Талшықты-оптикалық байланыстың артықшылықтары:
● Үлкен байланыс сыйымдылығы
● Ұзын релелік қашықтық
● Электромагниттік кедергі жоқ
● Бай ресурстар
● Жеңіл салмақ және шағын өлшем
Оптикалық байланыстың қысқаша тарихы
2000 жылдан астам бұрын маяк-шамдар, семафорлар
1880, оптикалық телефон-сымсыз оптикалық байланыс
1970, талшықты-оптикалық байланыс
● 1966 жылы «Оптикалық талшықтардың атасы» доктор Гао Йонг алғаш рет оптикалық талшықты байланыс идеясын ұсынды.
● 1970 жылы Белл Ян институтының Линь Яньсионг бөлме температурасында үздіксіз жұмыс істей алатын жартылай өткізгіш лазер болды.
● 1970 жылы Corning's Kapron 20дБ/км талшықты жоғалтты.
● 1977 жылы Чикагодағы 45 Мб/с бірінші коммерциялық желі.
Электромагниттік спектр
Байланыс жолағын бөлу және сәйкес тасымалдау ортасы
Жарықтың сыну/шағылу және толық шағылысу
Жарық әртүрлі заттарда әртүрлі таралатындықтан, бір заттан екінші затқа жарық түскенде екі заттың түйіскен жерінде сыну мен шағылу жүреді. Сонымен қатар, сынған жарықтың бұрышы түскен сәуленің бұрышына байланысты өзгереді. Түскен сәуленің бұрышы белгілі бір бұрышқа жеткенде немесе одан асқанда, сынған жарық жоғалады, ал түскен сәуленің бәрі кері шағылады. Бұл жарықтың толық көрінісі. Әр түрлі материалдардың жарықтың бір толқын ұзындығы үшін сыну бұрыштары әртүрлі (яғни әртүрлі материалдардың сыну көрсеткіштері әртүрлі), ал бірдей материалдардың жарықтың әртүрлі толқын ұзындығы үшін сыну бұрыштары әртүрлі. Оптикалық талшықты байланыс жоғарыда көрсетілген принциптерге негізделген.
Шағылыстыру қабілетінің таралуы: Оптикалық материалдарды сипаттайтын маңызды параметр болып N арқылы көрсетілген сыну көрсеткіші болып табылады. Вакуумдағы С жарық жылдамдығының материалдағы V жарық жылдамдығына қатынасы материалдың сыну көрсеткіші болып табылады.
N = C / V
Оптикалық талшықты байланыс үшін кварц әйнегінің сыну көрсеткіші шамамен 1,5 құрайды.
Талшық құрылымы
Талшықты жалаңаш талшықтар әдетте үш қабатқа бөлінеді:
Бірінші қабат: орталық жоғары сыну көрсеткіші шыны өзегі (өзек диаметрі әдетте 9-10μм, (бір режим) 50 немесе 62,5 (көп режим).
Екінші қабат: ортасы төмен сыну көрсеткіші кремнеземді шыны қаптама (диаметрі әдетте 125μм).
Үшінші қабат: ең сыртқы - арматураға арналған шайырлы жабын.
1) ядро: жарықты өткізу үшін қолданылатын жоғары сыну көрсеткіші;
2) Қаптау жабыны: өзегімен толық шағылысу жағдайын құрайтын төмен сыну көрсеткіші;
3) Қорғаныс күртеше: Ол жоғары беріктікке ие және оптикалық талшықты қорғау үшін үлкен әсерлерге төтеп бере алады.
3мм оптикалық кабель: қызғылт сары, MM, көп режимді; сары, SM, бір режимді
Талшық мөлшері
Сыртқы диаметрі әдетте 125um (әр шашқа орташа 100um)
Ішкі диаметрі: бір режим 9um; мультимода 50 / 62,5um
Сандық апертура
Оптикалық талшықтың шеткі бетіне түсетін барлық жарық оптикалық талшық арқылы тасымалдана алмайды, тек белгілі бір бұрыш диапазонында түсетін жарық. Бұл бұрыш талшықтың сандық апертурасы деп аталады. Оптикалық талшықтың үлкенірек сандық апертурасы оптикалық талшықты қондыру үшін тиімді. Әртүрлі өндірушілер әртүрлі сандық саңылауларға ие.
Талшық түрі
Оптикалық талшықтағы жарықтың өту режимі бойынша оны келесіге бөлуге болады:
Multi-Mode (аббревиатурасы: MM); Single-Mode (аббревиатура: SM)
Көп режимді талшық: Орталық шыны өзегі қалыңырақ (50 немесе 62,5μm) және жарықты бірнеше режимде өткізе алады. Дегенмен, оның режим аралық дисперсиясы үлкен, бұл цифрлық сигналдарды беру жиілігін шектейді және қашықтық ұлғайған сайын ол маңыздырақ болады.Мысалы: 600МБ/КМ талшық 2км-де тек 300МБ өткізу қабілеттілігіне ие. Сондықтан көп режимді талшықтың берілу қашықтығы салыстырмалы түрде қысқа, әдетте бірнеше шақырымды құрайды.
Бір режимді талшық: Орталық шыны өзегі салыстырмалы түрде жұқа (өзек диаметрі әдетте 9 немесе 10μm) және жарықты тек бір режимде өткізе алады. Шын мәнінде, бұл қадамдық типтегі оптикалық талшықтардың бір түрі, бірақ ядро диаметрі өте аз. Теорияда тек бір таралу жолының тікелей жарығы талшыққа еніп, талшық өзегінде тікелей таралады. Талшық импульсі әрең созылады.Сондықтан оның режимаралық дисперсиясы аз және қашықтағы байланыс үшін қолайлы, бірақ оның хроматикалық дисперсиясы үлкен рөл атқарады. Осылайша, бір режимді талшыққа жарық көзінің спектрлік еніне және тұрақтылығына жоғары талаптар қойылады, яғни спектрлік ені тар және тұрақтылығы жақсы. .
Оптикалық талшықтардың классификациясы
Материал бойынша:
Шыны талшық: өзегі мен қаптамасы шыныдан жасалған, аз шығынмен, ұзақ беру қашықтығымен және жоғары құнымен;
Резеңкемен қапталған кремнийлі оптикалық талшық: өзегі шыны және жабыны пластик, оның сипаттамалары шыны талшыққа ұқсас және құны төмен;
Пластикалық оптикалық талшық: өзегі де, қаптамасы да пластик болып табылады, үлкен жоғалту, қысқа беру қашықтығы және төмен баға. Көбінесе тұрмыстық техника, аудио және қысқа қашықтыққа кескінді жіберу үшін қолданылады.
Оңтайлы беріліс жиілігі терезесіне сәйкес: кәдімгі бір режимді талшық және дисперсиялық жылжымалы бір режимді талшық.
Кәдімгі түрі: Оптикалық талшықты өндіру үйі 1300нм сияқты жарықтың бір толқын ұзындығында оптикалық талшықты беру жиілігін оңтайландырады.
Дисперсияға ауысатын түрі: талшықты оптика өндірушісі 1300нм және 1550нм сияқты жарықтың екі толқын ұзындығы бойынша талшықты жіберу жиілігін оңтайландырады.
Күрделі өзгеріс: шыны қаптамаға талшық өзегінің сыну көрсеткіші күрт. Оның құны төмен және режим аралық дисперсиясы жоғары. Өнеркәсіптік басқару сияқты қысқа қашықтыққа төмен жылдамдықты байланыс үшін қолайлы. Дегенмен, бір режимді талшық аз режим аралық дисперсияға байланысты мутация түрін пайдаланады.
Градиент талшығы: шыны қаптамаға талшық өзегінің сыну көрсеткіші бірте-бірте азаяды, бұл жоғары режимді жарықтың синусоидалы түрде таралуына мүмкіндік береді, бұл режимдер арасындағы дисперсияны азайтады, талшықтардың өткізу қабілетін арттырады және тасымалдау қашықтығын арттырады, бірақ құны жоғары Модты талшық негізінен сұрыпталған талшық болып табылады.
Жалпы талшық спецификациялары
Талшық мөлшері:
1) Бір режимді өзек диаметрі: 9/125μм, 10/125μm
2) Сыртқы қаптаманың диаметрі (2D) = 125μm
3) Сыртқы жабынның диаметрі = 250μm
4) Шошқа: 300μm
5) Көп режим: 50/125μм, еуропалық стандарт; 62,5 / 125μм, американдық стандарт
6) Өндірістік, медициналық және төмен жылдамдықты желілер: 100/140μм, 200/230μm
7) Пластмасса: 98/1000μм, автомобильді басқару үшін қолданылады
Талшықты әлсірету
Талшықтың әлсіреуін тудыратын негізгі факторлар: ішкі, иілу, сығу, қоспалар, біркелкі емес және бөртпе.
Ішкі: бұл оптикалық талшықтың тән жоғалуы, соның ішінде: Рэйлей шашырауы, ішкі сіңіру және т.б.
Иілу: талшық иілген кезде, талшықтың бір бөлігіндегі жарық шашырау салдарынан жоғалады, нәтижесінде жоғалады.
Қысу: талшықты сығу кезінде оның аздап иілуінен болатын жоғалту.
Қоспалар: Оптикалық талшықтағы қоспалар талшықта жіберілген жарықты жұтып, шашыратады, жоғалтулар тудырады.
Біркелкі емес: талшықты материалдың біркелкі емес сыну көрсеткішінен болатын жоғалту.
Қондыру: талшықты қондыру кезінде пайда болатын жоғалту, мысалы: әртүрлі осьтер (бір режимді талшықты коаксиалдылық талабы 0,8-ден аз).μm), шеткі беті оське перпендикуляр емес, шеткі беті біркелкі емес, түйіспелі өзек диаметрі сәйкес келмейді, тігіс сапасы нашар.
Оптикалық кабельдің түрі
1) Төсеу әдістеріне сәйкес: өздігінен жүретін аспалы оптикалық кабельдер, құбырлы оптикалық кабельдер, брондалған көмілген оптикалық кабельдер және суасты оптикалық кабельдері.
2) Оптикалық кабельдің құрылымы бойынша: жинақталған түтіктік оптикалық кабель, қабатты бұралған оптикалық кабель, тығыз ұстамалы оптикалық кабель, таспалы оптикалық кабель, металл емес оптикалық кабель және тармақталған оптикалық кабель.
3) Мақсаты бойынша: қалааралық байланысқа арналған оптикалық кабельдер, қысқа қашықтыққа арналған сыртқы оптикалық кабельдер, гибридтік оптикалық кабельдер және ғимараттарға арналған оптикалық кабельдер.
Оптикалық кабельдерді қосу және тоқтату
Оптикалық кабельдерді қосу және тоқтату оптикалық кабельге қызмет көрсететін персонал меңгеруі тиіс негізгі дағдылар болып табылады.
Оптикалық талшықты қосу технологиясының классификациясы:
1) Оптикалық талшықты қосу технологиясы және оптикалық кабельді қосу технологиясы екі бөліктен тұрады.
2) Оптикалық кабельдің соңы оптикалық кабельді қосуға ұқсас, тек қосқыш материалдарының әртүрлілігіне байланысты жұмыс әртүрлі болуы керек.
Талшықты қосылым түрі
Талшықты-оптикалық кабель қосылымын әдетте екі санатқа бөлуге болады:
1) Оптикалық талшықтың бекітілген қосылымы (әдетте өлі қосқыш ретінде белгілі). Әдетте оптикалық талшықты біріктіру қосқышын пайдаланыңыз; оптикалық кабельдің тікелей басы үшін қолданылады.
2) Оптикалық талшықтың белсенді қосқышы (әдетте ток ток қосқышы ретінде белгілі). Алынбалы қосқыштарды пайдаланыңыз (әдетте бос буындар деп аталады). Талшықты секіргішке, жабдықты қосуға және т.б.
Оптикалық талшықтың соңғы бетінің толық болмауына және оптикалық талшықтың соңғы бетіндегі қысымның біркелкі болмауына байланысты, оптикалық талшықтың бір разрядпен сплайс жоғалуы әлі де салыстырмалы түрде үлкен, ал екінші разрядты біріктіру әдісі. қазір пайдаланылады. Алдымен талшықтың соңғы бетін алдын ала қыздырып, ағызу, соңғы бетін пішіндеу, шаң мен қоқысты кетіру және алдын ала қыздыру арқылы талшықтың соңғы қысымын біркелкі ету.
Оптикалық талшықты қосылымның жоғалуын бақылау әдісі
Талшықты қосылымның жоғалуын бақылаудың үш әдісі бар:
1. Қосқыштағы монитор.
2. Жарық көзінің және оптикалық қуат өлшегіштің мониторингі.
3.OTDR өлшеу әдісі
Оптикалық талшықты қосудың жұмыс әдісі
Оптикалық талшықты қосу операциялары әдетте мыналарға бөлінеді:
1. Талшықтың шеткі беттерін өңдеу.
2. Оптикалық талшықты қосу қондырғысы.
3. Оптикалық талшықты қосу.
4. Оптикалық талшықты қосқыштарды қорғау.
5. Қалған талшық науасы үшін бес қадам бар.
Әдетте, бүкіл оптикалық кабельді қосу келесі қадамдар бойынша орындалады:
1-қадам: көп жақсы ұзындық, оптикалық кабельді ашыңыз және алып тастаңыз, кабель қабығын алыңыз
2-қадам: Оптикалық кабельдегі май құю пастасын тазалаңыз және алыңыз.
3-қадам: талшықты байлау.
4-қадам: талшық өзектерінің санын тексеріңіз, талшықты жұптастыруды орындаңыз және талшық түсті белгілердің дұрыстығын тексеріңіз.
5-қадам: Жүрек байланысын нығайту;
6-қадам: Әртүрлі көмекші желі жұптары, соның ішінде бизнес желісі жұптары, басқару желісі жұптары, экрандалған жер желілері және т.б. (жоғарыда аталған желі жұптары бар болса).
7-қадам: талшықты қосыңыз.
8-қадам: талшықты оптикалық қосқышты қорғаңыз;
9-қадам: қалған талшықтың түгендеу қоймасы;
10-қадам: Оптикалық кабель қаптамасын қосуды аяқтаңыз;
11-қадам: талшықты-оптикалық қосқыштарды қорғау
Талшық жоғалту
1310 нм: 0,35 ~ 0,5 дБ / км
1550 нм: 0,2 ~ 0,3дБ / км
850 нм: 2,3 - 3,4 дБ / км
Оптикалық талшықты біріктіру нүктесінің жоғалуы: 0,08дБ / нүкте
Талшықты қосу нүктесі 1 нүкте / 2 км
Жалпы талшықты зат есімдер
1) әлсірету
Өсуі: жарық оптикалық талшықта, бір режимді талшықта 1310нм 0,4 ~ 0,6дБ/км, 1550нм 0,2 ~ 0,3дБ/км өткенде энергияның жоғалуы; пластикалық мультимодалы талшық 300дБ / км
2) дисперсия
Дисперсия: жарық импульстерінің өткізу қабілеті талшық бойымен белгілі бір қашықтықты жүріп өткеннен кейін артады. Бұл тарату жылдамдығын шектейтін негізгі фактор.
Модаралық дисперсия: тек мультимодалы талшықтарда болады, себебі жарықтың әртүрлі режимдері әртүрлі жолдармен таралады.
Материалдық дисперсия: Әр түрлі толқын ұзындықтағы жарық әртүрлі жылдамдықпен таралады.
Толқындық бағыттағы дисперсия: бұл жарық энергиясы ядро мен қаптама арқылы өткенде сәл басқа жылдамдықпен таралатындықтан пайда болады. Бір модты талшықта талшықтың ішкі құрылымын өзгерту арқылы оның дисперсиясын өзгерту өте маңызды.
Талшық түрі
G.652 нөлдік дисперсия нүктесі шамамен 1300 нм
G.653 нөлдік дисперсия нүктесі шамамен 1550 нм
G.654 теріс дисперсиялық талшық
G.655 дисперсиялық ығысқан талшық
Толық толқынды талшық
3) шашырау
Жарықтың негізгі құрылымының жетілмегендігіне байланысты жарық энергиясының жоғалуы пайда болады, ал бұл уақытта жарықтың өтуі жақсы бағыттылыққа ие болмайды.
Талшықты-оптикалық жүйе туралы негізгі білім
Негізгі талшықты-оптикалық жүйенің архитектурасы мен функцияларымен таныстыру:
1. Жіберу блогы: электрлік сигналдарды оптикалық сигналдарға түрлендіреді;
2. Тасымалдау блогы: оптикалық сигналдарды тасымалдайтын орта;
3. Қабылдау қондырғысы: оптикалық сигналдарды қабылдайды және оларды электрлік сигналдарға түрлендіреді;
4. Құрылғыны қосыңыз: оптикалық талшықты жарық көзіне, жарықты анықтауға және басқа оптикалық талшықтарға қосыңыз.
Жалпы қосқыш түрлері
Коннектордың соңғы беті түрі
Қосқыш
Негізгі қызметі – оптикалық сигналдарды тарату. Маңызды қолданбалар талшықты оптикалық желілерде, әсіресе жергілікті желілерде және толқын ұзындығын бөлу мультиплексирлеу құрылғыларында.
негізгі құрылым
Ілініс қос жақты пассивті құрылғы. Негізгі формалар - ағаш және жұлдыз. Қосқыш бөлгішке сәйкес келеді.
WDM
WDM—Толқын ұзындығын бөлу мультиплексоры бір оптикалық талшықта бірнеше оптикалық сигналдарды жібереді. Бұл оптикалық сигналдар әртүрлі жиіліктерге және әртүрлі түстерге ие. WDM мультиплексоры бірнеше оптикалық сигналдарды бір оптикалық талшыққа біріктіруге арналған; демультиплексирлеуші мультиплексор бір оптикалық талшықтан бірнеше оптикалық сигналдарды ажыратуға арналған.
Толқын ұзындығын бөлу мультиплексері (аңыздар)
Цифрлық жүйелердегі импульстардың анықтамасы:
1. Амплитудасы: Импульстің биіктігі талшықты-оптикалық жүйедегі оптикалық қуат энергиясын білдіреді.
2. Көтеру уақыты: импульстің максималды амплитудасының 10%-дан 90%-ға дейін көтерілуіне қажетті уақыт.
3. Құлау уақыты: импульстің амплитуданың 90%-дан 10%-ға дейін төмендеуіне қажетті уақыт.
4. Импульстік ені: уақытпен көрсетілген 50% амплитудалық жағдайдағы импульстің ені.
5. Цикл: импульстің нақты уақыты - циклды аяқтауға қажетті жұмыс уақыты.
6. Өшу коэффициенті: 1 сигнал шамының қуатының 0 сигнал шамының қуатына қатынасы.
Талшықты оптикалық байланыстағы жалпы бірліктердің анықтамасы:
1.дБ = 10 лог10 (Поут / түйреуіш)
Pout: шығыс қуаты; Pin: кіріс қуаты
2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), бұл байланыс техникасында кеңінен қолданылатын бірлік; ол әдетте сілтеме ретінде 1 милливатт оптикалық қуатты білдіреді;
мысал:–10dBm оптикалық қуат 100uw тең екенін білдіреді.
3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)