Optisko šķiedru sakaru priekšrocības:
● Liela sakaru jauda
● Liels releja attālums
● Bez elektromagnētiskiem traucējumiem
● Bagātīgi resursi
● Viegls svars un mazs izmērs
Īsa optisko sakaru vēsture
Vairāk nekā pirms 2000 gadiem bākas-gaismas, semafori
1880, optiskais telefons-bezvadu optiskais sakari
1970, optiskās šķiedras sakari
● 1966. gadā "Optiskās šķiedras tēvs" Dr. Gao Yong pirmo reizi ierosināja optiskās šķiedras sakaru ideju.
● 1970. gadā Bell Yan institūta Lin Yanxiong bija pusvadītāju lāzers, kas varēja nepārtraukti darboties istabas temperatūrā.
● 1970. gadā Corning's Kapron radīja 20 dB / km šķiedras zudumu.
● 1977. gadā Čikāgas pirmā komerciālā līnija 45Mb/s.
Elektromagnētiskais spektrs
Sakaru joslas dalījums un atbilstošie pārraides līdzekļi
Gaismas refrakcija / atstarošana un pilnīga atstarošana
Tā kā gaisma dažādās vielās pārvietojas atšķirīgi, tad, kad gaisma tiek izstarota no vienas vielas uz otru, abu vielu saskarnē notiek refrakcija un atstarošana. Turklāt lauztās gaismas leņķis mainās atkarībā no krītošās gaismas leņķa. Kad krītošās gaismas leņķis sasniedz vai pārsniedz noteiktu leņķi, lauztā gaisma pazudīs un visa krītošā gaisma tiks atspoguļota atpakaļ. Tas ir kopējais gaismas atspulgs. Dažādiem materiāliem ir dažādi refrakcijas leņķi vienam un tam pašam gaismas viļņa garumam (tas ir, dažādiem materiāliem ir dažādi refrakcijas rādītāji), un tiem pašiem materiāliem ir dažādi laušanas leņķi dažādiem gaismas viļņa garumiem. Optiskās šķiedras komunikācija balstās uz iepriekš minētajiem principiem.
Atstarojuma sadalījums: Svarīgs parametrs optisko materiālu raksturošanai ir laušanas koeficients, ko attēlo ar N. Gaismas ātruma C vakuumā attiecība pret gaismas ātrumu V materiālā ir materiāla laušanas koeficients.
N = C/V
Kvarca stikla laušanas koeficients optisko šķiedru komunikācijai ir aptuveni 1,5.
Šķiedru struktūra
Šķiedras tukšā šķiedra parasti ir sadalīta trīs slāņos:
Pirmais slānis: centrālais stikla kodols ar augstu refrakcijas koeficientu (kodola diametrs parasti ir 9-10μm, (vienā režīmā) 50 vai 62,5 (daudzmodu).
Otrais slānis: vidū ir zema refrakcijas indeksa silīcija stikla apšuvums (diametrs parasti ir 125μm).
Trešais slānis: ārējais ir sveķu pārklājums pastiprināšanai.
1) kodols: augsts refrakcijas indekss, ko izmanto gaismas pārraidei;
2) Apšuvuma pārklājums: zems laušanas koeficients, kas veido kopējo atstarošanas stāvokli ar serdi;
3) Aizsargjaka: tai ir augsta izturība un tā var izturēt lielus triecienus, lai aizsargātu optisko šķiedru.
3mm optiskais kabelis: oranžs, MM, vairāku režīmu; dzeltens, SM, vienmoda
Šķiedras izmērs
Ārējais diametrs parasti ir 125 um (vidēji 100 um uz matu)
Iekšējais diametrs: viena režīma 9um; daudzrežīmu 50 / 62,5 um
Skaitliskā diafragma
Optiskā šķiedra var pārraidīt ne visu gaismu, kas krīt uz optiskās šķiedras gala virsmu, bet tikai krītošo gaismu noteiktā leņķu diapazonā. Šo leņķi sauc par šķiedras skaitlisko apertūru. Lielāka optiskās šķiedras skaitliskā apertūra ir izdevīga optiskās šķiedras dokstacijā. Dažādiem ražotājiem ir dažādas skaitliskās atveres.
Šķiedras veids
Saskaņā ar gaismas pārraides režīmu optiskajā šķiedrā to var iedalīt:
Multi-Mode (saīsinājums: MM); Viena režīma (saīsinājums: SM)
Daudzmodu šķiedra: centrālā stikla serde ir biezāka (50 vai 62,5μm) un var pārraidīt gaismu vairākos režīmos. Tomēr tā starprežīmu izkliede ir liela, kas ierobežo digitālo signālu pārraidīšanas biežumu, un tas kļūs nopietnāks, palielinoties attālumam.Piemēram: 600 MB/KM šķiedras joslas platums ir tikai 300 MB pie 2 km. Tāpēc vairāku režīmu šķiedras pārraides attālums ir salīdzinoši īss, parasti tikai daži kilometri.
Viena režīma šķiedra: centrālā stikla serde ir salīdzinoši plāna (serdes diametrs parasti ir 9 vai 10μm) un var pārraidīt gaismu tikai vienā režīmā. Faktiski tā ir sava veida pakāpeniskā optiskā šķiedra, bet serdes diametrs ir ļoti mazs. Teorētiski tikai viena izplatīšanās ceļa tiešai gaismai ir atļauts iekļūt šķiedrā un izplatīties taisni šķiedras kodolā. Šķiedru impulss ir tik tikko izstiepts.Tāpēc tā starprežīmu izkliede ir maza un piemērota attālinātai saziņai, bet tās hromatiskajai izkliedei ir liela nozīme. Tādā veidā vienmoda šķiedrai ir augstākas prasības gaismas avota spektrālajam platumam un stabilitātei, tas ir, spektrālais platums ir šaurs un stabilitāte ir laba. .
Optisko šķiedru klasifikācija
Pēc materiāla:
Stikla šķiedra: serde un apšuvums ir izgatavoti no stikla, ar maziem zudumiem, lielu pārraides attālumu un augstām izmaksām;
Ar gumiju pārklāta silīcija optiskā šķiedra: kodols ir stikls un apšuvums ir plastmasa, kam ir līdzīgas īpašības kā stikla šķiedrai un zemākas izmaksas;
Plastmasas optiskā šķiedra: gan kodols, gan apšuvums ir plastmasas, ar lieliem zudumiem, īsu pārraides attālumu un zemu cenu. Pārsvarā izmanto sadzīves tehnikai, audio un attēlu pārraidei nelielā attālumā.
Atbilstoši optimālajam pārraides frekvences logam: parastā vienmoda šķiedra un dispersijas nobīdīta vienmoda šķiedra.
Parastais tips: optisko šķiedru ražošanas ēka optimizē optiskās šķiedras pārraides frekvenci vienā gaismas viļņa garumā, piemēram, 1300 nm.
Dispersijas nobīdes tips: optiskās šķiedras ražotājs optimizē šķiedru pārraides frekvenci divos gaismas viļņu garumos, piemēram: 1300 nm un 1550 nm.
Pēkšņas izmaiņas: šķiedru kodola laušanas koeficients stikla apšuvumam ir pēkšņs. Tam ir zemas izmaksas un augsta starprežīmu izkliede. Piemērots neliela attāluma maza ātruma sakariem, piemēram, rūpnieciskai vadībai. Tomēr vienmoda šķiedra izmanto mutācijas veidu nelielas starpmodu dispersijas dēļ.
Gradienta šķiedra: stikla apšuvuma šķiedras serdes refrakcijas koeficients tiek pakāpeniski samazināts, ļaujot augsta režīma gaismai izplatīties sinusoidālā formā, kas var samazināt izkliedi starp režīmiem, palielināt šķiedras joslas platumu un palielināt pārraides attālumu, taču izmaksas ir augstākā Mode šķiedra galvenokārt ir šķirota šķiedra.
Kopējās šķiedru specifikācijas
Šķiedras izmērs:
1) Viena režīma serdes diametrs: 9/125μm, 10/125μm
2) Apšuvuma ārējais diametrs (2D) = 125μm
3) Ārējais pārklājuma diametrs = 250μm
4) Pīle: 300μm
5) Daudzrežīmi: 50/125μm, Eiropas standarts; 62,5/125μm, amerikāņu standarts
6) Rūpnieciskie, medicīnas un maza ātruma tīkli: 100/140μm, 200/230μm
7) Plastmasa: 98/1000μm, izmanto automobiļu vadībai
Šķiedru vājināšanās
Galvenie faktori, kas izraisa šķiedru vājināšanos, ir: raksturīgs, lieces, saspiešana, piemaisījumi, nelīdzenumi un dibens.
Raksturīgs: tas ir raksturīgs optiskās šķiedras zudums, tostarp: Reilija izkliede, iekšējā absorbcija utt.
Liekt: Kad šķiedra ir saliekta, gaisma daļa no šķiedras tiks zaudēta izkliedes dēļ, kā rezultātā rodas zudumi.
Saspiešana: zudums, ko izraisa neliela šķiedras saliekšana, kad tā tiek saspiesta.
Piemaisījumi: optiskās šķiedras piemaisījumi absorbē un izkliedē šķiedrā pārraidīto gaismu, radot zudumus.
Nevienmērīgs: zaudējumi, ko izraisa šķiedras materiāla nevienmērīgs refrakcijas indekss.
Docking: zudumi, kas rodas šķiedras dokošanas laikā, piemēram: dažādas asis (viena režīma šķiedras koaksialitātes prasība ir mazāka par 0,8μm), gala virsma nav perpendikulāra asij, gala virsma ir nevienmērīga, nesakrīt serdes diametrs, un savienojuma kvalitāte ir slikta.
Optiskā kabeļa veids
1) Saskaņā ar ieklāšanas metodēm: pašnesošie gaisvadu optiskie kabeļi, cauruļvadu optiskie kabeļi, bruņoti ierakti optiskie kabeļi un zemūdens optiskie kabeļi.
2) Atbilstoši optiskā kabeļa struktūrai ir: savienots cauruļu optiskais kabelis, slāņa savīti optiskais kabelis, cieši turēts optiskais kabelis, lentes optiskais kabelis, nemetāla optiskais kabelis un sazarojams optiskais kabelis.
3) Atbilstoši mērķim: optiskie kabeļi tālsatiksmes sakariem, āra optiskie kabeļi tuviem attālumiem, hibrīda optiskie kabeļi un optiskie kabeļi ēkām.
Optisko kabeļu pievienošana un izslēgšana
Optisko kabeļu pievienošana un izbeigšana ir pamatprasmes, kas jāapgūst optisko kabeļu apkopes personālam.
Optisko šķiedru savienojuma tehnoloģiju klasifikācija:
1) Optiskās šķiedras savienojuma tehnoloģija un optiskā kabeļa savienojuma tehnoloģija ir divas daļas.
2) Optiskā kabeļa gals ir līdzīgs optiskā kabeļa savienojumam, izņemot to, ka darbībai jābūt atšķirīgai dažādu savienotāju materiālu dēļ.
Šķiedru savienojuma veids
Optisko šķiedru kabeļa savienojumu parasti var iedalīt divās kategorijās:
1) Fiksēts optiskās šķiedras savienojums (pazīstams kā miris savienotājs). Parasti izmantojiet optisko šķiedru saplūšanas ierīci; izmanto optiskā kabeļa tiešai galvai.
2) Optiskās šķiedras aktīvais savienotājs (plašāk pazīstams kā strāva savienotājs). Izmantojiet noņemamos savienotājus (pazīstami kā vaļīgi savienojumi). Šķiedru džemperim, aprīkojuma pieslēgšanai utt.
Tā kā optiskās šķiedras gala virsma ir nepilnīga un spiediens uz optiskās šķiedras gala virsmu ir nevienmērīgs, optiskās šķiedras savienojuma zudums ar vienu izlādi joprojām ir salīdzinoši liels, un sekundārās izlādes saplūšanas metode tagad tiek izmantots. Vispirms uzsildiet un iztukšojiet šķiedras gala virsmu, noformējiet gala virsmu, noņemiet putekļus un gružus un, iepriekš uzkarsējot, padariet šķiedras gala spiedienu vienādu.
Uzraudzības metode optiskās šķiedras savienojuma zudumam
Šķiedru savienojuma zuduma uzraudzībai ir trīs metodes:
1. Monitors uz savienotāja.
2. Gaismas avota un optiskās jaudas mērītāja uzraudzība.
3.OTDR mērīšanas metode
Optiskās šķiedras savienojuma darbības metode
Optiskās šķiedras savienojuma darbības parasti iedala:
1. Šķiedru gala virsmu apstrāde.
2. Optiskās šķiedras pieslēguma uzstādīšana.
3. Optiskās šķiedras savienošana.
4. Optisko šķiedru savienotāju aizsardzība.
5. Atlikušo šķiedru paplātei ir piecas darbības.
Parasti visa optiskā kabeļa pievienošana tiek veikta saskaņā ar šādām darbībām:
1. solis: daudz laba garuma, atveriet un noņemiet optisko kabeli, noņemiet kabeļa apvalku
2. darbība: notīriet un noņemiet naftas iepildīšanas pastu no optiskā kabeļa.
3. darbība. Savienojiet šķiedru.
4. darbība: pārbaudiet šķiedru serdeņu skaitu, veiciet šķiedru savienošanu pārī un pārbaudiet, vai šķiedru krāsu etiķetes ir pareizas.
5. solis: nostipriniet sirds savienojumu;
6. darbība: dažādi papildu līniju pāri, tostarp biznesa līniju pāri, vadības līniju pāri, ekranētas zemes līnijas utt. (ja ir pieejami iepriekš minētie līniju pāri.
7. solis: pievienojiet šķiedru.
8. darbība: aizsargājiet optiskās šķiedras savienotāju;
9. solis: atlikušās šķiedras krājumu glabāšana;
10. darbība: pabeidziet optiskā kabeļa apvalka pievienošanu;
11. darbība. Optisko šķiedru savienotāju aizsardzība
Šķiedru zudums
1310 nm: 0,35 ~ 0,5 dB/Km
1550 nm: 0,2 ~ 0,3 dB/Km
850 nm: 2,3 līdz 3,4 dB/Km
Optiskās šķiedras saplūšanas punkta zudums: 0,08 dB / punkts
Šķiedru savienošanas punkts 1 punkts / 2km
Parastie šķiedru lietvārdi
1) Vājināšanās
Vājināšanās: enerģijas zudumi, kad gaisma tiek pārraidīta optiskajā šķiedrā, vienmoda šķiedra 1310nm 0,4 ~ 0,6dB / km, 1550nm 0,2 ~ 0,3dB / km; plastmasas daudzmodu šķiedra 300dB / km
2) Izkliede
Izkliede: gaismas impulsu joslas platums tiek palielināts pēc noteikta attāluma nobraukšanas pa šķiedru. Tas ir galvenais faktors, kas ierobežo pārraides ātrumu.
Starprežīmu dispersija: notiek tikai daudzmodu šķiedrās, jo dažādi gaismas režīmi pārvietojas pa dažādiem ceļiem.
Materiāla izkliede: dažādi gaismas viļņu garumi pārvietojas dažādos ātrumos.
Viļņvada izkliede: tas notiek tāpēc, ka gaismas enerģija pārvietojas ar nedaudz atšķirīgu ātrumu, kad tā pārvietojas caur serdi un apšuvumu. Vienmodas šķiedrā ir ļoti svarīgi mainīt šķiedras izkliedi, mainot šķiedras iekšējo struktūru.
Šķiedras veids
G.652 nulles dispersijas punkts ir aptuveni 1300 nm
G.653 nulles dispersijas punkts ir aptuveni 1550 nm
G.654 negatīvās dispersijas šķiedra
G.655 dispersijas nobīdīta šķiedra
Pilna viļņa šķiedra
3) izkliedēšana
Nepilnīgās gaismas pamatstruktūras dēļ tiek radīts gaismas enerģijas zudums, un gaismas caurlaidībai šajā laikā vairs nav labas virziena.
Pamatzināšanas par optisko šķiedru sistēmu
Ievads optiskās šķiedras pamatsistēmas arhitektūrā un funkcijām:
1. Sūtīšanas iekārta: pārvērš elektriskos signālus optiskajos signālos;
2. Raidīšanas bloks: vide, kas pārraida optiskus signālus;
3. Uztvērēja bloks: uztver optiskos signālus un pārvērš tos elektriskos signālos;
4. Pievienojiet ierīci: pievienojiet optisko šķiedru gaismas avotam, gaismas noteikšanai un citām optiskajām šķiedrām.
Izplatītākie savienotāju veidi
Savienotāja gala virsmas tips
Sajūgs
Galvenā funkcija ir optisko signālu izplatīšana. Svarīgi lietojumi ir optisko šķiedru tīklos, īpaši lokālajos tīklos un viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas ierīcēs.
pamatstruktūra
Savienojums ir divvirzienu pasīvā ierīce. Pamatformas ir koks un zvaigzne. Savienojums atbilst sadalītājam.
WDM
WDM—Viļņa garuma dalīšanas multiplekseris vienā optiskajā šķiedrā pārraida vairākus optiskos signālus. Šiem optiskajiem signāliem ir dažādas frekvences un dažādas krāsas. WDM multipleksoram ir jāsavieno vairāki optiskie signāli vienā optiskajā šķiedrā; demultipleksēšanas multipleksoram ir jāatšķir vairāki optiskie signāli no vienas optiskās šķiedras.
Viļņa garuma dalīšanas multiplekseris (leģenda)
Impulsu definīcija digitālajās sistēmās:
1. Amplitūda: impulsa augstums atspoguļo optiskās jaudas enerģiju optiskās šķiedras sistēmā.
2. Pieaugšanas laiks: laiks, kas nepieciešams, lai impulss pieaugtu no 10% līdz 90% no maksimālās amplitūdas.
3. Krišanas laiks: laiks, kas nepieciešams, lai pulss nokristu no 90% līdz 10% no amplitūdas.
4. Impulsa platums: impulsa platums 50% amplitūdas pozīcijā, izteikts laikā.
5. Cikls: impulsa noteiktais laiks ir darba laiks, kas nepieciešams cikla pabeigšanai.
6. Izzušanas koeficients: 1 signālgaismas jaudas attiecība pret 0 signālgaismas jaudu.
Kopīgo optisko šķiedru sakaru vienību definīcija:
1.dB = 10 log10 (Pout / Pin)
Menca: izejas jauda; Pin: ievades jauda
2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), kas ir plaši izmantota mērvienība sakaru inženierijā; tas parasti apzīmē optisko jaudu ar 1 milivatu kā atsauci;
piemērs:–10dBm nozīmē, ka optiskā jauda ir vienāda ar 100uw.
3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)