Basiskonzept vun der optescher Faserkommunikatioun.
Eng optesch Faser ass eng dielektresch optesch Welleguide, eng Welleleitstruktur déi d'Liicht blockéiert an d'Liicht an der axialer Richtung propagéiert.
Ganz fein Faser aus Quarzglas, syntheteschen Harz, asw.
Single Modus Faser: Kär 8-10um, Verkleedung 125um
Multimode Faser: Kär 51um, Verkleedung 125um
D'Kommunikatiounsmethod fir optesch Signaler mat opteschen Faseren ze vermëttelen gëtt optesch Faserkommunikatioun genannt.
Liichtwellen gehéieren zu der Kategorie vun elektromagnetesche Wellen.
D'Wellelängtberäich vu sichtbarem Liicht ass 390-760 nm, deen Deel méi grouss wéi 760 nm ass Infrarout Liicht, an den Deel méi kleng wéi 390 nm ass ultraviolet Liicht.
Liichtwellen Aarbechtsfenster (dräi Kommunikatiounsfenster):
D'Wellelängtberäich, déi an der Glasfaserkommunikatioun benotzt gëtt, ass an der no-Infraroutregioun
Kuerzwellelängtregioun (siichtbar Liicht, dat ass en orange Liicht mat bloussem A) 850nm orange Liicht
Laangwellelängtregioun (onsichtbar Liichtregioun) 1310 nm (theoretesch Minimum Dispersiounspunkt), 1550 nm (theoretesch Minimum Dämpfungspunkt)
Fiber Struktur a Klassifikatioun
1.D'Struktur vun der Faser
Déi ideal Faserstruktur: Kär, Verkleedung, Beschichtung, Jackett.
De Kär an d'Verkleedung sinn aus Quarzmaterial gemaach, an déi mechanesch Eegeschafte si relativ fragil an einfach ze briechen. Dofir ginn zwou Schichten vun der Beschichtungsschicht, eng Harztyp an eng Schicht vum Nylontyp allgemeng bäigefüügt, sou datt d'flexibel Leeschtung vun der Faser déi praktesch Uwendungsufuerderunge vum Projet erreecht.
2.Klassifikatioun vun opteschen Faseren
(1) D'Faser ass opgedeelt no der Brechungsindex Verdeelung vum Querschnitt vun der Faser: et ass opgedeelt an eng Schrëtttypfaser (uniform Faser) an eng gradéiert Faser (net-uniform Faser).
Gitt un datt de Kär e Brechungsindex vun n1 huet an de Verkleedungsbriechungsindex n2 ass.
Fir de Kär z'erméiglechen, Liicht iwwer laang Distanzen ze vermëttelen, ass déi néideg Bedingung fir d'optesch Faser ze bauen n1>n2
De Brechungsindex Verdeelung vun enger eenheetlecher Faser ass konstant
D'Refraktiounsindex Verdeelungsgesetz vun net-uniformen Faser:
Ënnert hinnen, △ - relativen Brechungsindex Ënnerscheed
Α—Refraktiounsindex, α=∞—Schrëtt-Typ Refraktiounsindex Verdeelungsfaser, α=2—Quadrat-Gesetz Refraktiounsindex Verdeelungsfaser (eng gradéiert Faser). Dës Faser gëtt mat anere gradéierte Faseren verglach.Modus Dispersioun Minimum optimal.
(1) No der Unzuel vun de Modi, déi am Kär iwwerdroen sinn: opgedeelt a Multimode Faser an Single Mode Faser
D'Muster hei bezitt sech op d'Verdeelung vun engem elektromagnetesche Liichtfeld dat an enger optescher Faser iwwerdroe gëtt. Verschidde Feldverdeelungen sinn en anere Modus.
Single Modus (nëmmen ee Modus gëtt an der Faser iwwerdroen), Multimode (méi Modi gi gläichzäiteg an der Faser iwwerdroen)
De Moment, wéinst de verstäerkten Ufuerderungen un den Iwwerdroungsquote an d'Erhéijung vun der Unzuel vun den Iwwerdroungen, entwéckelt sech de Metropolnetz a Richtung Héichgeschwindegkeet a grousser Kapazitéit, sou datt déi meescht vun hinnen Single-Modus Schrëttfaser sinn. (D'Transmissiounseigenschafte vu sech selwer si besser wéi Multimode Faser)
(2) Charakteristiken vun opteschen Faser:
① Verloscht Charakteristiken vun optescher Faser: Liichtwellen ginn an der optescher Faser iwwerdroen, an d'optesch Kraaft geet graduell erof wéi d'Transmissiounsdistanz eropgeet.
D'Ursaachen vum Faserverloscht enthalen: Kupplungsverloscht, Absorptiounsverloscht, Streuverloscht, a Béie Stralungsverloscht.
Kupplungsverloscht ass de Verloscht verursaacht duerch d'Kopplung tëscht der Faser an dem Apparat.
Absorptiounsverloschter ginn duerch d'Absorptioun vu Liichtenergie duerch Fasermaterialien a Gëftstoffer verursaacht.
De Streuverloscht ass ënnerdeelt an Rayleigh-Streuung (Brechungsindex-Net-Uniformitéit) a Welleleit-Streuung (Materialongläichheet).
De béien Stralungsverloscht ass de Verloscht verursaacht duerch d'Biege vun der Faser, déi zum Stralungsmodus féiert, deen duerch d'Biege vun der Faser verursaacht gëtt.
②Dispersiounscharakteristike vun der optescher Faser: Verschidde Frequenzkomponenten am Signal, dat vun der optescher Faser iwwerdroe gëtt, hunn ënnerschiddlech Iwwerdroungsgeschwindegkeet, an de kierperleche Phänomen vun der Verzerrung verursaacht duerch Signalimpulsverbreedung beim Erreeche vum Terminal gëtt Dispersioun genannt.
D'Dispersioun ass ënnerdeelt an modal Dispersioun, Material Dispersioun, a Waveguide Dispersioun.
Basis Komponente vun opteschen Léngen Kommunikatioun Systemer
Deel schécken:
D'Pulsmodulatiounssignalausgang vum elektresche Sender (elektresch Terminal) gëtt un den opteschen Sender geschéckt (d'Signal geschéckt vum Programmkontrolléiertenschaltgëtt veraarbecht, d'Welleform ass geformt, den Inverse vum Muster gëtt geännert ... an e passend elektrescht Signal an an den opteschen Sender geschéckt)
Déi primär Roll vun engem opteschen Sender ass en elektrescht Signal an en opteschen Signal ëmzewandelen dat an d'Faser gekoppelt ass.
Empfangsdeel:
Konvertéieren optesch Signaler, déi duerch optesch Faseren iwwerdroe ginn, an elektresch Signaler
D'Veraarbechtung vum elektresche Signal gëtt op dat ursprénglecht pulsmoduléiert Signal restauréiert an an den elektresche Terminal geschéckt (d'elektrescht Signal, dat vum opteschen Empfänger geschéckt gëtt, gëtt veraarbecht, d'Welleform ass geformt, d'Invers vum Muster ass ëmgedréint ... dat entspriechend elektrescht Signal ass zréck an d'programméierbar geschécktschalt)
Transmissioun Deel:
Single-Modus Léngen, opteschen Repeater (elektresch regenerativ Repeater (optesch-elektresch-optesch Konversioun Verstäerkung, Transmissioun Verspéidung wäert méi grouss ginn, Pulsatiounsperiod Décisioun Circuit wäert benotzt ginn der Welleform ze Form, an timing), erbium-dotéiert Faser Verstärker (komplett d'Verstäerkung um opteschen Niveau, ouni Welleformgestaltung)
(1) Optesch Sender: Et ass en opteschen Transceiver deen elektresch / optesch Konversioun realiséiert. Et besteet aus enger Liichtquell, engem Chauffeur an engem Modulator. D'Funktioun ass d'Liichtwelle vun der elektrescher Maschinn op d'Liichtwelle, déi vun der Liichtquell emittéiert gëtt, ze moduléieren fir eng dimmte Welle ze ginn, an dann dat moduléiert optesch Signal un d'optesch Faser oder den opteschen Kabel fir d'Transmissioun ze koppelen.
(2) Optesch Empfänger: ass en opteschen Transceiver deen optesch / elektresch Konversioun realiséiert. Den Déngschtmodell besteet aus engem Liichterkennungsschalter an engem opteschen Verstärker, an d'Funktioun ass den opteschen Signal, deen vun der optescher Faser oder dem optesche Kabel iwwerdroe gëtt, an en elektrescht Signal vum opteschen Detektor ëmzewandelen, an dann dat schwaacht elektrescht Signal ze verstäerken. e genuch Niveau duerch d'Verstäerkungsschaltung fir op d'Signal geschéckt ze ginn. D'Empfang vun der elektrescher Maschinn geet.
(3) Fiber / Kabel: Fiber oder Kabel bilden den Iwwerdroungswee vum Liicht. D'Funktioun ass d'dämmt Signal, dat vum Sendende Enn geschéckt gëtt, un den opteschen Detektor vum Empfangsend no enger laanger Distanziwwerdroung duerch d'optesch Glasfaser oder den opteschen Kabel ze vermëttelen fir d'Aufgab vun der Informatioun ze vermëttelen.
(4) Optesch Repeater: besteet aus engem photodetector, engem Liichtjoer Quell, an engem Décisioun Regeneratiounsperiod Circuit. Et ginn zwou Funktiounen: Ee ass d'Dämpfung vum opteschen Signal, deen an der optescher Faser iwwerdroe gëtt, ze kompenséieren; déi aner ass den Puls vun der Welleform Verzerrung ze formen.
(5) Passiv Komponenten wéi Glasfaserverbindungen, Kuppler (kee Besoin fir d'Kraaft separat ze liwweren, awer den Apparat ass ëmmer verluer): Well d'Längt vun der Glasfaser oder vum Kabel limitéiert ass duerch de Glasfaser-Zeechnungsprozess a Kabelkonstruktiounsbedéngungen, an de Längt vun der Faser ass och Limit (zB 2km). Dofir, kann et e Problem ginn, datt eng Pluralitéit vun opteschen Faseren an engem opteschen Léngen verbonne sinn. Dofir sinn d'Verbindung tëscht opteschen Faseren, d'Verbindung an d'Kupplung vun opteschen Faseren an opteschen Transceiver, an d'Benotzung vu passive Komponenten wéi optesch Stecker a Kuppler onverzichtbar.
D'Iwwerleeënheet vun der optescher Faserkommunikatioun
Iwwerdroungsbandbreedung, grouss Kommunikatiounskapazitéit
Niddereg Iwwerdroungsverloscht a grouss Relaisdistanz
Staark anti-elektromagnetesch Interferenz
(Iwwer Funk: Wireless Signaler hu vill Effekter, Multipath Virdeeler, Schatteneffekter, Rayleigh Fading, Doppler Effekter
Am Verglach mam Koaxialkabel: optesch Signal ass méi grouss wéi Koaxialkabel an huet gutt Vertraulechkeet)
D'Frequenz vun der Liichtwelle ass ganz héich, am Verglach mat anere elektromagnetesche Wellen ass d'Interferenz kleng.
Nodeeler vun opteschen Kabel: aarmséileg mechanesch Eegeschaften, einfach ze Paus, (verbesseren mechanesch Leeschtung, wäert en Impakt op Interferenz Resistenz hunn), et dauert laang Zäit ze bauen, an ass vun geographesch Konditiounen betraff.