Pagrindinė optinio pluošto ryšio koncepcija.
Optinis pluoštas yra dielektrinis optinis bangolaidis, bangolaidžio struktūra, kuri blokuoja šviesą ir skleidžia šviesą ašine kryptimi.
Labai smulkus pluoštas, pagamintas iš kvarcinio stiklo, sintetinės dervos ir kt.
Vienmodis pluoštas: šerdis 8-10um, apvalkalas 125um
Daugiamodis pluoštas: šerdis 51um, apvalkalas 125um
Ryšio būdas optiniams signalams perduoti naudojant optines skaidulas vadinamas šviesolaidžio ryšiu.
Šviesos bangos priklauso elektromagnetinių bangų kategorijai.
Matomos šviesos bangų ilgių diapazonas yra 390–760 nm, didesnė nei 760 nm dalis yra infraraudonoji šviesa, o mažesnė nei 390 nm dalis yra ultravioletinė šviesa.
Šviesos bangos darbinis langas (trys komunikacijos langai):
Šviesolaidiniame ryšyje naudojamas bangų ilgio diapazonas yra artimojo infraraudonųjų spindulių srityje
Trumpo bangos ilgio sritis (matoma šviesa, kuri yra oranžinė šviesa plika akimi) 850 nm oranžinė šviesa
Ilgo bangos ilgio sritis (nematomos šviesos sritis) 1310 nm (teorinis mažiausias dispersijos taškas), 1550 nm (teorinis mažiausias silpninimo taškas)
Pluošto struktūra ir klasifikacija
1. Pluošto struktūra
Ideali pluošto struktūra: šerdis, apvalkalas, danga, apvalkalas.
Šerdis ir apvalkalas yra pagaminti iš kvarco medžiagos, o mechaninės savybės yra gana trapios ir lengvai sulaužomos. Todėl paprastai pridedami du dangos sluoksniai, vienas dervos tipas ir vienas nailono tipo sluoksnis, kad pluošto lankstumas atitiktų praktinius projekto taikymo reikalavimus.
2. Optinių skaidulų klasifikacija
(1) Pluoštas skirstomas pagal pluošto skerspjūvio lūžio rodiklio pasiskirstymą: jis skirstomas į pakopinio tipo pluoštą (vienodą pluoštą) ir rūšiuotą pluoštą (nevienodą pluoštą).
Tarkime, kad šerdies lūžio rodiklis yra n1, o apvalkalo lūžio rodiklis yra n2.
Kad šerdis galėtų perduoti šviesą dideliais atstumais, būtina sąlyga šviesolaidžio konstravimui yra n1>n2
Vienodo pluošto lūžio rodiklio pasiskirstymas yra pastovus
Nevienodo pluošto lūžio rodiklio pasiskirstymo dėsnis:
Tarp jų △ – santykinis lūžio rodiklio skirtumas
Α – lūžio rodiklis, α=∞ – laiptinio tipo lūžio rodiklio pasiskirstymo pluoštas, α=2 – kvadratinio dėsnio lūžio rodiklio pasiskirstymo pluoštas (graduotas pluoštas). Šis pluoštas lyginamas su kitais rūšiuotais pluoštais. Režimo dispersija minimali optimali.
(1) Pagal šerdyje perduodamų režimų skaičių: padalintas į daugiamodį ir vienmodį skaidulą
Modelis čia reiškia šviesos elektromagnetinio lauko, perduodamo optiniu pluoštu, pasiskirstymą. Skirtingi laukų paskirstymai yra skirtingi režimai.
Vienmodis (pluošte perduodamas tik vienas režimas), daugiamodis (pluošte vienu metu perduodami keli režimai)
Šiuo metu dėl didėjančių perdavimo spartos reikalavimų ir didėjančio perdavimo skaičiaus didmiesčių tinklas vystosi didelės spartos ir didelės talpos kryptimi, todėl dauguma jų yra vienmodės laiptuotos skaidulos. (Pačios perdavimo charakteristikos yra geresnės nei daugiamodės skaidulos)
(2) Optinio pluošto charakteristikos:
① Optinio pluošto praradimo charakteristikos: šviesos bangos perduodamos optiniu pluoštu, o optinė galia palaipsniui mažėja, kai perdavimo atstumas didėja.
Pluošto praradimo priežastys yra šios: sujungimo praradimas, absorbcijos praradimas, sklaidos praradimas ir lenkimo spinduliuotės praradimas.
Sujungimo nuostoliai yra nuostoliai, atsirandantys dėl pluošto ir prietaiso sujungimo.
Absorbcijos nuostolius sukelia pluoštinės medžiagos ir priemaišos absorbuojant šviesos energiją.
Sklaidos nuostoliai skirstomi į Rayleigh sklaidą (lūžio rodiklio netolygumas) ir bangolaidžio sklaidą (medžiagos nelygumus).
Lenkimo spinduliuotės nuostoliai yra nuostoliai, atsirandantys dėl pluošto lenkimo, dėl kurio atsiranda spinduliavimo režimas, kurį sukelia pluošto lenkimas.
② Optinio pluošto sklaidos charakteristikos: Skirtingi optinio pluošto perduodamo signalo dažnio komponentai turi skirtingą perdavimo greitį, o fizinis iškraipymo reiškinys, kurį sukelia signalo impulso išplėtimas pasiekiant terminalą, vadinamas dispersija.
Dispersija skirstoma į modalinę dispersiją, medžiagų dispersiją ir bangolaidžio dispersiją.
Pagrindiniai optinio pluošto ryšio sistemų komponentai
Siųsti dalį:
Elektrinio siųstuvo (elektros gnybto) išvestas impulsų moduliacijos signalas siunčiamas į optinį siųstuvą (signalas, kurį siunčia programa valdomajungiklisapdorojamas, formuojama bangos forma, atvirkštinė schema pakeičiama į tinkamą elektrinį signalą ir siunčiama į optinį siųstuvą)
Pagrindinis optinio siųstuvo vaidmuo yra paversti elektrinį signalą į optinį signalą, kuris yra sujungtas su pluoštu.
Priimama dalis:
Optinius signalus, perduodamus per optines skaidulas, paverčia elektriniais signalais
Elektrinio signalo apdorojimas atstatomas į pradinį impulsų moduliuotą signalą ir siunčiamas į elektrinį gnybtą (apdorojamas optinio imtuvo siunčiamas elektrinis signalas, formuojama bangos forma, apverčiama atvirkštinė schema… išsiųstas atgal į programuojamąjungiklis)
Transmisijos dalis:
Vienmodės skaidulos, optinis kartotuvas (elektrinis regeneracinis kartotuvas (optinis-elektrinis-optinis konversijos stiprinimas, perdavimo delsa bus didesnė, impulsų sprendimo grandinė bus naudojama bangos formai ir laikui formuoti), erbiu legiruotas skaidulinis stiprintuvas (užbaigia stiprinimą optiniu lygiu, be bangos formos formavimo)
(1) Optinis siųstuvas: tai optinis siųstuvas-imtuvas, kuris realizuoja elektrinį / optinį konvertavimą. Jį sudaro šviesos šaltinis, tvarkyklė ir moduliatorius. Funkcija yra moduliuoti šviesos bangą iš elektros mašinos į šviesos bangą, kurią skleidžia šviesos šaltinis, kad ji taptų pritemdyta banga, o tada sujungti moduliuotą optinį signalą su optiniu pluoštu arba optiniu kabeliu, kad būtų galima perduoti.
(2) Optinis imtuvas: tai optinis siųstuvas-imtuvas, kuris atlieka optinį/elektrinį konvertavimą. Naudingumo modelis sudarytas iš šviesos aptikimo grandinės ir optinio stiprintuvo, o jo funkcija yra optinio pluošto arba optinio kabelio perduodamą optinį signalą paversti optinio detektoriaus elektriniu signalu, o tada sustiprinti silpną elektrinį signalą. pakankamas lygis per stiprinimo grandinę, kad būtų siunčiamas į signalą. Elektros mašinos priėmimo galas eina.
(3) Šviesolaidis / kabelis: pluoštas arba kabelis sudaro šviesos perdavimo kelią. Funkcija yra perduoti pritemdytą signalą, kurį siunčia siunčiamasis galas, į priėmimo galo optinį detektorių po to, kai buvo perduota per optinį pluoštą arba optinį kabelį, kad būtų atlikta informacijos perdavimo užduotis.
(4) Optinis kartotuvas: susideda iš fotodetektoriaus, šviesos šaltinio ir sprendimo regeneravimo grandinės. Yra dvi funkcijos: viena – kompensuoti šviesolaidžiu perduodamo optinio signalo slopinimą; kita – formuoti bangos formos iškraipymo impulsą.
(5) Pasyvūs komponentai, tokie kaip šviesolaidinės jungtys, jungtys (nereikia atskirai tiekti maitinimo, bet įrenginys vis tiek yra nuostolingas): nes pluošto arba kabelio ilgį riboja šviesolaidžio tempimo procesas ir kabelio konstrukcijos sąlygos, ir pluošto ilgis taip pat yra Riba (pvz., 2 km). Todėl gali kilti problema, kad vienoje šviesolaidžio linijoje yra sujungta daug šviesolaidžių. Todėl būtinas ryšys tarp optinių skaidulų, optinių skaidulų ir optinių siųstuvų-imtuvų sujungimas ir sujungimas bei pasyviųjų komponentų, tokių kaip optinės jungtys ir jungtys, naudojimas.
Šviesolaidžio ryšio pranašumas
Perdavimo pralaidumas, didelis ryšio pajėgumas
Maži perdavimo nuostoliai ir didelis relės atstumas
Stiprūs antielektromagnetiniai trukdžiai
(Be belaidžio ryšio: belaidžiai signalai turi daug efektų, kelių kelių privalumų, šešėlių efektų, Rayleigh blukimo, Doplerio efektų
Palyginti su bendraašiu kabeliu: optinis signalas yra didesnis nei bendraašis kabelis ir turi gerą konfidencialumą)
Šviesos bangos dažnis yra labai didelis, palyginti su kitomis elektromagnetinėmis bangomis, trukdžiai yra maži.
Optinio kabelio trūkumai: prastos mechaninės savybės, lengvai lūžta, (gerina mechanines charakteristikas, turės įtakos atsparumui trukdžiams), ilgai tiesiamas, veikia geografinės sąlygos.