तक प्रकाश संचारित करने में सक्षम बनाने के लिए, ऑप्टिकल फाइबर के निर्माण के लिए आवश्यक शर्त n1>n2 है

एक समान फाइबर का अपवर्तक सूचकांक वितरण एक स्थिरांक है

गैर-समान फाइबर का अपवर्तक सूचकांक वितरण कानून:

उनमें से, △ - सापेक्ष अपवर्तक सूचकांक अंतर

Α-अपवर्तक सूचकांक, α=∞-चरण-प्रकार अपवर्तक सूचकांक वितरण फाइबर, α=2-वर्ग-नियम अपवर्तक सूचकांक वितरण फाइबर (एक वर्गीकृत फाइबर)। इस फाइबर की तुलना अन्य श्रेणीबद्ध फाइबर से की जाती है। मोड फैलाव न्यूनतम इष्टतम।

(1) कोर में प्रसारित मोड की संख्या के अनुसार: मल्टीमोड फाइबर और सिंगल मोड फाइबर में विभाजित

यहां पैटर्न एक ऑप्टिकल फाइबर में प्रसारित प्रकाश के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के वितरण को संदर्भित करता है। विभिन्न फ़ील्ड वितरण एक अलग मोड हैं।

सिंगल मोड (फाइबर में केवल एक मोड प्रसारित होता है), मल्टीमोड (फाइबर में एक साथ कई मोड प्रसारित होते हैं)

वर्तमान में, ट्रांसमिशन दर पर बढ़ती आवश्यकताओं और ट्रांसमिशन की बढ़ती संख्या के कारण, महानगरीय क्षेत्र नेटवर्क उच्च गति और बड़ी क्षमता की दिशा में विकसित हो रहा है, इसलिए उनमें से अधिकांश सिंगल मोड स्टेप्ड फाइबर हैं। (स्वयं की ट्रांसमिशन विशेषताएँ मल्टीमोड फाइबर से बेहतर हैं)

(2) ऑप्टिकल फाइबर के लक्षण:

①ऑप्टिकल फाइबर की हानि विशेषताएँ: प्रकाश तरंगें ऑप्टिकल फाइबर में संचारित होती हैं, और संचरण दूरी बढ़ने पर ऑप्टिकल शक्ति धीरे-धीरे कम हो जाती है।

फाइबर हानि के कारणों में शामिल हैं: युग्मन हानि, अवशोषण हानि, बिखराव हानि, और झुकने वाले विकिरण हानि।

कपलिंग हानि फाइबर और डिवाइस के बीच युग्मन के कारण होने वाली हानि है।

अवशोषण हानियाँ फाइबर सामग्री और अशुद्धियों द्वारा प्रकाश ऊर्जा के अवशोषण के कारण होती हैं।

प्रकीर्णन हानि को रेले प्रकीर्णन (अपवर्तक सूचकांक गैर-एकरूपता) और वेवगाइड प्रकीर्णन (सामग्री असमानता) में विभाजित किया गया है।

झुकने वाली विकिरण हानि फाइबर के झुकने के कारण होने वाली हानि है जो फाइबर के झुकने के कारण होने वाले विकिरण मोड की ओर ले जाती है।

②ऑप्टिकल फाइबर की फैलाव विशेषताएं: ऑप्टिकल फाइबर द्वारा प्रेषित सिग्नल में विभिन्न आवृत्ति घटकों में अलग-अलग संचरण गति होती है, और टर्मिनल तक पहुंचने पर सिग्नल पल्स चौड़ीकरण के कारण होने वाली विकृति की भौतिक घटना को फैलाव कहा जाता है।

फैलाव को मोडल फैलाव, सामग्री फैलाव और वेवगाइड फैलाव में विभाजित किया गया है।

ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणालियों के बुनियादी घटक

भाग भेजें:

इलेक्ट्रिक ट्रांसमीटर (इलेक्ट्रिकल टर्मिनल) द्वारा पल्स मॉड्यूलेशन सिग्नल आउटपुट ऑप्टिकल ट्रांसमीटर (प्रोग्राम-नियंत्रित द्वारा भेजा गया सिग्नल) को भेजा जाता हैबदलनासंसाधित किया जाता है, तरंगरूप को आकार दिया जाता है, पैटर्न के व्युत्क्रम को एक उपयुक्त विद्युत संकेत में बदल दिया जाता है और ऑप्टिकल ट्रांसमीटर को भेज दिया जाता है)

एक ऑप्टिकल ट्रांसमीटर की प्राथमिक भूमिका एक विद्युत सिग्नल को एक ऑप्टिकल सिग्नल में परिवर्तित करना है जो फाइबर से जुड़ा होता है।

प्राप्त करने वाला भाग:

ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से प्रेषित ऑप्टिकल संकेतों को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करना

विद्युत सिग्नल के प्रसंस्करण को मूल पल्स मॉड्यूलेटेड सिग्नल में पुनर्स्थापित किया जाता है और विद्युत टर्मिनल पर भेजा जाता है (ऑप्टिकल रिसीवर द्वारा भेजे गए विद्युत सिग्नल को संसाधित किया जाता है, तरंग को आकार दिया जाता है, पैटर्न का उलटा उलटा किया जाता है ... उपयुक्त विद्युत संकेत है प्रोग्रामयोग्य पर वापस भेजा गयाबदलना)

ट्रांसमिशन भाग:

एकल-मोड फाइबर, ऑप्टिकल पुनरावर्तक (विद्युत पुनर्योजी पुनरावर्तक (ऑप्टिकल-इलेक्ट्रिक-ऑप्टिकल रूपांतरण प्रवर्धन, संचरण विलंब बड़ा होगा, पल्स निर्णय सर्किट का उपयोग तरंग और समय को आकार देने के लिए किया जाएगा), एर्बियम-डॉप्ड फाइबर एम्पलीफायर (प्रवर्धन को पूरा करता है) ऑप्टिकल स्तर पर, बिना तरंग आकार के)

(1) ऑप्टिकल ट्रांसमीटर: यह एक ऑप्टिकल ट्रांसीवर है जो इलेक्ट्रिक/ऑप्टिकल रूपांतरण का एहसास कराता है। इसमें एक प्रकाश स्रोत, एक ड्राइवर और एक मॉड्यूलेटर होता है। इसका कार्य इलेक्ट्रिक मशीन से प्रकाश तरंग को प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित प्रकाश तरंग में मॉड्यूलेट करना है ताकि एक मंद तरंग बन जाए, और फिर ट्रांसमिशन के लिए मॉड्यूलेटेड ऑप्टिकल सिग्नल को ऑप्टिकल फाइबर या ऑप्टिकल केबल से जोड़ा जाए।

(2) ऑप्टिकल रिसीवर: एक ऑप्टिकल ट्रांसीवर है जो ऑप्टिकल/इलेक्ट्रिकल रूपांतरण का एहसास करता है। उपयोगिता मॉडल एक प्रकाश का पता लगाने वाले सर्किट और एक ऑप्टिकल एम्पलीफायर से बना है, और इसका कार्य ऑप्टिकल फाइबर या ऑप्टिकल केबल द्वारा प्रेषित ऑप्टिकल सिग्नल को ऑप्टिकल डिटेक्टर द्वारा विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करना है, और फिर कमजोर विद्युत सिग्नल को बढ़ाना है एम्प्लीफाइंग सर्किट के माध्यम से सिग्नल को भेजे जाने के लिए पर्याप्त स्तर। विद्युत मशीन का रिसिविंग सिरा जाता है।

(3) फाइबर/केबल: फाइबर या केबल प्रकाश के संचरण पथ का निर्माण करता है। इसका कार्य सूचना प्रसारित करने के कार्य को पूरा करने के लिए ऑप्टिकल फाइबर या ऑप्टिकल केबल के माध्यम से लंबी दूरी के ट्रांसमिशन के बाद ट्रांसमिटिंग सिरे द्वारा भेजे गए मंद सिग्नल को प्राप्तकर्ता सिरे के ऑप्टिकल डिटेक्टर तक पहुंचाना है।

(4) ऑप्टिकल रिपीटर: इसमें एक फोटोडिटेक्टर, एक प्रकाश स्रोत और एक निर्णय पुनर्जनन सर्किट होता है। इसके दो कार्य हैं: एक है ऑप्टिकल फाइबर में प्रसारित ऑप्टिकल सिग्नल के क्षीणन की भरपाई करना; दूसरा तरंगरूप विरूपण की नाड़ी को आकार देना है।

(5) निष्क्रिय घटक जैसे फाइबर ऑप्टिक कनेक्टर, कप्लर्स (अलग से बिजली की आपूर्ति करने की आवश्यकता नहीं है, लेकिन डिवाइस अभी भी हानिपूर्ण है): क्योंकि फाइबर या केबल की लंबाई फाइबर ड्राइंग प्रक्रिया और केबल निर्माण स्थितियों द्वारा सीमित है, और फाइबर की लंबाई भी सीमित है (जैसे 2 किमी)। इसलिए, एक समस्या यह हो सकती है कि एक ऑप्टिकल फाइबर लाइन में कई ऑप्टिकल फाइबर जुड़े हुए हैं। इसलिए, ऑप्टिकल फाइबर के बीच संबंध, ऑप्टिकल फाइबर और ऑप्टिकल ट्रांसीवर का कनेक्शन और युग्मन, और ऑप्टिकल कनेक्टर और कप्लर्स जैसे निष्क्रिय घटकों का उपयोग अपरिहार्य है।

ऑप्टिकल फाइबर संचार की श्रेष्ठता

ट्रांसमिशन बैंडविड्थ, बड़ी संचार क्षमता

कम संचरण हानि और बड़ी रिले दूरी

मजबूत विद्युत-चुंबकीय हस्तक्षेप

(वायरलेस से परे: वायरलेस सिग्नल के कई प्रभाव होते हैं, मल्टीपाथ लाभ, छाया प्रभाव, रेले फेडिंग, डॉपलर प्रभाव

समाक्षीय केबल की तुलना में: ऑप्टिकल सिग्नल समाक्षीय केबल से बड़ा होता है और इसमें अच्छी गोपनीयता होती है)

प्रकाश तरंग की आवृत्ति बहुत अधिक होती है, अन्य विद्युत चुम्बकीय तरंगों की तुलना में, हस्तक्षेप छोटा होता है।

ऑप्टिकल केबल के नुकसान: खराब यांत्रिक गुण, तोड़ना आसान, (यांत्रिक प्रदर्शन में सुधार, हस्तक्षेप प्रतिरोध पर प्रभाव पड़ेगा), इसे बनाने में लंबा समय लगता है, और भौगोलिक परिस्थितियों से प्रभावित होता है।