Основен концепт на комуникација со оптички влакна.
Оптичко влакно е диелектричен оптички бранововод, структура на брановоди што ја блокира светлината и ја шири светлината во аксијален правец.
Многу фини влакна изработени од кварцно стакло, синтетичка смола итн.
Влакна со еден режим: јадро 8-10um, обложување 125um
Мултимодни влакна: јадро 51um, облога 125um
Комуникацискиот метод за пренос на оптички сигнали со користење на оптички влакна се нарекува комуникација со оптички влакна.
Светлинските бранови спаѓаат во категоријата електромагнетни бранови.
Опсегот на бранова должина на видливата светлина е 390-760 nm, делот поголем од 760 nm е инфрацрвена светлина, а делот помал од 390 nm е ултравиолетова светлина.
Работен прозорец со светлосен бран (три комуникациски прозорци):
Опсегот на бранови должини што се користи во комуникацијата со оптички влакна е во блискиот инфрацрвен регион
Регион со кратка бранова должина (видлива светлина, која е портокалова светлина со голо око) 850 nm портокалова светлина
Регион со долга бранова должина (регион на невидлива светлина) 1310 nm (теоретска минимална точка на дисперзија), 1550 nm (теоретска минимална точка на слабеење)
Структура и класификација на влакна
1.Структурата на влакното
Идеална структура на влакна: јадро, облога, облога, јакна.
Јадрото и облогата се направени од кварцен материјал, а механичките својства се релативно кревки и лесно се кршат. Затоа, генерално се додаваат два слоја слој слој, еден тип смола и еден слој од типот најлон, така што флексибилните перформанси на влакното ги достигнуваат барањата за практична примена на проектот.
2.Класификација на оптички влакна
(1) Влакното е поделено според дистрибуцијата на индексот на прекршување на пресекот на влакното: е поделено на влакно од типот на чекор (униформно влакно) и степенувано влакно (нерамномерно влакно).
Да претпоставиме дека јадрото има индекс на прекршување n1, а индексот на прекршување на облогата е n2.
За да се овозможи јадрото да пренесува светлина на долги растојанија, неопходен услов за конструирање на оптичкото влакно е n1>n2
Распределбата на индексот на рефракција на еднообразно влакно е константа
Законот за дистрибуција на индексот на прекршување на нееднакво влакно:
Меѓу нив, △ – релативна разлика во индексот на рефракција
Α-индекс на прекршување, α=∞-влакно на дистрибуција на индекс на прекршување во чекор, α=2-квадратно влакно на дистрибуција на индекс на рефракција (оценето влакно). Ова влакно се споредува со други оценети влакна. Режим на дисперзија минимум оптимално.
(1) Според бројот на режими што се пренесуваат во јадрото: поделени на мултимодни влакна и едномодни влакна
Моделот овде се однесува на распределбата на електромагнетното поле на светлина што се пренесува во оптичко влакно. Различни дистрибуции на поле се различен режим.
Единечен режим (само еден режим се пренесува во влакното), мултимод (повеќе режими се пренесуваат истовремено во влакното)
Во моментов, поради зголемените барања за брзина на пренос и зголемениот број на преноси, мрежата на градското подрачје се развива во насока на голема брзина и голем капацитет, така што повеќето од нив се единечни скалести влакна. (Карактеристиките на пренос сами по себе се подобри од мултимодни влакна)
(2) Карактеристики на оптичкото влакно:
① Карактеристики на губење на оптичкото влакно: Светлинските бранови се пренесуваат во оптичкото влакно, а оптичката моќност постепено се намалува како што се зголемува растојанието за пренос.
Причините за губење на влакна вклучуваат: губење на спојување, губење на апсорпција, губење на расејување и губење на зрачење со свиткување.
Загубата на спојката е загуба предизвикана од спојувањето помеѓу влакното и уредот.
Загубите на апсорпција се предизвикани од апсорпцијата на светлосната енергија од влакна материјали и нечистотии.
Загубата на расејување е поделена на Рајлево расејување (нерамномерност на индексот на прекршување) и расејување на брановодите (нерамномерност на материјалот).
Загубата на зрачење со свиткување е загубата предизвикана од свиткување на влакното што доведува до режим на зрачење предизвикан од свиткување на влакното.
②Карактеристики на дисперзија на оптичкото влакно: Различните фреквентни компоненти во сигналот што го пренесува оптичкото влакно имаат различни брзини на пренос, а физичкиот феномен на изобличување предизвикан од проширувањето на пулсот на сигналот кога ќе стигне до терминалот се нарекува дисперзија.
Дисперзијата е поделена на модална дисперзија, материјална дисперзија и дисперзија на брановоди.
Основни компоненти на комуникациските системи со оптички влакна
Испрати дел:
Излезот сигнал за модулација на импулсот од електричниот предавател (електричен терминал) се испраќа до оптичкиот предавател (сигналот испратен од програмски контролираниотпрекинувачсе обработува, брановата форма се обликува, обратната страна на шемата се менува… во соодветен електричен сигнал и се испраќа до оптичкиот предавател)
Примарната улога на оптичкиот предавател е да конвертира електричен сигнал во оптички сигнал кој е споен во влакното.
Примање дел:
Конвертирање на оптички сигнали пренесени преку оптички влакна во електрични сигнали
Обработката на електричниот сигнал се враќа на оригиналниот сигнал модулиран со импулс и се испраќа до електричниот терминал (електричниот сигнал испратен од оптичкиот приемник се обработува, брановата форма се обликува, обратната страна на шемата е превртена… соодветниот електричен сигнал е испратени назад во програмабилниотпрекинувач)
Дел за пренос:
Едномодни влакна, оптички повторувач (електричен регенеративен повторувач (оптичко-електрично-оптичко засилување на конверзија, доцнењето на преносот ќе биде поголемо, колото за одлучување на пулсот ќе се користи за обликување на брановата форма и тајмингот), засилувач со влакна допирани со ербиум (го комплетира засилувањето на оптичко ниво, без обликување на брановидни форми)
(1) Оптички предавател: Тоа е оптички трансивер кој реализира електрична/оптичка конверзија. Се состои од извор на светлина, двигател и модулатор. Функцијата е да се модулира светлосниот бран од електричната машина до светлосниот бран што го емитува изворот на светлина за да стане затемнет бран, а потоа да го спои модулираниот оптички сигнал со оптичкото влакно или оптичкиот кабел за пренос.
(2) Оптички приемник: е оптички трансивер кој реализира оптичка/електрична конверзија. Корисниот модел е составен од коло за откривање светлина и оптички засилувач, а функцијата е да го конвертира оптичкиот сигнал што се пренесува од оптичкото влакно или оптичкиот кабел во електричен сигнал од оптичкиот детектор, а потоа да го засили слабиот електричен сигнал до доволно ниво низ колото за засилување за да се испрати до сигналот. Приемниот крај на електричната машина оди.
(3) Влакна/кабел: Влакното или кабелот ја сочинуваат патеката за пренос на светлината. Функцијата е да се пренесе затемнетиот сигнал испратен од предавателниот крај до оптичкиот детектор на приемниот крај по пренос на долги растојанија преку оптичкото влакно или оптичкиот кабел за да се заврши задачата за пренос на информации.
(4) Оптички повторувач: се состои од фотодетектор, извор на светлина и коло за регенерација на одлуки. Постојат две функции: едната е да се компензира слабеењето на оптичкиот сигнал што се пренесува во оптичкото влакно; другата е да се обликува пулсот на изобличувањето на брановата форма.
(5) Пасивни компоненти како што се конектори за оптички влакна, спојници (нема потреба да се напојува посебно, но уредот е сè уште губи): Бидејќи должината на влакната или кабелот е ограничена од процесот на цртање влакна и условите за изградба на кабелот, и должината на влакното е исто така Ограничување (на пр. 2км). Затоа, може да има проблем што мноштво оптички влакна се поврзани во една линија на оптички влакна. Затоа, врската помеѓу оптичките влакна, поврзувањето и спојувањето на оптичките влакна и оптичките примопредаватели и употребата на пасивни компоненти како оптички конектори и спојки се незаменливи.
Супериорноста на комуникацијата со оптички влакна
Пропусен опсег на пренос, голем комуникациски капацитет
Ниска загуба на пренос и големо растојание на релето
Силни анти-електромагнетни пречки
(Надвор од безжичната мрежа: безжичните сигнали имаат многу ефекти, придобивки од повеќе патеки, ефекти во сенка, бледнее на Рејли, ефекти доплер
Во споредба со коаксијален кабел: оптичкиот сигнал е поголем од коаксијалниот кабел и има добра доверливост)
Фреквенцијата на светлосниот бран е многу висока, во споредба со другите електромагнетни бранови, пречките се мали.
Недостатоци на оптичкиот кабел: лоши механички својства, лесно се кине, (подобрување на механичките перформанси, ќе има влијание на отпорноста на пречки), потребно е долго време за да се изгради и е под влијание на географските услови.