광섬유 통신의 장점:
● 대용량 통신 용량
● 긴 릴레이 거리
● 전자기 간섭 없음
● 풍부한 리소스
● 가벼운 무게와 작은 크기
광통신의 간략한 역사
2000여년 전, 신호등, 세마포어
1880년, 광전화-무선광통신
1970년, 광섬유 통신
● 1966년 '광섬유의 아버지'라 불리는 가오용 박사가 최초로 광섬유 통신에 대한 아이디어를 제안했습니다.
● 1970년 Bell Yan Institute의 Lin Yanxiong은 실온에서 연속적으로 작동할 수 있는 반도체 레이저였습니다.
● 1970년 코닝의 Kapron은 20dB/km의 광섬유 손실을 보였습니다.
● 1977년 시카고 최초의 45Mb/s 상용 라인.
전자기 스펙트럼
통신 대역 구분 및 해당 전송 매체
빛의 굴절/반사 및 전반사
빛은 물질마다 다르게 이동하기 때문에 빛이 한 물질에서 다른 물질로 방출될 때 두 물질 사이의 경계면에서 굴절과 반사가 발생합니다. 또한 입사광의 각도에 따라 굴절되는 빛의 각도도 달라집니다. 입사광의 각도가 특정 각도에 도달하거나 초과하면 굴절된 빛은 사라지고 입사광은 모두 반사되어 되돌아옵니다. 이것은 빛의 전체 반사입니다. 서로 다른 물질은 동일한 빛의 파장에 대해 서로 다른 굴절각을 가지며(즉, 서로 다른 물질은 서로 다른 굴절률을 갖습니다), 동일한 물질은 서로 다른 빛의 파장에 대해 서로 다른 굴절각을 갖습니다. 광섬유 통신은 위의 원리를 기반으로 합니다.
반사율 분포: 광학 재료를 특성화하는 중요한 매개변수는 굴절률이며 이는 N으로 표시됩니다. 재료 내에서 빛의 속도 V에 대한 진공에서의 빛의 속도 C의 비율이 재료의 굴절률입니다.
N = C / V
광섬유 통신용 석영유리의 굴절률은 약 1.5이다.
섬유 구조
섬유 베어 섬유는 일반적으로 세 가지 층으로 나뉩니다.
첫 번째 층: 중앙 고굴절률 유리 코어(코어 직경은 일반적으로 9-10입니다.μm, (단일 모드) 50 또는 62.5 (다중 모드).
두 번째 층: 중간은 저굴절률 실리카 유리 클래딩입니다(직경은 일반적으로 125입니다.μ중).
세 번째 층: 가장 바깥쪽은 강화용 수지 코팅입니다.
1) 코어: 빛을 전달하는 데 사용되는 높은 굴절률;
2) 클래딩 코팅: 낮은 굴절률로 코어와 전반사 조건을 형성합니다.
3) 보호재킷 : 강도가 높고 큰 충격에도 견딜 수 있어 광섬유를 보호할 수 있다.
3mm 광케이블: 주황색, MM, 다중 모드; 노란색, SM, 단일 모드
섬유 크기
외경은 일반적으로 125um(모발당 평균 100um)입니다.
내경: 단일 모드 9um; 다중 모드 50/62.5um
수치 조리개
광섬유 끝면에 입사되는 빛이 모두 광섬유에 의해 전달되는 것은 아니며, 특정 각도 범위 내에서 입사되는 빛만 투과될 수 있습니다. 이 각도를 섬유의 개구수라고 합니다. 광섬유의 더 큰 개구수는 광섬유의 도킹에 유리하다. 제조업체마다 개구수가 다릅니다.
섬유의 종류
광섬유의 빛 전송 모드에 따라 다음과 같이 나눌 수 있습니다.
다중 모드(약어: MM); 싱글모드(약어: SM)
다중 모드 광섬유: 중앙 유리 코어가 더 두꺼움(50 또는 62.5)μm) 여러 모드로 빛을 전송할 수 있습니다. 그러나 모드 간 분산이 커서 디지털 신호 전송 빈도가 제한되며 거리가 멀어질수록 더욱 심각해집니다.예: 600MB/KM 광섬유는 2KM에서 대역폭이 300MB에 불과합니다. 따라서 다중 모드 광섬유의 전송 거리는 상대적으로 짧으며 일반적으로 몇 킬로미터에 불과합니다.
단일 모드 광섬유: 중앙 유리 코어는 상대적으로 얇습니다(코어 직경은 일반적으로 9 또는 10입니다).μm), 한 가지 모드에서만 빛을 전송할 수 있습니다. 실제로는 일종의 계단형 광섬유이지만 코어 직경이 매우 작습니다. 이론상으로는 단일 전파 경로의 직사광선만 광섬유에 들어가 광섬유 코어에서 직선으로 전파되는 것이 허용됩니다. 섬유 펄스는 거의 늘어나지 않습니다.따라서 모드 간 분산이 작고 원격 통신에 적합하지만 색 분산이 중요한 역할을 합니다. 이러한 방식으로 단일 모드 광섬유는 광원의 스펙트럼 폭과 안정성에 대한 요구 사항이 더 높습니다. 즉, 스펙트럼 폭이 좁고 안정성이 좋습니다. .
광섬유의 분류
재료별:
유리 섬유: 코어와 클래딩은 유리로 만들어졌으며 손실이 적고 전송 거리가 길며 비용이 높습니다.
고무로 덮인 실리콘 광섬유: 코어는 유리이고 클래딩은 플라스틱으로 유리 섬유와 유사한 특성을 가지며 비용이 저렴합니다.
플라스틱 광섬유: 코어와 클래딩 모두 플라스틱으로 손실이 크고 전송 거리가 짧으며 가격이 저렴합니다. 주로 가전제품, 오디오, 근거리 영상 전송에 사용됩니다.
최적의 전송 주파수 창에 따르면 기존 단일 모드 광섬유와 분산 이동 단일 모드 광섬유가 있습니다.
기존 유형: 광섬유 생산업체는 1300nm와 같은 단일 파장의 빛에서 광섬유 전송 주파수를 최적화합니다.
분산 이동 유형: 광섬유 생산업체는 1300nm 및 1550nm와 같은 두 가지 빛 파장에서 광섬유 전송 주파수를 최적화합니다.
급격한 변화: 유리 클래딩에 대한 섬유 코어의 굴절률이 급격합니다. 비용이 저렴하고 모드 간 분산이 높습니다. 산업제어 등 근거리 저속 통신에 적합합니다. 그러나 단일 모드 광섬유는 모드 간 분산이 작기 때문에 돌연변이 유형을 사용합니다.
그라데이션 섬유: 유리 클래딩에 대한 섬유 코어의 굴절률이 점차 감소하여 하이 모드 광이 정현파 형태로 전파될 수 있어 모드 간 분산을 줄이고 섬유 대역폭을 늘리며 전송 거리를 늘릴 수 있지만 비용은 더 높은 모드 섬유는 대부분 등급 섬유입니다.
일반적인 섬유 사양
섬유 크기:
1) 단일 모드 코어 직경: 9/125μ미터, 10 / 125μm
2) 외부 클래딩 직경(2D) = 125μm
3) 외부 코팅 직경 = 250μm
4) 떠꺼머리: 300μm
5) 다중 모드: 50/125μm, 유럽 표준; 62.5 / 125μm, 미국 표준
6) 산업, 의료 및 저속 네트워크: 100 / 140μ미터, 200 / 230μm
7) 플라스틱 : 98 / 1000μm, 자동차 제어에 사용
섬유 감쇠
섬유 감쇠를 유발하는 주요 요인은 고유, 굽힘, 압착, 불순물, 불균일 및 맞대기입니다.
고유: 레일리 산란, 고유 흡수 등을 포함하는 광섬유의 고유 손실입니다.
벤드: 광섬유가 구부러지면 산란으로 인해 광섬유 일부의 빛이 손실되어 손실됩니다.
압착: 압착할 때 섬유가 약간 구부러져 발생하는 손실입니다.
불순물: 광섬유의 불순물은 광섬유를 통해 전달되는 빛을 흡수하고 산란시켜 손실을 유발합니다.
불균일: 섬유 소재의 굴절률이 고르지 않아 발생하는 손실입니다.
도킹: 다음과 같은 광섬유 도킹 중에 생성된 손실(단일 모드 광섬유 동축 요구 사항은 0.8 미만)μm) 끝면이 축에 수직이 아니고 끝면이 고르지 않고 맞대기 코어 직경이 일치하지 않으며 접합 품질이 좋지 않습니다.
광케이블의 종류
1) 부설 방법에 따라: 자체 지지형 가공 광케이블, 파이프라인 광케이블, 장갑 매설 광케이블 및 해저 광케이블.
2) 광케이블의 구조에 따라 묶음형 광케이블, 층연형 광케이블, 밀착형 광케이블, 리본 광케이블, 비금속 광케이블 및 분기형 광케이블이 있습니다.
3) 용도에 따라 장거리 통신용 광케이블, 근거리용 실외 광케이블, 하이브리드 광케이블, 건물용 광케이블 등이 있습니다.
광케이블의 연결 및 종단
광케이블의 연결 및 종단은 광케이블 유지보수 담당자가 숙달해야 하는 기본 기술입니다.
광섬유 연결 기술의 분류:
1) 광섬유 접속기술과 광케이블 접속기술은 두 부분으로 구성된다.
2) 광케이블의 끝부분은 광케이블의 연결방식과 유사하지만, 커넥터 재질이 다르기 때문에 동작이 달라야 합니다.
광섬유 연결 유형
광섬유 케이블 연결은 일반적으로 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
1) 광섬유의 고정 연결(일반적으로 데드 커넥터라고 함). 일반적으로 광섬유 융착 접속기를 사용합니다. 광케이블의 직접 헤드에 사용됩니다.
2) 광섬유의 활성 커넥터(일반적으로 라이브 커넥터라고 함). 탈착식 커넥터(일반적으로 느슨한 조인트라고 함)를 사용하십시오. 광섬유 점퍼, 장비 연결 등에 사용됩니다.
광섬유 단면의 불완전성과 광섬유 단면의 압력의 불균일로 인해 1회 방전에 의한 광섬유의 접속 손실은 여전히 상대적으로 크며, 2차 방전 융착 방식은 이제 사용됩니다. 먼저 섬유의 단면을 예열 및 토출하여 단면을 형상화하고 먼지와 이물질을 제거하며 예열을 통해 섬유의 단면압력을 균일하게 만든다.
광섬유 연결 손실 모니터링 방법
광섬유 연결 손실을 모니터링하는 방법에는 세 가지가 있습니다.
1. 스플라이서에서 모니터링하십시오.
2. 광원 및 광파워미터 모니터링.
3.OTDR 측정 방법
광섬유 연결의 동작방법
광섬유 연결 작업은 일반적으로 다음과 같이 나뉩니다.
1. 광섬유 끝면 취급.
2. 광섬유 연결 설치.
3. 광섬유의 접속.
4. 광섬유 커넥터 보호.
5. 남은 파이버 트레이에는 5단계가 있습니다.
일반적으로 전체 광케이블의 연결은 다음 단계에 따라 수행됩니다.
1단계: 길이가 넉넉하고 광케이블을 열어서 벗겨내고 케이블 피복을 제거합니다.
2단계: 광케이블의 석유 충전 페이스트를 청소하고 제거합니다.
3단계: 섬유를 묶습니다.
4단계: 광섬유 코어 수를 확인하고, 광섬유 페어링을 수행하고, 광섬유 색상 라벨이 올바른지 확인합니다.
5단계: 마음의 연결을 강화합니다.
6단계: 비즈니스 회선 쌍, 제어 회선 쌍, 차폐 접지선 등을 포함한 다양한 보조 회선 쌍(위에 언급된 회선 쌍을 사용할 수 있는 경우)
7단계: 광섬유를 연결합니다.
8단계: 광섬유 커넥터를 보호합니다.
9 단계: 남은 섬유의 재고 저장;
10단계: 광케이블 재킷 연결을 완료합니다.
11단계: 광섬유 커넥터 보호
섬유 손실
1310nm: 0.35~0.5dB/Km
1550nm: 0.2~0.3dB/Km
850nm: 2.3~3.4dB/Km
광섬유 융착점 손실: 0.08dB/점
광섬유접속점 1점 / 2km
일반적인 섬유 명사
1) 감쇠
감쇠: 빛이 광섬유, 단일 모드 광섬유 1310nm 0.4 ~ 0.6dB/km, 1550nm 0.2 ~ 0.3dB/km에서 전송될 때 에너지 손실; 플라스틱 다중 모드 광섬유 300dB/km
2) 분산
분산: 광섬유를 따라 특정 거리를 이동한 후 광 펄스의 대역폭이 증가합니다. 이는 전송 속도를 제한하는 주요 요인입니다.
모드 간 분산: 서로 다른 모드의 빛이 서로 다른 경로를 따라 이동하기 때문에 다중 모드 광섬유에서만 발생합니다.
물질 분산: 다양한 파장의 빛이 다양한 속도로 이동합니다.
도파관 분산: 이는 빛 에너지가 코어와 클래딩을 통과할 때 약간 다른 속도로 이동하기 때문에 발생합니다. 단일 모드 광섬유에서는 광섬유의 내부 구조를 변경하여 광섬유의 분산을 변경하는 것이 매우 중요합니다.
섬유 종류
G.652 제로 분산점은 약 1300nm입니다.
G.653 제로 분산점은 약 1550nm입니다.
G.654 네거티브 분산 섬유
G.655 분산 이동 섬유
풀 웨이브 섬유
3) 산란
빛의 불완전한 기본 구조로 인해 빛 에너지의 손실이 발생하며 이때 빛의 전달은 더 이상 좋은 방향성을 가지지 못하게 됩니다.
광섬유 시스템의 기본 지식
기본 광섬유 시스템의 아키텍처 및 기능 소개:
1. 송신 장치: 전기 신호를 광 신호로 변환합니다.
2. 전송장치: 광신호를 전달하는 매체.
3. 수신부: 광신호를 수신하여 전기신호로 변환합니다.
4. 장치 연결: 광섬유를 광원, 광 감지 및 기타 광섬유에 연결합니다.
일반적인 커넥터 유형
커넥터 단면 유형
연결기
주요 기능은 광 신호를 분배하는 것입니다. 중요한 응용 분야는 광섬유 네트워크, 특히 근거리 통신망 및 파장 분할 다중화 장치에 있습니다.
기본 구조
커플러는 양방향 수동 장치입니다. 기본 형태는 나무와 별이다. 커플러는 스플리터에 해당합니다.
WDM
WDM—파장 분할 다중화기는 하나의 광섬유에서 여러 개의 광 신호를 전송합니다. 이러한 광 신호는 주파수와 색상이 다릅니다. WDM 멀티플렉서는 여러 광 신호를 동일한 광섬유에 결합하는 것입니다. 역다중화 다중화기는 하나의 광섬유에서 여러 개의 광신호를 구별하는 것입니다.
파장 분할 다중화기(범례)
디지털 시스템의 펄스 정의:
1. 진폭: 펄스의 높이는 광섬유 시스템의 광 전력 에너지를 나타냅니다.
2. 상승 시간: 펄스가 최대 진폭의 10%에서 90%까지 상승하는 데 필요한 시간입니다.
3. 하강 시간: 펄스가 진폭의 90%에서 10%로 하강하는 데 필요한 시간입니다.
4. 펄스 폭: 50% 진폭 위치에서의 펄스 폭으로, 시간으로 표시됩니다.
5. 주기: 펄스 특정 시간은 주기를 완료하는 데 필요한 작업 시간입니다.
6. 소광률 : 1 신호등 전력과 0 신호등 전력의 비율입니다.
광섬유 통신의 공통 단위 정의:
1.dB = 10 log10(Pout/핀)
Pout: 출력 전력; 핀: 입력 전원
2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), 이는 통신 공학에서 널리 사용되는 단위입니다. 일반적으로 1밀리와트를 기준으로 하는 광 출력을 나타냅니다.
예:–10dBm은 광전력이 100uw와 같다는 것을 의미합니다.
3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)