ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशनची मूलभूत संकल्पना.
ऑप्टिकल फायबर एक डायलेक्ट्रिक ऑप्टिकल वेव्हगाइड आहे, एक वेव्हगाइड रचना जी प्रकाश अवरोधित करते आणि अक्षीय दिशेने प्रकाशाचा प्रसार करते.
क्वार्ट्ज ग्लास, सिंथेटिक राळ इ.पासून बनवलेले अतिशय बारीक फायबर.
सिंगल मोड फायबर: कोर 8-10um, क्लॅडिंग 125um
मल्टीमोड फायबर: कोर 51um, क्लॅडिंग 125um
ऑप्टिकल फायबर वापरून ऑप्टिकल सिग्नल प्रसारित करण्याच्या संप्रेषण पद्धतीला ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन म्हणतात.
प्रकाश लहरी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या श्रेणीतील आहेत.
दृश्यमान प्रकाशाची तरंगलांबी श्रेणी 390-760 nm आहे, 760 nm पेक्षा मोठा भाग अवरक्त प्रकाश आहे आणि 390 nm पेक्षा लहान भाग अतिनील प्रकाश आहे.
लाइट वेव्ह वर्किंग विंडो (तीन कम्युनिकेशन विंडो):
फायबर-ऑप्टिक कम्युनिकेशनमध्ये वापरलेली तरंगलांबी श्रेणी जवळ-अवरक्त प्रदेशात आहे
लहान-तरंगलांबीचा प्रदेश (दृश्यमान प्रकाश, जो उघड्या डोळ्यांनी केशरी प्रकाश असतो) 850nm नारिंगी प्रकाश
लांब तरंगलांबी प्रदेश (अदृश्य प्रकाश क्षेत्र) 1310 एनएम (सैद्धांतिक किमान फैलाव बिंदू), 1550 एनएम (सैद्धांतिक किमान क्षीणन बिंदू)
फायबर रचना आणि वर्गीकरण
1.फायबरची रचना
आदर्श फायबर रचना: कोर, क्लेडिंग, कोटिंग, जाकीट.
कोर आणि क्लॅडिंग क्वार्ट्ज सामग्रीपासून बनलेले आहेत आणि यांत्रिक गुणधर्म तुलनेने नाजूक आणि तोडण्यास सोपे आहेत. म्हणून, कोटिंग लेयरचे दोन स्तर, एक राळ प्रकार आणि नायलॉन प्रकाराचा एक थर सामान्यतः जोडला जातो, जेणेकरून फायबरची लवचिक कार्यक्षमता प्रकल्पाच्या व्यावहारिक अनुप्रयोग आवश्यकतांपर्यंत पोहोचते.
2. ऑप्टिकल तंतूंचे वर्गीकरण
(1) फायबरचे विभाजन फायबरच्या क्रॉस सेक्शनच्या अपवर्तक निर्देशांकाच्या वितरणानुसार केले जाते: ते स्टेप टाईप फायबर (युनिफॉर्म फायबर) आणि ग्रेडेड फायबर (नॉन-युनिफॉर्म फायबर) मध्ये विभागले गेले आहे.
असे गृहीत धरा की कोरचा अपवर्तक निर्देशांक n1 आहे आणि क्लॅडिंग अपवर्तक निर्देशांक n2 आहे.
लांब अंतरावर प्रकाश प्रसारित करण्यासाठी कोर सक्षम करण्यासाठी, ऑप्टिकल फायबर तयार करण्यासाठी आवश्यक अट आहे n1>n2
एकसमान फायबरचे अपवर्तक निर्देशांक वितरण एक स्थिर आहे
नॉन-युनिफॉर्म फायबरचा अपवर्तक निर्देशांक वितरण कायदा:
त्यापैकी, △ – सापेक्ष अपवर्तक निर्देशांक फरक
Α—अपवर्तक निर्देशांक, α=∞—स्टेप-टाइप अपवर्तक निर्देशांक वितरण फायबर, α=2—स्क्वेअर-लॉ रिफ्रॅक्टिव्ह इंडेक्स वितरण फायबर (एक श्रेणीबद्ध फायबर). या फायबरची तुलना इतर श्रेणीबद्ध तंतूंशी केली जाते. मोड पसरणे किमान इष्टतम आहे.
(1) कोरमध्ये प्रसारित केलेल्या मोडच्या संख्येनुसार: मल्टीमोड फायबर आणि सिंगल मोड फायबरमध्ये विभागलेले
येथे नमुना ऑप्टिकल फायबरमध्ये प्रसारित केलेल्या प्रकाशाच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक क्षेत्राच्या वितरणाचा संदर्भ देते. भिन्न फील्ड वितरण भिन्न मोड आहेत.
सिंगल मोड (फायबरमध्ये फक्त एक मोड प्रसारित केला जातो), मल्टीमोड (फायबरमध्ये अनेक मोड एकाच वेळी प्रसारित केले जातात)
सध्या, ट्रान्समिशन रेटवरील वाढत्या गरजा आणि ट्रान्समिशनच्या वाढत्या संख्येमुळे, मेट्रोपॉलिटन एरिया नेटवर्क उच्च गती आणि मोठ्या क्षमतेच्या दिशेने विकसित होत आहे, म्हणून त्यापैकी बहुतेक सिंगल मोड स्टेप्ड फायबर आहेत. (मल्टिमोड फायबरपेक्षा स्वतःची ट्रान्समिशन वैशिष्ट्ये चांगली आहेत)
(२) ऑप्टिकल फायबरची वैशिष्ट्ये:
①ऑप्टिकल फायबरची नुकसान वैशिष्ट्ये: प्रकाश लहरी ऑप्टिकल फायबरमध्ये प्रसारित केल्या जातात आणि प्रसारण अंतर वाढते म्हणून ऑप्टिकल शक्ती हळूहळू कमी होते.
फायबर कमी होण्याच्या कारणांमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश होतो: कपलिंग लॉस, शोषण कमी होणे, स्कॅटरिंग लॉस आणि बेंडिंग रेडिएशन लॉस.
कपलिंग लॉस म्हणजे फायबर आणि उपकरण यांच्यातील कपलिंगमुळे होणारे नुकसान.
फायबर सामग्री आणि अशुद्धतेद्वारे प्रकाश ऊर्जा शोषल्यामुळे शोषण नुकसान होते.
स्कॅटरिंग लॉस रेले स्कॅटरिंग (अपवर्तक निर्देशांक नॉन-युनिफॉर्मिटी) आणि वेव्हगाइड स्कॅटरिंग (मटेरियल असमानता) मध्ये विभागले गेले आहे.
बेंडिंग रेडिएशन लॉस म्हणजे फायबरच्या वाकण्यामुळे होणारे नुकसान म्हणजे फायबरच्या वाकण्यामुळे रेडिएशन मोडकडे नेणारे नुकसान.
②ऑप्टिकल फायबरची पसरण्याची वैशिष्ट्ये: ऑप्टिकल फायबरद्वारे प्रसारित केलेल्या सिग्नलमधील भिन्न वारंवारता घटकांचा प्रसार वेग भिन्न असतो आणि टर्मिनलवर पोहोचताना सिग्नलच्या पल्सच्या विस्तारामुळे होणाऱ्या विकृतीच्या भौतिक घटनेला फैलाव म्हणतात.
फैलाव मोडल फैलाव, सामग्री फैलाव आणि वेव्हगाइड फैलाव मध्ये विभागलेला आहे.
ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टमचे मूलभूत घटक
भाग पाठवा:
इलेक्ट्रिक ट्रान्समीटर (इलेक्ट्रिकल टर्मिनल) द्वारे पल्स मॉड्युलेशन सिग्नल आउटपुट ऑप्टिकल ट्रान्समीटरला (प्रोग्राम-नियंत्रित सिग्नलद्वारे पाठविले जाते.स्विचप्रक्रिया केली जाते, वेव्हफॉर्मला आकार दिला जातो, पॅटर्नचा व्युत्क्रम बदलला जातो... एका योग्य विद्युत सिग्नलमध्ये आणि ऑप्टिकल ट्रान्समीटरला पाठवला जातो)
ऑप्टिकल ट्रान्समीटरची प्राथमिक भूमिका म्हणजे इलेक्ट्रिकल सिग्नलला फायबरमध्ये जोडलेल्या ऑप्टिकल सिग्नलमध्ये रूपांतरित करणे.
प्राप्त भाग:
ऑप्टिकल फायबरद्वारे प्रसारित होणारे ऑप्टिकल सिग्नल इलेक्ट्रिकल सिग्नलमध्ये रूपांतरित करणे
इलेक्ट्रिकल सिग्नलची प्रक्रिया मूळ पल्स मॉड्युलेटेड सिग्नलवर पुनर्संचयित केली जाते आणि इलेक्ट्रिकल टर्मिनलवर पाठविली जाते (ऑप्टिकल रिसीव्हरद्वारे पाठवलेल्या इलेक्ट्रिकल सिग्नलवर प्रक्रिया केली जाते, वेव्हफॉर्म आकार दिला जातो, पॅटर्नचा उलटा उलट केला जातो… योग्य विद्युत सिग्नल आहे प्रोग्राम करण्यायोग्य वर परत पाठवलेस्विच)
ट्रान्समिशन भाग:
सिंगल-मोड फायबर, ऑप्टिकल रिपीटर (इलेक्ट्रिकल रीजनरेटिव्ह रिपीटर (ऑप्टिकल-इलेक्ट्रिक-ऑप्टिकल रूपांतरण प्रवर्धक, ट्रान्समिशन विलंब मोठा असेल, नाडी निर्णय सर्किट वेव्हफॉर्म आणि वेळेला आकार देण्यासाठी वापरला जाईल), एर्बियम-डोपड फायबर ॲम्प्लीफायर (प्रवर्धन पूर्ण करते). ऑप्टिकल स्तरावर, वेव्हफॉर्म आकार न घेता)
(१) ऑप्टिकल ट्रान्समीटर: हे एक ऑप्टिकल ट्रान्सीव्हर आहे जे इलेक्ट्रिक/ऑप्टिकल रूपांतरण लक्षात घेते. यात प्रकाश स्रोत, ड्रायव्हर आणि मॉड्युलेटर असतात. इलेक्ट्रिक मशीनमधून प्रकाशाच्या तरंगाला प्रकाशझोताद्वारे उत्सर्जित केलेल्या प्रकाश लहरीमध्ये मंद तरंग बनवणे आणि नंतर मॉड्युलेटेड ऑप्टिकल सिग्नलला ऑप्टिकल फायबर किंवा ट्रान्समिशनसाठी ऑप्टिकल केबलला जोडणे हे कार्य आहे.
(2) ऑप्टिकल रिसीव्हर: एक ऑप्टिकल ट्रान्सीव्हर आहे जो ऑप्टिकल/इलेक्ट्रिकल रूपांतरण ओळखतो. युटिलिटी मॉडेल लाइट डिटेटिंग सर्किट आणि ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायरने बनलेले आहे आणि ऑप्टिकल फायबर किंवा ऑप्टिकल केबलद्वारे प्रसारित केलेल्या ऑप्टिकल सिग्नलला ऑप्टिकल डिटेक्टरद्वारे इलेक्ट्रिकल सिग्नलमध्ये रूपांतरित करणे आणि नंतर कमकुवत इलेक्ट्रिकल सिग्नल वाढवणे. ॲम्प्लीफायिंग सर्किटद्वारे सिग्नलला पाठवण्याकरिता पुरेशी पातळी. इलेक्ट्रिक मशीनचा रिसीव्हिंग एंड जातो.
(३) फायबर/केबल: फायबर किंवा केबल प्रकाशाचा प्रसार मार्ग बनवतात. माहिती प्रसारित करण्याचे कार्य पूर्ण करण्यासाठी ऑप्टिकल फायबर किंवा ऑप्टिकल केबलद्वारे लांब-अंतराच्या प्रसारणानंतर ट्रान्समिटिंग एंडद्वारे पाठविलेला मंद सिग्नल प्राप्तकर्त्याच्या ऑप्टिकल डिटेक्टरकडे प्रसारित करणे हे कार्य आहे.
(४) ऑप्टिकल रिपीटर: फोटोडिटेक्टर, प्रकाश स्रोत आणि निर्णय पुनर्जन्म सर्किट यांचा समावेश होतो. दोन कार्ये आहेत: एक म्हणजे ऑप्टिकल फायबरमध्ये प्रसारित ऑप्टिकल सिग्नलच्या क्षीणतेची भरपाई करणे; दुसरे म्हणजे तरंग विकृतीच्या नाडीला आकार देणे.
(5) निष्क्रिय घटक जसे की फायबर ऑप्टिक कनेक्टर, कप्लर्स (वेगळे वीज पुरवठा करण्याची आवश्यकता नाही, परंतु डिव्हाइस अद्याप तोटा आहे): कारण फायबर किंवा केबलची लांबी फायबर ड्रॉइंग प्रक्रियेद्वारे आणि केबल बांधकाम परिस्थितीमुळे मर्यादित आहे, आणि फायबरची लांबी देखील मर्यादा आहे (उदा. 2 किमी). त्यामुळे, एक ऑप्टिकल फायबर लाइनमध्ये ऑप्टिकल फायबरची अनेकता जोडलेली समस्या असू शकते. म्हणून, ऑप्टिकल फायबरमधील कनेक्शन, ऑप्टिकल फायबर आणि ऑप्टिकल ट्रान्सीव्हर्सचे कनेक्शन आणि जोडणी आणि ऑप्टिकल कनेक्टर आणि कप्लर्स सारख्या निष्क्रिय घटकांचा वापर अपरिहार्य आहे.
ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशनची श्रेष्ठता
ट्रान्समिशन बँडविड्थ, मोठी संप्रेषण क्षमता
कमी ट्रांसमिशन नुकसान आणि मोठे रिले अंतर
मजबूत विरोधी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेप
(वायरलेसच्या पलीकडे: वायरलेस सिग्नलचे अनेक प्रभाव आहेत, मल्टीपाथ फायदे, सावली प्रभाव, रेले फॅडिंग, डॉप्लर प्रभाव
कोएक्सियल केबलच्या तुलनेत: ऑप्टिकल सिग्नल कोएक्सियल केबलपेक्षा मोठा आहे आणि चांगली गोपनीयता आहे)
इतर इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या तुलनेत प्रकाश लहरीची वारंवारता खूप जास्त असते, हस्तक्षेप कमी असतो.
ऑप्टिकल केबलचे तोटे: खराब यांत्रिक गुणधर्म, तोडण्यास सोपे, (यांत्रिक कार्यप्रदर्शन सुधारणे, हस्तक्षेप प्रतिकारांवर परिणाम होईल), ते तयार होण्यास बराच वेळ लागतो आणि भौगोलिक परिस्थितीमुळे प्रभावित होते.