Kelebihan komunikasi gentian optik:
● Kapasiti komunikasi yang besar
● Jarak geganti yang panjang
● Tiada gangguan elektromagnet
● Sumber yang kaya
● Berat ringan dan saiz kecil
Sejarah Ringkas Komunikasi Optik
Lebih daripada 2000 tahun yang lalu, lampu suar, semafor
1880, komunikasi optik tanpa wayar telefon optik
1970, komunikasi gentian optik
● Pada tahun 1966, "Bapa Gentian Optik", Dr. Gao Yong mula-mula mencadangkan idea komunikasi gentian optik.
● Pada tahun 1970, Lin Yanxiong milik Bell Yan Institute ialah laser semikonduktor yang boleh berfungsi secara berterusan pada suhu bilik.
● Pada tahun 1970, Kapron Corning mengalami kehilangan gentian 20dB / km.
● Pada tahun 1977, talian komersial pertama Chicago 45Mb / s.
Spektrum elektromagnet
Bahagian jalur komunikasi dan media penghantaran yang sepadan
Pembiasan / pantulan dan pantulan total cahaya
Oleh kerana cahaya bergerak secara berbeza dalam bahan yang berbeza, apabila cahaya dipancarkan dari satu bahan ke bahan lain, pembiasan dan pantulan berlaku pada antara muka antara dua bahan. Selain itu, sudut cahaya terbias berbeza dengan sudut cahaya kejadian. Apabila sudut cahaya kejadian mencapai atau melebihi sudut tertentu, cahaya terbias akan hilang, dan semua cahaya kejadian akan dipantulkan kembali. Ini adalah pantulan keseluruhan cahaya. Bahan yang berbeza mempunyai sudut biasan yang berbeza untuk panjang gelombang cahaya yang sama (iaitu, bahan yang berbeza mempunyai indeks biasan yang berbeza), dan bahan yang sama mempunyai sudut biasan yang berbeza untuk panjang gelombang cahaya yang berbeza. Komunikasi gentian optik adalah berdasarkan prinsip di atas.
Pengagihan pemantulan: Parameter penting untuk mencirikan bahan optik ialah indeks biasan, yang diwakili oleh N. Nisbah kelajuan cahaya C dalam vakum kepada kelajuan cahaya V dalam bahan ialah indeks biasan bahan.
N = C / V
Indeks biasan kaca kuarza untuk komunikasi gentian optik adalah kira-kira 1.5.
Struktur gentian
Serat terdedah gentian biasanya dibahagikan kepada tiga lapisan:
Lapisan pertama: teras kaca indeks biasan tinggi pusat (diameter teras biasanya 9-10μm, (mod tunggal) 50 atau 62.5 (berbilang mod).
Lapisan kedua: bahagian tengah adalah pelapisan kaca silika indeks biasan rendah (diameter umumnya 125μm).
Lapisan ketiga: paling luar adalah salutan resin untuk tetulang.
1) teras: indeks biasan tinggi, digunakan untuk menghantar cahaya;
2) Salutan salutan: indeks biasan rendah, membentuk keadaan pantulan total dengan teras;
3) Jaket pelindung: Ia mempunyai kekuatan tinggi dan boleh menahan kesan besar untuk melindungi gentian optik.
Kabel optik 3mm: oren, MM, pelbagai mod; kuning, SM, mod tunggal
Saiz gentian
Diameter luar biasanya 125um (purata 100um setiap rambut)
Diameter dalam: mod tunggal 9um; berbilang mod 50 / 62.5um
Bukaan berangka
Tidak semua kejadian cahaya pada muka akhir gentian optik boleh dihantar oleh gentian optik, tetapi hanya cahaya kejadian dalam julat sudut tertentu. Sudut ini dipanggil apertur berangka gentian. Apertur berangka yang lebih besar bagi gentian optik adalah berfaedah untuk dok gentian optik. Pengeluar yang berbeza mempunyai apertur berangka yang berbeza.
Jenis gentian
Mengikut mod penghantaran cahaya dalam gentian optik, ia boleh dibahagikan kepada:
Multi-Mod (singkatan: MM); Mod Tunggal (singkatan: SM)
Gentian berbilang mod: Teras kaca tengah lebih tebal (50 atau 62.5μm) dan boleh menghantar cahaya dalam pelbagai mod. Walau bagaimanapun, penyebaran antara modnya adalah besar, yang mengehadkan kekerapan penghantaran isyarat digital, dan ia akan menjadi lebih serius dengan jarak yang semakin meningkat.Contohnya: gentian 600MB / KM hanya mempunyai lebar jalur 300MB pada 2KM. Oleh itu, jarak penghantaran gentian berbilang mod adalah agak pendek, secara amnya hanya beberapa kilometer.
Gentian mod tunggal: Teras kaca tengah agak nipis (diameter teras biasanya 9 atau 10μm), dan hanya boleh menghantar cahaya dalam satu mod. Malah, ia adalah sejenis gentian optik jenis langkah, tetapi diameter terasnya sangat kecil. Secara teori, hanya cahaya langsung satu laluan perambatan dibenarkan memasuki gentian dan merambat terus dalam teras gentian. Nadi gentian hampir tidak diregangkan.Oleh itu, penyebaran antara modnya adalah kecil dan sesuai untuk komunikasi jauh, tetapi penyebaran kromatiknya memainkan peranan utama. Dengan cara ini, gentian mod tunggal mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk lebar spektrum dan kestabilan sumber cahaya, iaitu lebar spektrum sempit dan kestabilan adalah baik. .
Klasifikasi gentian optik
Mengikut bahan:
Gentian kaca: Teras dan pelapisan diperbuat daripada kaca, dengan kehilangan kecil, jarak penghantaran yang panjang dan kos yang tinggi;
Gentian optik silikon yang diliputi getah: teras adalah kaca dan pelapisannya adalah plastik, yang mempunyai ciri-ciri yang serupa dengan gentian kaca dan kos yang lebih rendah;
Gentian optik plastik: Kedua-dua teras dan pelapisan adalah plastik, dengan kerugian besar, jarak penghantaran pendek, dan harga rendah. Selalunya digunakan untuk peralatan rumah, audio dan penghantaran imej jarak dekat.
Mengikut tetingkap kekerapan penghantaran yang optimum: gentian mod tunggal konvensional dan gentian mod tunggal teralih penyebaran.
Jenis konvensional: Rumah pengeluaran gentian optik mengoptimumkan frekuensi penghantaran gentian optik pada satu panjang gelombang cahaya, seperti 1300nm.
Jenis anjakan serakan: Pengeluar gentian optik mengoptimumkan frekuensi penghantaran gentian pada dua panjang gelombang cahaya, seperti: 1300nm dan 1550nm.
Perubahan mendadak: Indeks biasan teras gentian ke pelapisan kaca adalah mendadak. Ia mempunyai kos rendah dan penyebaran antara mod yang tinggi. Sesuai untuk komunikasi berkelajuan rendah jarak dekat, seperti kawalan industri. Walau bagaimanapun, gentian mod tunggal menggunakan jenis mutasi kerana penyebaran antara mod yang kecil.
Gentian kecerunan: indeks biasan teras gentian ke pelapisan kaca dikurangkan secara beransur-ansur, membolehkan cahaya mod tinggi merambat dalam bentuk sinusoidal, yang boleh mengurangkan penyebaran antara mod, meningkatkan lebar jalur gentian, dan meningkatkan jarak penghantaran, tetapi kosnya adalah gentian Mod yang lebih tinggi kebanyakannya gentian gred.
Spesifikasi gentian biasa
Saiz gentian:
1) Diameter teras mod tunggal: 9 / 125μm, 10 / 125μm
2) Diameter pelapisan luar (2D) = 125μm
3) Diameter salutan luar = 250μm
4) Kuncir: 300μm
5) Multimod: 50 / 125μm, standard Eropah; 62.5 / 125μm, piawaian Amerika
6) Rangkaian industri, perubatan dan berkelajuan rendah: 100 / 140μm, 200 / 230μm
7) Plastik: 98 / 1000μm, digunakan untuk kawalan kereta
Pengecilan serat
Faktor utama yang menyebabkan pengecilan gentian adalah: intrinsik, lentur, meremas, kekotoran, ketidaksamaan dan punggung.
Intrinsik: Ia adalah kehilangan gentian optik yang wujud, termasuk: Penyerakan Rayleigh, penyerapan intrinsik, dsb.
Bengkok: Apabila gentian dibengkokkan, cahaya di bahagian gentian akan hilang akibat penyebaran, mengakibatkan kehilangan.
Memicit: kehilangan disebabkan oleh sedikit lenturan gentian apabila ia diperah.
Kekotoran: Kekotoran dalam gentian optik menyerap dan menyerakkan cahaya yang dihantar dalam gentian, menyebabkan kerugian.
Tidak seragam: Kehilangan yang disebabkan oleh indeks biasan tidak sekata bahan gentian.
Docking: Kerugian yang dijana semasa dok gentian, seperti: paksi berbeza (keperluan keserasian gentian mod tunggal kurang daripada 0.8μm), muka hujung tidak berserenjang dengan paksi, muka hujung tidak sekata, diameter teras punggung tidak sepadan, dan kualiti penyambungan kurang baik.
Jenis kabel optik
1) Mengikut kaedah peletakan: kabel optik overhed sokongan sendiri, kabel optik saluran paip, kabel optik tertanam berperisai dan kabel optik dasar laut.
2) Mengikut struktur kabel optik, terdapat: kabel optik tiub tergabung, kabel optik berpintal lapisan, kabel optik pegang ketat, kabel optik reben, kabel optik bukan logam dan kabel optik boleh bercabang.
3) Mengikut tujuan: kabel optik untuk komunikasi jarak jauh, kabel optik luar untuk jarak dekat, kabel optik hibrid, dan kabel optik untuk bangunan.
Sambungan dan penamatan kabel optik
Sambungan dan penamatan kabel optik adalah kemahiran asas yang mesti dikuasai oleh kakitangan penyelenggaraan kabel optik.
Klasifikasi teknologi sambungan gentian optik:
1) Teknologi sambungan gentian optik dan teknologi sambungan kabel optik adalah dua bahagian.
2) Hujung kabel optik adalah serupa dengan sambungan kabel optik, kecuali operasi harus berbeza kerana bahan penyambung yang berbeza.
Jenis sambungan gentian
Sambungan kabel gentian optik secara amnya boleh dibahagikan kepada dua kategori:
1) Sambungan tetap gentian optik (biasanya dikenali sebagai penyambung mati). Biasanya menggunakan penyambung gabungan gentian optik; digunakan untuk kepala terus kabel optik.
2) Penyambung aktif gentian optik (biasanya dikenali sebagai penyambung hidup). Gunakan penyambung boleh tanggal (biasanya dikenali sebagai sambungan longgar). Untuk pelompat gentian, sambungan peralatan, dsb.
Disebabkan oleh ketidaklengkapan muka akhir gentian optik dan ketidakseragaman tekanan pada muka akhir gentian optik, kehilangan sambatan gentian optik dengan satu pelepasan masih agak besar, dan kaedah gabungan nyahcas sekunder kini digunakan. Mula-mula, panaskan dan keluarkan muka hujung gentian, bentuk muka hujung, keluarkan habuk dan serpihan, dan buat tekanan hujung gentian seragam dengan memanaskan dahulu.
Kaedah pemantauan untuk kehilangan sambungan gentian optik
Terdapat tiga kaedah untuk memantau kehilangan sambungan gentian:
1. Pantau pada splicer.
2. Pemantauan sumber cahaya dan meter kuasa optik.
3.Kaedah pengukuran OTDR
Kaedah operasi sambungan gentian optik
Operasi sambungan gentian optik biasanya dibahagikan kepada:
1. Pengendalian muka hujung gentian.
2. Pemasangan sambungan gentian optik.
3. Penyambungan gentian optik.
4. Perlindungan penyambung gentian optik.
5. Terdapat lima langkah untuk baki gentian baki.
Secara amnya, penyambungan keseluruhan kabel optik dilakukan mengikut langkah berikut:
Step1: banyak panjang yang baik, buka dan tanggalkan kabel optik, tanggalkan sarung kabel
Langkah 2: Bersihkan dan keluarkan pes pengisian petroleum dalam kabel optik.
Langkah 3: Ikat serat.
Langkah 4: Semak bilangan teras gentian, lakukan pasangan gentian dan semak sama ada label warna gentian adalah betul.
Langkah 5: Kuatkan sambungan jantung;
Langkah 6: Pelbagai pasangan talian tambahan, termasuk pasangan talian perniagaan, pasangan talian kawalan, garis tanah terlindung, dsb. (jika pasangan talian yang disebutkan di atas tersedia.
Langkah 7: Sambungkan gentian.
Langkah 8: Lindungi penyambung gentian optik;
Langkah 9: penyimpanan inventori gentian yang tinggal;
Langkah 10: Lengkapkan sambungan jaket kabel optik;
Langkah 11: Perlindungan penyambung gentian optik
Kehilangan serat
1310 nm: 0.35 ~ 0.5 dB / Km
1550 nm: 0.2 ~ 0.3dB / Km
850 nm: 2.3 hingga 3.4 dB / Km
Kehilangan titik gabungan gentian optik: 0.08dB / titik
Titik penyambung gentian 1 titik / 2km
Kata nama gentian am
1) Pelemahan
Pengecilan: kehilangan tenaga apabila cahaya dihantar dalam gentian optik, gentian mod tunggal 1310nm 0.4 ~ 0.6dB / km, 1550nm 0.2 ~ 0.3dB / km; gentian pelbagai mod plastik 300dB / km
2) Penyerakan
Penyerakan: Lebar jalur denyutan cahaya meningkat selepas menempuh jarak tertentu sepanjang gentian. Ia adalah faktor utama yang mengehadkan kadar penghantaran.
Penyerakan antara mod: Berlaku hanya dalam gentian berbilang mod, kerana mod cahaya yang berbeza bergerak di sepanjang laluan yang berbeza.
Penyerakan bahan: Panjang gelombang cahaya yang berbeza bergerak pada kelajuan yang berbeza.
Penyerakan pandu gelombang: Ini berlaku kerana tenaga cahaya bergerak pada kelajuan yang sedikit berbeza semasa ia bergerak melalui teras dan pelapisan. Dalam gentian mod tunggal, adalah sangat penting untuk menukar penyebaran gentian dengan mengubah struktur dalaman gentian.
Jenis Gentian
G.652 titik serakan sifar adalah sekitar 1300nm
G.653 titik serakan sifar adalah sekitar 1550nm
G.654 gentian penyebaran negatif
G.655 gentian teralih penyebaran
Gentian gelombang penuh
3) berselerak
Oleh kerana struktur asas cahaya yang tidak sempurna, kehilangan tenaga cahaya disebabkan, dan penghantaran cahaya pada masa ini tidak lagi mempunyai arah yang baik.
Pengetahuan asas sistem gentian optik
Pengenalan kepada seni bina dan fungsi sistem gentian optik asas:
1. Unit penghantaran: menukar isyarat elektrik kepada isyarat optik;
2. Unit penghantaran: medium membawa isyarat optik;
3. Unit penerima: menerima isyarat optik dan menukarkannya kepada isyarat elektrik;
4. Sambungkan peranti: sambungkan gentian optik kepada sumber cahaya, pengesanan cahaya dan gentian optik lain.
Jenis penyambung biasa
Jenis muka hujung penyambung
pasangan
Fungsi utama adalah untuk mengedarkan isyarat optik. Aplikasi penting adalah dalam rangkaian gentian optik, terutamanya dalam rangkaian kawasan tempatan dan dalam peranti pemultipleksan bahagian panjang gelombang.
struktur asas
Pengganding ialah peranti pasif dua arah. Bentuk asasnya ialah pokok dan bintang. Pengganding sepadan dengan pembahagi.
WDM
WDM—Pemultipleks Bahagian Panjang Gelombang menghantar berbilang isyarat optik dalam satu gentian optik. Isyarat optik ini mempunyai frekuensi yang berbeza dan warna yang berbeza. Pemultipleks WDM adalah untuk menggandingkan berbilang isyarat optik ke dalam gentian optik yang sama; pemultipleks demultiplexing adalah untuk membezakan berbilang isyarat optik daripada satu gentian optik.
Peganda Pembahagian Panjang Gelombang (Lagenda)
Definisi denyutan dalam sistem digital:
1. Amplitud: Ketinggian nadi mewakili tenaga kuasa optik dalam sistem gentian optik.
2. Masa naik: masa yang diperlukan untuk nadi meningkat daripada 10% kepada 90% daripada amplitud maksimum.
3. Masa jatuh: masa yang diperlukan untuk nadi jatuh daripada 90% kepada 10% amplitud.
4. Lebar nadi: Lebar nadi pada kedudukan amplitud 50%, dinyatakan dalam masa.
5. Kitaran: masa khusus nadi ialah masa bekerja yang diperlukan untuk melengkapkan kitaran.
6. Nisbah kepupusan: Nisbah 1 kuasa cahaya isyarat kepada 0 kuasa cahaya isyarat.
Takrif unit biasa dalam komunikasi gentian optik:
1.dB = 10 log10 (Pout / Pin)
Pout: kuasa keluaran; Pin: kuasa input
2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), iaitu unit yang digunakan secara meluas dalam kejuruteraan komunikasi; ia biasanya mewakili kuasa optik dengan 1 milliwatt sebagai rujukan;
contoh:–10dBm bermakna kuasa optik adalah sama dengan 100uw.
3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)