Օպտիկական մանրաթելերի փոխանցման հանրագիտարան

Օպտիկամանրաթելային կապի առավելությունները.

● Հաղորդակցման մեծ հզորություն

● Ռելեի երկար հեռավորություն

● Էլեկտրամագնիսական միջամտություն չկա

● Հարուստ ռեսուրսներ

● Թեթև քաշ և փոքր չափսեր

Օպտիկական հաղորդակցությունների համառոտ պատմություն

Ավելի քան 2000 տարի առաջ փարոս-լույսեր, սեմաֆորներ

1880թ., օպտիկական հեռախոս-անլար օպտիկական կապ

1970թ., օպտիկամանրաթելային կապեր

● 1966 թվականին «Օպտիկական մանրաթելերի հայրը», դոկտոր Գաո Յոնգը առաջին անգամ առաջարկեց օպտիկամանրաթելային կապի գաղափարը:

● 1970 թվականին Բել Յանի ինստիտուտի Lin Yanxiong-ը կիսահաղորդչային լազեր էր, որը կարող էր անընդհատ աշխատել սենյակային ջերմաստիճանում:

● 1970 թվականին Corning-ի Kapron-ը 20 դԲ/կմ մանրաթելերի կորուստ է ունեցել:

● 1977 թվականին Չիկագոյի առաջին կոմերցիոն գիծը 45 Մբ/վրկ:

Էլեկտրամագնիսական սպեկտր

Հաղորդակցման տիրույթի բաժանում և համապատասխան հաղորդման կրիչ

Լույսի բեկում / արտացոլում և ընդհանուր արտացոլում

Քանի որ լույսը տարբեր նյութերում տարբեր կերպ է շարժվում, երբ լույսն արտանետվում է մի նյութից մյուսը, բեկումը և արտացոլումը տեղի են ունենում երկու նյութերի միջերեսում: Ավելին, բեկված լույսի անկյունը տատանվում է անկման լույսի անկյան հետ: Երբ անկման լույսի անկյունը հասնում է կամ գերազանցում է որոշակի անկյուն, բեկված լույսը կվերանա, և ամբողջ ընկնող լույսը հետ կարտացոլվի: Սա լույսի ընդհանուր արտացոլումն է: Լույսի նույն ալիքի երկարության համար տարբեր նյութեր ունեն բեկման տարբեր անկյուններ (այսինքն՝ տարբեր նյութեր ունեն բեկման տարբեր ինդեքսներ), իսկ նույն նյութերը տարբեր բեկման անկյուններ ունեն լույսի տարբեր ալիքի երկարությունների համար։ Օպտիկական մանրաթելային հաղորդակցությունը հիմնված է վերը նշված սկզբունքների վրա:

Ռեֆլեկտիվության բաշխում. Օպտիկական նյութերը բնութագրելու կարևոր պարամետրը բեկման ինդեքսն է, որը ներկայացված է N-ով: Վակուումում C լույսի արագության և նյութում լույսի V արագության հարաբերակցությունը նյութի բեկման ինդեքսն է:

N = C / V

Օպտիկական մանրաթելային հաղորդակցության համար քվարցային ապակու բեկման ինդեքսը կազմում է մոտ 1,5:

Մանրաթելային կառուցվածքը

Օպտիկամանրաթելային մանրաթելն ընդհանուր առմամբ բաժանված է երեք շերտերի.

Առաջին շերտը. կենտրոնական բարձր բեկման ինդեքսով ապակե միջուկը (միջուկի տրամագիծը հիմնականում 9-10 էμմ, (մեկ ռեժիմ) 50 կամ 62,5 (մուլտիմոդի):

Երկրորդ շերտը. միջինը ցածր բեկման ինդեքսով սիլիցիումի ապակու երեսպատումն է (տրամագիծը ընդհանուր առմամբ 125 էμմ).

Երրորդ շերտը. ամենաարտաքինը խեժային ծածկույթ է ամրացման համար:

1) միջուկը՝ բարձր բեկման ինդեքս, որն օգտագործվում է լույս փոխանցելու համար.

2) երեսպատման ծածկույթ՝ բեկման ցածր ինդեքս՝ միջուկի հետ ընդհանուր արտացոլման վիճակ ստեղծելով.

3) Պաշտպանիչ բաճկոն. այն ունի բարձր ամրություն և կարող է դիմակայել մեծ հարվածներին՝ օպտիկական մանրաթելերը պաշտպանելու համար:

3 մմ օպտիկական մալուխ՝ նարնջագույն, MM, բազմաֆունկցիոնալ; դեղին, SM, մեկ ռեժիմ

Մանրաթելերի չափը

Արտաքին տրամագիծը սովորաբար 125 մմ է (միջինը 100 մմ մեկ մազի համար)

Ներքին տրամագիծը `մեկ ռեժիմ 9 մմ; մուլտիմոդի 50 / 62,5 um

Թվային բացվածք

Օպտիկական մանրաթելի վերջի երեսին ոչ բոլոր լույսի անկումը կարող է փոխանցվել օպտիկական մանրաթելով, այլ միայն ընկնող լույսը որոշակի տիրույթի անկյուններում: Այս անկյունը կոչվում է մանրաթելի թվային բացվածք: Օպտիկական մանրաթելի ավելի մեծ թվային բացվածքը ձեռնտու է օպտիկական մանրաթելին կցելու համար: Տարբեր արտադրողներ ունեն տարբեր թվային բացվածքներ:

Մանրաթելերի տեսակը

Ըստ օպտիկական մանրաթելում լույսի փոխանցման եղանակի, այն կարելի է բաժանել.

Multi-Mode (կրճատում՝ MM); Single-Mode (կրճատում՝ SM)

Մուլտիմոդի մանրաթել. Կենտրոնական ապակու միջուկն ավելի հաստ է (50 կամ 62.5μմ) և կարող է լույս փոխանցել բազմաթիվ ռեժիմներով: Այնուամենայնիվ, դրա միջռեժիմի ցրումը մեծ է, ինչը սահմանափակում է թվային ազդանշանների հաղորդման հաճախականությունը, և այն ավելի լուրջ կդառնա հեռավորության մեծացման հետ:Օրինակ՝ 600MB/KM օպտիկամանրաթելն ունի ընդամենը 300MB թողունակություն 2KM-ում: Հետևաբար, բազմաֆունկցիոնալ մանրաթելի փոխանցման հեռավորությունը համեմատաբար կարճ է, ընդհանուր առմամբ ընդամենը մի քանի կիլոմետր:

Միաձույլ մանրաթել. Կենտրոնական ապակու միջուկը համեմատաբար բարակ է (միջուկի տրամագիծը սովորաբար 9 կամ 10 էμմ), և կարող է լույս փոխանցել միայն մեկ ռեժիմով: Իրականում դա մի տեսակ քայլ տիպի օպտիկական մանրաթել է, բայց միջուկի տրամագիծը շատ փոքր է։ Տեսականորեն միայն մեկ տարածման ուղու ուղիղ լույսն է թույլատրվում մտնել մանրաթել և տարածվել ուղիղ մանրաթելային միջուկում: Մանրաթելային զարկերակը հազիվ է ձգվում:Հետևաբար, դրա միջռեժիմային ցրումը փոքր է և հարմար է հեռահաղորդակցության համար, բայց դրա քրոմատիկ ցրումը մեծ դեր է խաղում: Այսպիսով, մեկ ռեժիմով մանրաթելն ավելի բարձր պահանջներ ունի լույսի աղբյուրի սպեկտրային լայնության և կայունության համար, այսինքն՝ սպեկտրալ լայնությունը նեղ է, իսկ կայունությունը՝ լավ։ .

Օպտիկական մանրաթելերի դասակարգում

Ըստ նյութի՝

Ապակե մանրաթել. միջուկը և երեսպատումը պատրաստված են ապակուց, փոքր կորուստներով, փոխանցման մեծ հեռավորությամբ և բարձր գնով;

Ռետինե ծածկված սիլիկոնային օպտիկական մանրաթել. միջուկը ապակյա է, իսկ երեսպատումը պլաստմասսա, որն ունի ապակե մանրաթելի նման բնութագրեր և ավելի ցածր արժեք;

Պլաստիկ օպտիկական մանրաթել. և՛ միջուկը, և՛ երեսպատումը պլաստիկ են, մեծ կորուստներով, փոխանցման կարճ հեռավորությամբ և ցածր գնով: Հիմնականում օգտագործվում է կենցաղային տեխնիկայի, աուդիո և կարճ հեռավորությունների վրա պատկերների փոխանցման համար:

Համաձայն հաղորդման օպտիմալ հաճախականության պատուհանի` սովորական մեկ ռեժիմով մանրաթել և ցրված տեղաշարժով մեկ ռեժիմով մանրաթել:

Պայմանական տեսակ. Օպտիկական մանրաթելերի արտադրության տունը օպտիմիզացնում է օպտիկամանրաթելերի հաղորդման հաճախականությունը լույսի մեկ ալիքի երկարության վրա, օրինակ՝ 1300 նմ:

Դիսպերսիայով տեղաշարժված տեսակ. Օպտիկամանրաթելային արտադրողը օպտիմիզացնում է մանրաթելերի հաղորդման հաճախականությունը լույսի երկու ալիքի երկարությունների վրա, ինչպիսիք են՝ 1300nm և 1550nm:

Կտրուկ փոփոխություն. մանրաթելային միջուկի բեկման ինդեքսը դեպի ապակե երեսպատումը կտրուկ է: Այն ունի ցածր արժեք և բարձր միջռեժիմի ցրում: Հարմար է կարճ հեռավորության վրա ցածր արագությամբ հաղորդակցության համար, ինչպիսին է արդյունաբերական կառավարումը: Այնուամենայնիվ, միաձույլ մանրաթելն օգտագործում է մուտացիայի տեսակ՝ փոքր միջռեժիմային ցրվածության պատճառով:

Գրադիենտ մանրաթել. մանրաթելային միջուկի բեկման ինդեքսը դեպի ապակե երեսպատումը աստիճանաբար նվազում է, ինչը թույլ է տալիս բարձր ռեժիմի լույսը տարածվել սինուսոիդային ձևով, ինչը կարող է նվազեցնել ցրվածությունը ռեժիմների միջև, մեծացնել մանրաթելերի թողունակությունը և մեծացնել փոխանցման հեռավորությունը, սակայն արժեքը ավելի բարձր ռեժիմի մանրաթելն հիմնականում դասավորված մանրաթել է:

Ընդհանուր մանրաթելային բնութագրեր

Մանրաթելերի չափը:

1) Մեկ ռեժիմի միջուկի տրամագիծը՝ 9/125μմ, 10 / 125μm

2) Արտաքին երեսպատման տրամագիծը (2D) = 125μm

3) Արտաքին ծածկույթի տրամագիծը = 250μm

4) Խոզուկ՝ 300μm

5) մուլտիմոդի՝ 50 / 125μմ, եվրոպական ստանդարտ; 62,5 / 125μմ, ամերիկյան ստանդարտ

6) Արդյունաբերական, բժշկական և ցածր արագությամբ ցանցեր՝ 100 / 140μմ, 200 / 230μm

7) Պլաստիկ՝ 98 / 1000μմ, օգտագործվում է ավտոմեքենայի կառավարման համար

Մանրաթելերի թուլացում

Հիմնական գործոնները, որոնք առաջացնում են մանրաթելերի թուլացում, հետևյալն են՝ ներքին, ճկվող, կծկվելը, կեղտերը, անհավասարությունը և հետույքը:

Ներքին: Սա օպտիկական մանրաթելի բնածին կորուստն է, ներառյալ. Ռեյլի ցրումը, ներքին կլանումը և այլն:

Կռում. Երբ մանրաթելը թեքվում է, մանրաթելի մի մասի լույսը կկորչի ցրման պատճառով, ինչի արդյունքում կորստի:

Կծկում. կորուստ, որն առաջանում է մանրաթելի թեթևակի ճկման հետևանքով, երբ այն սեղմվում է:

Կեղտեր. Օպտիկական մանրաթելում առկա կեղտը կլանում և ցրում է մանրաթելում հաղորդվող լույսը՝ պատճառելով կորուստներ:

Ոչ միատեսակ. մանրաթելային նյութի բեկման անհավասար ինդեքսից առաջացած կորուստը:

Միացում. Օպտիկամանրաթելային միացման ժամանակ առաջացած կորուստ, օրինակ՝ տարբեր առանցքներ (միաձև օպտիկամանրաթելային համակցման պահանջը 0,8-ից պակաս էμմ), ծայրի երեսը ուղղահայաց չէ առանցքին, ծայրամասային երեսը անհավասար է, հետնամասի միջուկի տրամագիծը չի համընկնում, և միացման որակը վատ է:

Օպտիկական մալուխի տեսակը

1) ըստ երեսարկման եղանակների՝ ինքնակառավարվող օդային օպտիկական մալուխներ, խողովակաշարի օպտիկական մալուխներ, զրահապատ թաղված օպտիկական մալուխներ և սուզանավային օպտիկական մալուխներ.

2) Ըստ օպտիկական մալուխի կառուցվածքի՝ առանձնանում են՝ կապակցված խողովակային օպտիկական մալուխ, շերտավոր ոլորված օպտիկական մալուխ, ամուր սեղմված օպտիկական մալուխ, ժապավենային օպտիկական մալուխ, ոչ մետաղական օպտիկական մալուխ և ճյուղավորվող օպտիկական մալուխ։

3) Ըստ նշանակության՝ օպտիկական մալուխներ միջքաղաքային հաղորդակցության համար, բացօթյա օպտիկական մալուխներ՝ կարճ հեռավորությունների համար, հիբրիդային օպտիկական մալուխներ, շենքերի համար՝ օպտիկական մալուխներ.

Օպտիկական մալուխների միացում և դադարեցում

Օպտիկական մալուխների միացումը և դադարեցումը հիմնական հմտություններն են, որոնք պետք է տիրապետեն օպտիկական մալուխների սպասարկման անձնակազմին:

Օպտիկական մանրաթելերի միացման տեխնոլոգիայի դասակարգում.

1) Օպտիկական մանրաթելերի միացման տեխնոլոգիան և օպտիկական մալուխի միացման տեխնոլոգիան երկու մաս են.

2) Օպտիկական մալուխի ծայրը նման է օպտիկական մալուխի միացմանը, բացառությամբ, որ աշխատանքը պետք է տարբեր լինի միակցիչի տարբեր նյութերի պատճառով:

Մանրաթելային կապի տեսակը

Օպտիկամանրաթելային մալուխի միացումը սովորաբար կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի.

1) Օպտիկական մանրաթելի ֆիքսված միացում (սովորաբար հայտնի է որպես մեռած միակցիչ): Ընդհանրապես օգտագործեք օպտիկամանրաթելային միաձուլման սարք; օգտագործվում է օպտիկական մալուխի ուղիղ գլխի համար:

2) օպտիկական մանրաթելերի ակտիվ միակցիչ (սովորաբար հայտնի է որպես կենդանի միակցիչ): Օգտագործեք շարժական միակցիչներ (սովորաբար հայտնի են որպես չամրացված միացումներ): Օպտիկամանրաթելային jumper-ի, սարքավորումների միացման և այլնի համար:

Օպտիկական մանրաթելի վերջի երեսի անավարտության և օպտիկական մանրաթելի վերջի երեսի վրա ճնշման անհավասարության պատճառով օպտիկական մանրաթելերի միացման կորուստը մեկ ելքով դեռևս համեմատաբար մեծ է, իսկ երկրորդական լիցքաթափման միաձուլման մեթոդը. այժմ օգտագործվում է. Նախ, նախապես տաքացրեք և լիցքաթափեք մանրաթելի ծայրային երեսը, ձևավորեք ծայրի երեսը, հեռացրեք փոշին և բեկորները և նախապես տաքացնելով մանրաթելի վերջնական ճնշումը դարձրեք միատեսակ:

Օպտիկամանրաթելային կապի կորստի մոնիտորինգի մեթոդ

Օպտիկամանրաթելային կապի կորուստը վերահսկելու երեք եղանակ կա.

1. Մոնիտոր սպլայսերի վրա:

2. Լույսի աղբյուրի և օպտիկական էներգիայի հաշվիչի մոնիտորինգ:

3.OTDR չափման մեթոդ

Օպտիկամանրաթելային կապի շահագործման եղանակը

Օպտիկական մանրաթելերի միացման գործողությունները սովորաբար բաժանվում են.

1. Մանրաթելերի վերջի երեսների մշակում:

2. Օպտիկական մանրաթելի միացման տեղադրում.

3. Օպտիկական մանրաթելերի միացում:

4. Օպտիկական մանրաթելային միակցիչների պաշտպանություն:

5. Մնացած մանրաթելային սկուտեղի համար հինգ քայլ կա:

Ընդհանուր առմամբ, ամբողջ օպտիկական մալուխի միացումը կատարվում է հետևյալ քայլերի համաձայն.

Քայլ 1. շատ լավ երկարություն, բացեք և հանեք օպտիկական մալուխը, հանեք մալուխի պատյանը

Քայլ 2. Մաքրել և հեռացնել նավթի լցոնման մածուկը օպտիկական մալուխի մեջ:

Քայլ 3. Միացրեք մանրաթելը:

Քայլ 4. Ստուգեք մանրաթելերի միջուկների քանակը, կատարեք մանրաթելերի զուգավորում և ստուգեք, թե արդյոք մանրաթելերի գույնի պիտակները ճիշտ են:

Քայլ 5. Սրտի կապի ամրապնդում;

Քայլ 6. Տարբեր օժանդակ գծերի զույգեր, ներառյալ բիզնես գծերի զույգերը, հսկիչ գծերի զույգերը, պաշտպանված վերգետնյա գծերը և այլն (եթե առկա են վերը նշված գծերի զույգերը:

Քայլ 7. Միացրեք մանրաթելը:

Քայլ 8. Պաշտպանեք օպտիկամանրաթելային միակցիչը;

Քայլ 9. մնացած մանրաթելերի գույքագրում;

Քայլ 10. Ավարտեք օպտիկական մալուխի բաճկոնի միացումը;

Քայլ 11. Օպտիկամանրաթելային միակցիչների պաշտպանություն

Մանրաթելերի կորուստ

1310 նմ՝ 0,35 ~ 0,5 դԲ / կմ

1550 նմ՝ 0,2 ~ 0,3 դԲ / կմ

850 նմ՝ 2,3-ից 3,4 դԲ/կմ

Օպտիկական մանրաթելերի միաձուլման կետի կորուստ՝ 0,08 դԲ / կետ

Մանրաթելերի միացման կետ 1 կետ / 2կմ

Ընդհանուր մանրաթելային գոյականներ

1) Թուլացում

Թուլացում. էներգիայի կորուստ, երբ լույսը փոխանցվում է օպտիկական մանրաթելում, մեկ ռեժիմով մանրաթել 1310nm 0.4 ~ 0.6dB / կմ, 1550nm 0.2 ~ 0.3dB / կմ; պլաստիկ մուլտիմոդալ մանրաթել 300dB / կմ

2) դիսպերսիա

Դիսպերսիա. լույսի իմպուլսների թողունակությունը մեծանում է մանրաթելի երկայնքով որոշակի տարածություն անցնելուց հետո: Դա փոխանցման արագությունը սահմանափակող հիմնական գործոնն է։

Միջ-ռեժիմային ցրում. տեղի է ունենում միայն բազմամոդալ մանրաթելերում, քանի որ լույսի տարբեր եղանակներ անցնում են տարբեր ուղիներով:

Նյութի ցրում. Լույսի տարբեր ալիքների երկարություններ տարբեր արագություններով են անցնում:

Ալիքի ցրվածություն. Դա տեղի է ունենում այն ​​պատճառով, որ լույսի էներգիան շարժվում է մի փոքր տարբեր արագություններով, երբ այն անցնում է միջուկով և ծածկույթով: Միաժամանակյա մանրաթելում շատ կարևոր է փոխել մանրաթելի ցրվածությունը՝ փոխելով մանրաթելի ներքին կառուցվածքը։

Մանրաթելերի տեսակը

G.652 զրոյական ցրման կետը մոտ 1300 նմ է

G.653 զրոյական ցրման կետը մոտ 1550 նմ է

G.654 բացասական դիսպերսիոն մանրաթել

G.655 դիսպերսիա-տեղաշարժված մանրաթել

Ամբողջական ալիքային մանրաթել

3) ցրում

Լույսի անկատար հիմնական կառուցվածքի պատճառով լույսի էներգիայի կորուստ է առաջանում, և լույսի փոխանցումն այս պահին այլևս չունի լավ ուղղորդում։

Օպտիկամանրաթելային համակարգի տարրական գիտելիքներ

Օպտիկամանրաթելային հիմնական համակարգի ճարտարապետության և գործառույթների ներածություն.

1. Ուղարկող միավոր. էլեկտրական ազդանշանները փոխակերպում է օպտիկական ազդանշանների;

2. Հաղորդման միավոր. օպտիկական ազդանշաններ կրող միջավայր;

3. Ընդունիչ՝ ընդունում է օպտիկական ազդանշանները և դրանք վերածում էլեկտրական ազդանշանների.

4. Միացրեք սարքը. միացրեք օպտիկական մանրաթելը լույսի աղբյուրին, լույսի հայտնաբերմանը և այլ օպտիկական մանրաթելերին:

Միակցիչների ընդհանուր տեսակները

Միակցիչի վերջի դեմքի տեսակը

Կցորդիչ

Հիմնական գործառույթը օպտիկական ազդանշանների բաշխումն է: Կարևոր կիրառությունները օպտիկական մանրաթելային ցանցերում են, հատկապես լոկալ ցանցերում և ալիքի երկարության բաժանման մուլտիպլեքսավորման սարքերում:

հիմնական կառուցվածքը

Կցորդիչը երկկողմանի պասիվ սարք է: Հիմնական ձևերն են՝ ծառը և աստղը։ Կցորդիչը համապատասխանում է բաժանարարին:

WDM

WDM—Wavelength Division Multiplexer-ը փոխանցում է բազմաթիվ օպտիկական ազդանշաններ մեկ օպտիկական մանրաթելում: Այս օպտիկական ազդանշաններն ունեն տարբեր հաճախականություններ և տարբեր գույներ: WDM մուլտիպլեքսերը մի քանի օպտիկական ազդանշաններ է միացնում նույն օպտիկական մանրաթելին. Դեմուլտիպլեքսավորող մուլտիպլեքսորը մի քանի օպտիկական ազդանշաններ մեկ օպտիկական մանրաթելից տարբերելու համար է:

Ալիքի երկարության բաժանման մուլտիպլեքսոր (լեգենդ)

Իմպուլսների սահմանումը թվային համակարգերում.

1. Լայնություն. զարկերակի բարձրությունը ներկայացնում է օպտիկամանրաթելային համակարգում օպտիկական էներգիայի էներգիան:

2. Բարձրացման ժամանակ. զարկերակի առավելագույն ամպլիտուդի 10%-ից 90% բարձրանալու համար պահանջվող ժամանակը:

3. Անկման ժամանակ՝ ամպլիտուդի 90%-ից մինչև 10%-ը ընկնելու համար անհրաժեշտ ժամանակը:

4. Զարկերակային լայնություն. զարկերակի լայնությունը 50% ամպլիտուդի դիրքում, արտահայտված ժամանակի մեջ:

5. Ցիկլ. զարկերակային հատուկ ժամանակը ցիկլը ավարտելու համար պահանջվող աշխատանքային ժամանակն է:

6. Մարման հարաբերակցությունը. 1 ազդանշանային լույսի ուժի հարաբերակցությունը 0 ազդանշանային լույսի հզորությանը:

Օպտիկական մանրաթելային հաղորդակցության ընդհանուր միավորների սահմանում.

1.dB = 10 log10 (Pout / Pin)

Pout՝ ելքային հզորություն; Փին. մուտքային հզորություն

2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), որը լայնորեն օգտագործվող միավոր է կապի ճարտարագիտության մեջ; այն սովորաբար ներկայացնում է օպտիկական հզորությունը՝ որպես հղում 1 միլվատտ;

օրինակ՝–10dBm նշանակում է, որ օպտիկական հզորությունը հավասար է 100uw:

3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)