अप्टिकल फाइबर संचार को आधारभूत अवधारणा.
एक अप्टिकल फाइबर एक डाइलेक्ट्रिक अप्टिकल वेभगाइड हो, एक वेभगाइड संरचना जसले प्रकाशलाई रोक्छ र प्रकाशलाई अक्षीय दिशामा प्रचार गर्दछ।
क्वार्ट्ज गिलास, सिंथेटिक राल, आदि बाट बनेको धेरै राम्रो फाइबर।
एकल मोड फाइबर: कोर 8-10um, cladding 125um
मल्टीमोड फाइबर: कोर 51um, cladding 125um
अप्टिकल फाइबर प्रयोग गरेर अप्टिकल सिग्नलहरू प्रसारण गर्ने सञ्चार विधिलाई अप्टिकल फाइबर कम्युनिकेसन भनिन्छ।
प्रकाश तरंगहरू विद्युत चुम्बकीय तरंगहरूको श्रेणीमा पर्दछन्।
दृश्य प्रकाशको तरंगदैर्ध्य दायरा 390-760 एनएम हो, 760 एनएम भन्दा ठूलो भाग इन्फ्रारेड प्रकाश हो, र 390 एनएम भन्दा सानो भाग पराबैंगनी प्रकाश हो।
प्रकाश तरंग काम गर्ने विन्डो (तीन संचार विन्डो):
फाइबर-ओप्टिक सञ्चारमा प्रयोग हुने तरंग लम्बाइको दायरा नजिकको इन्फ्रारेड क्षेत्रमा छ
छोटो तरंगदैर्ध्य क्षेत्र (दृश्य प्रकाश, जो नाङ्गो आँखाले सुन्तला प्रकाश हो) 850nm सुन्तला प्रकाश
लामो तरंगदैर्ध्य क्षेत्र (अदृश्य प्रकाश क्षेत्र) 1310 एनएम (सैद्धान्तिक न्यूनतम फैलावट बिन्दु), 1550 एनएम (सैद्धान्तिक न्यूनतम क्षीणन बिन्दु)
फाइबर संरचना र वर्गीकरण
1. फाइबर को संरचना
आदर्श फाइबर संरचना: कोर, क्लेडिंग, कोटिंग, ज्याकेट।
कोर र क्लेडिंग क्वार्ट्ज सामग्रीबाट बनेको हुन्छ, र मेकानिकल गुणहरू अपेक्षाकृत कमजोर र तोड्न सजिलो हुन्छ। तसर्थ, कोटिंग तहका दुई तहहरू, एउटा राल प्रकार र नायलन प्रकारको एक तह सामान्यतया थपिन्छन्, ताकि फाइबरको लचिलो प्रदर्शन परियोजनाको व्यावहारिक अनुप्रयोग आवश्यकताहरूमा पुग्छ।
2. अप्टिकल फाइबर को वर्गीकरण
(1) फाइबरलाई फाइबरको क्रस सेक्शनको अपवर्तक सूचकांक वितरण अनुसार विभाजित गरिएको छ: यसलाई एक चरण प्रकार फाइबर (एकसमान फाइबर) र एक वर्गीकृत फाइबर (गैर-एकसमान फाइबर) मा विभाजित गरिएको छ।
मान्नुहोस् कि कोरमा n1 को अपवर्तक सूचकांक छ र क्लेडिङ अपवर्तक सूचकांक n2 हो।
कोरलाई लामो दूरीमा प्रकाश प्रसारण गर्न सक्षम बनाउन, अप्टिकल फाइबर निर्माणको लागि आवश्यक अवस्था n1>n2 हो।
एक समान फाइबर को अपवर्तक सूचकांक वितरण एक स्थिर छ
गैर-एकसमान फाइबर को अपवर्तक सूचकांक वितरण कानून:
तिनीहरू मध्ये, △ - सापेक्ष अपवर्तक सूचकांक भिन्नता
Α—अपवर्तक सूचकांक, α=∞—चरण-प्रकार अपवर्तक सूचकांक वितरण फाइबर, α=२—वर्ग-कानून अपवर्तक सूचकांक वितरण फाइबर (एक श्रेणीबद्ध फाइबर)। यो फाइबर अन्य ग्रेडेड फाइबरसँग तुलना गरिएको छ। मोड फैलावट न्यूनतम इष्टतम।
(1) कोरमा प्रसारित मोडहरूको संख्या अनुसार: मल्टीमोड फाइबर र एकल मोड फाइबरमा विभाजित
यहाँको ढाँचाले अप्टिकल फाइबरमा प्रसारित प्रकाशको विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रको वितरणलाई जनाउँछ। फरक क्षेत्र वितरण फरक मोड हो।
एकल मोड (फाइबरमा एक मोड मात्र प्रसारित हुन्छ), मल्टिमोड (बहु मोडहरू एकै साथ फाइबरमा प्रसारित हुन्छन्)
हाल, प्रसारण दरमा बढ्दो आवश्यकता र प्रसारणको बढ्दो संख्याका कारण, महानगरीय क्षेत्र नेटवर्क उच्च गति र ठूलो क्षमताको दिशामा विकास भइरहेको छ, त्यसैले तिनीहरूमध्ये अधिकांश एकल मोड चरणबद्ध फाइबरहरू छन्। (मल्टिमोड फाइबर भन्दा आफैंको प्रसारण विशेषताहरू राम्रो छन्)
(2) अप्टिकल फाइबर को विशेषताहरु:
①अप्टिकल फाइबरको हानि विशेषताहरू: प्रकाश तरंगहरू अप्टिकल फाइबरमा प्रसारित हुन्छन्, र प्रसारण दूरी बढ्दै जाँदा अप्टिकल शक्ति बिस्तारै घट्दै जान्छ।
फाइबर नोक्सानका कारणहरू समावेश छन्: युग्मन हानि, अवशोषण हानि, बिखर्ने हानि, र झुकाउने विकिरण हानि।
कपलिंग हानि भनेको फाइबर र उपकरण बीचको युग्मनको कारणले हुने हानि हो।
फाइबर सामग्री र अशुद्धता द्वारा प्रकाश ऊर्जा को अवशोषण को कारण अवशोषण घाटा हुन्छ।
स्क्याटरिङ हानिलाई रेले स्क्याटरिङ (अपवर्तक सूचकांक नन-एकरूपता) र वेभगाइड स्क्याटरिङ (सामग्री असमानता) मा विभाजन गरिएको छ।
झुकाउने विकिरण हानि भनेको फाइबरको झुकाउने कारणले गर्दा हुने विकिरण मोडमा निम्त्याउने नोक्सान हो।
②अप्टिकल फाइबरको फैलावट विशेषताहरू: अप्टिकल फाइबरद्वारा प्रसारित सिग्नलमा विभिन्न फ्रिक्वेन्सी कम्पोनेन्टहरूको प्रसारण गति फरक हुन्छ, र टर्मिनलमा पुग्दा सिग्नल पल्स फराकिलो भएर हुने विकृतिको भौतिक घटनालाई फैलावट भनिन्छ।
फैलावट मोडल फैलावट, सामग्री फैलावट, र वेभगाइड फैलावटमा विभाजित छ।
अप्टिकल फाइबर संचार प्रणाली को आधारभूत घटक
भाग पठाउनुहोस्:
बिजुली ट्रान्समिटर (विद्युत टर्मिनल) द्वारा पल्स मोड्युलेसन सिग्नल आउटपुट अप्टिकल ट्रान्समिटरमा पठाइन्छ (कार्यक्रम-नियन्त्रित द्वारा पठाइएको संकेत।स्विचप्रशोधन गरिन्छ, तरंगको आकार बनाइन्छ, ढाँचाको उल्टो परिवर्तन हुन्छ ... उपयुक्त विद्युतीय संकेतमा र अप्टिकल ट्रान्समिटरमा पठाइन्छ)
अप्टिकल ट्रान्समिटरको प्राथमिक भूमिका भनेको विद्युतीय सिग्नललाई अप्टिकल सिग्नलमा रूपान्तरण गर्नु हो जुन फाइबरमा जोडिएको हुन्छ।
प्राप्त भाग:
अप्टिकल फाइबरहरू मार्फत प्रसारित अप्टिकल संकेतहरूलाई विद्युतीय संकेतहरूमा रूपान्तरण गर्दै
विद्युतीय संकेतको प्रशोधनलाई मूल पल्स मोड्युलेटेड सिग्नलमा पुनर्स्थापना गरिन्छ र विद्युतीय टर्मिनलमा पठाइन्छ (अप्टिकल रिसीभरद्वारा पठाइएको विद्युतीय सङ्केत प्रशोधन गरिन्छ, तरंग आकारको हुन्छ, ढाँचाको उल्टो उल्टो हुन्छ... उपयुक्त विद्युतीय संकेत हो। प्रोग्रामेबलमा फिर्ता पठाइयोस्विच)
प्रसारण भाग:
एकल-मोड फाइबर, अप्टिकल रिपीटर (विद्युत पुन: उत्पन्न गर्ने पुनरावर्तक (अप्टिकल-विद्युत-अप्टिकल रूपान्तरण प्रवर्द्धन, प्रसारण ढिलाइ ठूलो हुनेछ, पल्स निर्णय सर्किट तरंग रूप, र समय आकार गर्न प्रयोग गरिनेछ), एर्बियम-डोपड फाइबर एम्प्लीफायर (प्रवर्धन पूरा गर्दछ। अप्टिकल स्तरमा, तरंग आकार बिना)
(१) अप्टिकल ट्रान्समिटर: यो एक अप्टिकल ट्रान्सीभर हो जसले बिजुली/अप्टिकल रूपान्तरणलाई महसुस गर्छ। यो एक प्रकाश स्रोत, एक चालक र एक मोड्युलेटर समावेश गर्दछ। प्रकार्य भनेको बिजुलीको मेसिनबाट प्रकाशको तरंगलाई प्रकाशको स्रोतबाट उत्सर्जित प्रकाश तरंगमा परिमार्जन गर्नु हो, र त्यसपछि मोड्युल गरिएको अप्टिकल सिग्नललाई अप्टिकल फाइबर वा प्रसारणको लागि अप्टिकल केबलमा जोड्नु हो।
(2) अप्टिकल रिसीभर: एक अप्टिकल ट्रान्सीभर हो जसले अप्टिकल/विद्युत रूपान्तरणलाई महसुस गर्छ। उपयोगिता मोडेल एक प्रकाश पत्ता लगाउने सर्किट र एक अप्टिकल एम्पलीफायर मिलेर बनेको छ, र प्रकार्य भनेको अप्टिकल फाइबर वा अप्टिकल केबल द्वारा प्रसारित अप्टिकल सिग्नललाई अप्टिकल डिटेक्टरद्वारा विद्युतीय संकेतमा रूपान्तरण गर्नु हो, र त्यसपछि कमजोर विद्युतीय संकेतलाई विस्तारित गर्नु हो। एम्प्लिफाइङ्ग सर्किट मार्फत पर्याप्त स्तर सिग्नलमा पठाइन्छ। विद्युतीय मेसिनको रिसिभिङ अन्त्य जान्छ।
(३) फाइबर/केबल: फाइबर वा केबलले प्रकाशको प्रसारण मार्ग बनाउँछ। फंक्शन भनेको अप्टिकल फाइबर वा अप्टिकल केबल मार्फत लामो दूरीको प्रसारण पछि प्राप्त गर्ने अन्तको अप्टिकल डिटेक्टरमा ट्रान्समिटिंग एन्डले पठाएको धुंधला सिग्नललाई प्रसारण गर्ने कार्य पूरा गर्न हो।
(4) अप्टिकल रिपीटर: फोटोडिटेक्टर, एक प्रकाश स्रोत, र एक निर्णय पुनर्जनन सर्किट समावेश गर्दछ। त्यहाँ दुई प्रकारका कार्यहरू छन्: एउटा अप्टिकल फाइबरमा प्रसारित अप्टिकल सिग्नलको क्षीणतालाई क्षतिपूर्ति दिनु हो; अर्को भनेको तरंग विकृतिको पल्सलाई आकार दिनु हो।
(5) निष्क्रिय कम्पोनेन्टहरू जस्तै फाइबर अप्टिक कनेक्टरहरू, कप्लरहरू (छुट्टै बिजुली आपूर्ति गर्न आवश्यक छैन, तर उपकरण अझै पनि हानिपूर्ण छ): किनभने फाइबर वा केबलको लम्बाइ फाइबर रेखाचित्र प्रक्रिया र केबल निर्माण अवस्था द्वारा सीमित छ, र फाइबरको लम्बाइ पनि सीमित छ (जस्तै २ किमी)। त्यसकारण, त्यहाँ समस्या हुन सक्छ कि अप्टिकल फाइबरहरूको बहुलता एक अप्टिकल फाइबर लाइनमा जोडिएको छ। त्यसकारण, अप्टिकल फाइबरहरू बीचको जडान, अप्टिकल फाइबर र अप्टिकल ट्रान्सीभरहरूको जडान र युग्मन, र अप्टिकल कनेक्टरहरू र कप्लरहरू जस्ता निष्क्रिय घटकहरूको प्रयोग अपरिहार्य छ।
अप्टिकल फाइबर संचार को श्रेष्ठता
प्रसारण ब्यान्डविथ, ठूलो संचार क्षमता
कम प्रसारण हानि र ठूलो रिले दूरी
बलियो विरोधी विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप
(वायरलेस परे: ताररहित संकेतहरूमा धेरै प्रभावहरू छन्, बहुपथ लाभहरू, छाया प्रभावहरू, रेले फेडिङ, डप्लर प्रभावहरू
समाक्षीय केबलको तुलनामा: अप्टिकल सिग्नल समाक्षीय केबल भन्दा ठूलो छ र राम्रो गोपनीयता छ)
प्रकाश तरंगको आवृत्ति धेरै उच्च छ, अन्य विद्युत चुम्बकीय तरंगहरूको तुलनामा, हस्तक्षेप सानो छ।
अप्टिकल केबलका बेफाइदाहरू: कमजोर मेकानिकल गुणहरू, तोड्न सजिलो, (मेकानिकल कार्यसम्पादनमा सुधार, हस्तक्षेप प्रतिरोधमा प्रभाव पार्नेछ), यसले निर्माण गर्न लामो समय लिन्छ, र भौगोलिक अवस्थाबाट प्रभावित हुन्छ।