Voordelen van glasvezelcommunicatie:
● Grote communicatiecapaciteit
● Lange relaisafstand
● Geen elektromagnetische interferentie
● Rijke bronnen
● Lichtgewicht en klein formaat
Een korte geschiedenis van optische communicatie
Meer dan 2000 jaar geleden waren de bakenlichten, seinpalen
1880, optische telefoon-draadloze optische communicatie
1970, glasvezelcommunicatie
● In 1966 stelde Dr. Gao Yong, “Vader van de optische vezel”, voor het eerst het idee van optische vezelcommunicatie voor.
● In 1970 was Lin Yanxiong van het Bell Yan Instituut een halfgeleiderlaser die continu bij kamertemperatuur kon werken.
● In 1970 leed Corning's Kapron een verlies van 20 dB/km glasvezel.
● In 1977 kwam Chicago's eerste commerciële lijn van 45Mb / s.
Elektromagnetisch spectrum
Communicatiebandindeling en bijbehorende transmissiemedia
Breking/reflectie en totale reflectie van licht
Omdat licht zich in verschillende stoffen anders voortplant, treden breking en reflectie op op het grensvlak tussen de twee stoffen wanneer licht van de ene stof naar de andere wordt uitgezonden. Bovendien varieert de hoek van het gebroken licht met de hoek van het invallende licht. Wanneer de hoek van het invallende licht een bepaalde hoek bereikt of overschrijdt, zal het gebroken licht verdwijnen en zal al het invallende licht teruggekaatst worden. Dit is de totale reflectie van het licht. Verschillende materialen hebben verschillende brekingshoeken voor dezelfde golflengte van licht (dat wil zeggen, verschillende materialen hebben verschillende brekingsindices), en dezelfde materialen hebben verschillende brekingshoeken voor verschillende golflengten van licht. Glasvezelcommunicatie is gebaseerd op bovenstaande principes.
Reflectiviteitsverdeling: Een belangrijke parameter om optische materialen te karakteriseren is de brekingsindex, die wordt weergegeven door N. De verhouding van de lichtsnelheid C in het vacuüm tot de lichtsnelheid V in het materiaal is de brekingsindex van het materiaal.
N = C / V
De brekingsindex van kwartsglas voor optische vezelcommunicatie is ongeveer 1,5.
Vezelstructuur
Vezelvezels zijn over het algemeen verdeeld in drie lagen:
De eerste laag: de middelste glazen kern met hoge brekingsindex (de kerndiameter is over het algemeen 9-10μm, (enkele modus) 50 of 62,5 (multimodus).
De tweede laag: het midden is de silicaglasbekleding met lage brekingsindex (de diameter is over het algemeen 125μM).
De derde laag: de buitenste is een harscoating ter versteviging.
1) kern: hoge brekingsindex, gebruikt om licht door te laten;
2) Bekledingscoating: lage brekingsindex, die een totale reflectieconditie vormt met de kern;
3) Beschermende jas: deze heeft een hoge sterkte en is bestand tegen grote schokken om de optische vezel te beschermen.
3 mm optische kabel: oranje, MM, multimode; geel, SM, single-mode
Vezelgrootte
De buitendiameter is over het algemeen 125um (gemiddeld 100um per haar)
Binnendiameter: enkele modus 9um; multimode 50 / 62,5um
Numeriek diafragma
Niet al het licht dat op het eindvlak van de optische vezel invalt, kan door de optische vezel worden doorgelaten, maar alleen invallend licht binnen een bepaald bereik van hoeken. Deze hoek wordt de numerieke opening van de vezel genoemd. Een grotere numerieke apertuur van de optische vezel is voordelig voor het koppelen van de optische vezel. Verschillende fabrikanten hebben verschillende numerieke openingen.
Soort vezel
Volgens de transmissiemodus van licht in de optische vezel kan deze worden onderverdeeld in:
Multimodus (afkorting: MM); Single-mode (afkorting: SM)
Multimode glasvezel: De middelste glaskern is dikker (50 of 62,5 inch).μm) en kan licht in meerdere modi uitzenden. De spreiding tussen de modi is echter groot, wat de frequentie van het verzenden van digitale signalen beperkt, en deze zal ernstiger worden naarmate de afstand groter wordt.Bijvoorbeeld: 600MB/KM glasvezel heeft slechts 300MB bandbreedte op 2KM. Daarom is de transmissieafstand van multimode glasvezel relatief kort, doorgaans slechts enkele kilometers.
Single-mode glasvezel: de middelste glaskern is relatief dun (de kerndiameter is over het algemeen 9 of 10μm), en kan slechts in één modus licht uitzenden. In feite is het een soort optische vezel van het staptype, maar de kerndiameter is erg klein. In theorie mag alleen het directe licht van een enkel voortplantingspad de vezel binnendringen en zich recht in de vezelkern voortplanten. De vezelpuls wordt nauwelijks uitgerekt.Daarom is de spreiding tussen de modi klein en geschikt voor communicatie op afstand, maar speelt de chromatische spreiding een grote rol. Op deze manier stelt single-mode glasvezel hogere eisen aan de spectrale breedte en stabiliteit van de lichtbron, dat wil zeggen dat de spectrale breedte smal is en de stabiliteit goed is. .
Classificatie van optische vezels
Op materiaal:
Glasvezel: de kern en de bekleding zijn gemaakt van glas, met kleine verliezen, lange transmissieafstanden en hoge kosten;
Met rubber bedekte silicium optische vezel: de kern is van glas en de bekleding is van plastic, dat vergelijkbare kenmerken heeft als glasvezel en lagere kosten;
Kunststof optische vezel: zowel de kern als de bekleding zijn van kunststof, met groot verlies, korte transmissieafstand en lage prijs. Meestal gebruikt voor huishoudelijke apparaten, audio en beeldoverdracht over korte afstanden.
Volgens het optimale transmissiefrequentievenster: conventionele single-mode glasvezel en dispersie-verschoven single-mode glasvezel.
Conventioneel type: Het productiehuis voor optische vezels optimaliseert de transmissiefrequentie van de optische vezels op een enkele golflengte van licht, zoals 1300 nm.
Dispersie-verschoven type: De glasvezelproducent optimaliseert de glasvezeltransmissiefrequentie op twee golflengten van licht, zoals: 1300 nm en 1550 nm.
Abrupte verandering: De brekingsindex van de vezelkern ten opzichte van de glasbekleding is abrupt. Het heeft lage kosten en een hoge spreiding tussen de modi. Geschikt voor lagesnelheidscommunicatie over korte afstanden, zoals industriële besturing. Single-mode glasvezel gebruikt echter een mutatietype vanwege de kleine inter-mode spreiding.
Gradiëntvezel: de brekingsindex van de vezelkern naar de glasbekleding wordt geleidelijk verminderd, waardoor high-mode licht zich in een sinusoïdale vorm kan voortplanten, wat de spreiding tussen modi kan verminderen, de vezelbandbreedte kan vergroten en de transmissieafstand kan vergroten, maar de kosten zijn hogere modusvezels zijn meestal hoogwaardige vezels.
Gemeenschappelijke vezelspecificaties
Vezelgrootte:
1) Kerndiameter single mode: 9/125μmeter, 10 / 125μm
2) Buitendiameter bekleding (2D) = 125μm
3) Buitendiameter coating = 250μm
4) Vlecht: 300μm
5) Multimodus: 50/125μm, Europese norm; 62,5 / 125μm, Amerikaanse standaard
6) Industriële, medische en lagesnelheidsnetwerken: 100/140μmeter, 200 / 230μm
7) Kunststof: 98/1000μm, gebruikt voor autocontrole
Vezelverzwakking
De belangrijkste factoren die vezelverzwakking veroorzaken zijn: intrinsiek, buigen, knijpen, onzuiverheden, oneffenheden en stomp.
Intrinsiek: Het is het inherente verlies van de optische vezel, inclusief: Rayleigh-verstrooiing, intrinsieke absorptie, enz.
Buigen: Wanneer de vezel wordt gebogen, gaat het licht in een deel van de vezel verloren door verstrooiing, met verlies tot gevolg.
Knijpen: verlies veroorzaakt door lichte buiging van de vezel wanneer deze wordt samengedrukt.
Onzuiverheden: Onzuiverheden in een optische vezel absorberen en verstrooien het door de vezel doorgelaten licht, waardoor verliezen ontstaan.
Niet-uniform: het verlies veroorzaakt door de ongelijkmatige brekingsindex van het vezelmateriaal.
Docking: verlies gegenereerd tijdens het docken van vezels, zoals: verschillende assen (vereiste voor coaxialiteit van de single-mode glasvezel is minder dan 0,8μm), het eindvlak staat niet loodrecht op de as, het eindvlak is ongelijk, de diameter van de stompe kern komt niet overeen en de laskwaliteit is slecht.
Type optische kabel
1) Volgens de legmethoden: zelfdragende optische bovengrondse kabels, optische pijpleidingkabels, gepantserde ondergrondse optische kabels en onderzeese optische kabels.
2) Volgens de structuur van de optische kabel zijn er: optische kabel met gebundelde buizen, gelaagde gedraaide optische kabel, optische kabel die stevig vastzit, optische lintkabel, niet-metalen optische kabel en vertakte optische kabel.
3) Afhankelijk van het doel: optische kabels voor communicatie over lange afstanden, optische kabels voor buitengebruik voor korte afstanden, hybride optische kabels en optische kabels voor gebouwen.
Aansluiten en afsluiten van optische kabels
Het aansluiten en afsluiten van optische kabels zijn de basisvaardigheden die onderhoudspersoneel voor optische kabels moet beheersen.
Classificatie van glasvezelverbindingstechnologie:
1) De verbindingstechnologie van optische vezels en de verbindingstechnologie van optische kabel bestaan uit twee delen.
2) Het uiteinde van de optische kabel is vergelijkbaar met de aansluiting van de optische kabel, behalve dat de werking anders zou moeten zijn vanwege de verschillende connectormaterialen.
Type glasvezelverbinding
Glasvezelkabelverbindingen kunnen over het algemeen in twee categorieën worden verdeeld:
1) Vaste aansluiting van optische vezels (algemeen bekend als dode connector). Gebruik over het algemeen een smeltlasapparaat voor optische vezels; gebruikt voor de directe kop van optische kabel.
2) De actieve connector van optische vezels (algemeen bekend als de live-connector). Gebruik verwijderbare connectoren (algemeen bekend als losse verbindingen). Voor glasvezeljumper, apparatuuraansluiting, etc.
Vanwege de onvolledigheid van het eindvlak van de optische vezel en de niet-uniformiteit van de druk op het eindvlak van de optische vezel, is het lasverlies van de optische vezel door één ontlading nog steeds relatief groot, en de secundaire ontladingsfusiemethode wordt nu gebruikt. Verwarm en ontlaad eerst het eindvlak van de vezel, vorm het eindvlak, verwijder stof en vuil en maak de einddruk van de vezel uniform door voorverwarmen.
Bewakingsmethode voor verlies van glasvezelverbinding
Er zijn drie methoden voor het monitoren van verlies van glasvezelverbindingen:
1. Monitor op de lasmachine.
2. Bewaking van lichtbron en optische vermogensmeter.
3.OTDR-meetmethode
Bedieningsmethode van optische vezelverbinding
Glasvezelverbindingsactiviteiten worden over het algemeen onderverdeeld in:
1. Behandeling van vezeleindvlakken.
2. Aansluiting installatie glasvezel.
3. Het verbinden van optische vezels.
4. Bescherming van glasvezelconnectoren.
5. Er zijn vijf stappen voor de resterende vezellade.
Over het algemeen wordt de aansluiting van de gehele optische kabel uitgevoerd volgens de volgende stappen:
Stap 1: veel goede lengte, open en strip de optische kabel, verwijder de kabelmantel
Stap 2: Reinig en verwijder de petroleumvulpasta in de optische kabel.
Stap 3: Bundel de vezel.
Stap 4: Controleer het aantal vezelkernen, voer vezelkoppeling uit en controleer of de vezelkleurlabels correct zijn.
Stap 5: Hartverbinding versterken;
Stap 6: Diverse hulplijnparen, waaronder bedrijfslijnparen, stuurlijnparen, afgeschermde aardlijnen etc. (indien bovengenoemde lijnparen beschikbaar zijn).
Stap 7: Sluit de glasvezel aan.
Stap 8: Bescherm de optische vezelconnector;
Stap 9: de voorraadopslag van de resterende vezels;
Stap 10: Voltooi de aansluiting van de optische kabelmantel;
Stap 11: Bescherming van glasvezelconnectoren
Vezel verlies
1310 nm: 0,35 ~ 0,5 dB/km
1550 nm: 0,2 ~ 0,3 dB/km
850 nm: 2,3 tot 3,4 dB/km
Smeltpuntverlies van optische vezels: 0,08 dB / punt
Vezelsplitsingspunt 1 punt / 2 km
Veel voorkomende vezel-zelfstandige naamwoorden
1) Verzwakking
Demping: energieverlies wanneer licht wordt doorgelaten in optische vezels, single-mode glasvezel 1310 nm 0,4 ~ 0,6 dB / km, 1550 nm 0,2 ~ 0,3 dB / km; kunststof multimode glasvezel 300dB / km
2) Verspreiding
Dispersie: De bandbreedte van lichtpulsen wordt vergroot nadat ze een bepaalde afstand langs de vezel hebben afgelegd. Het is de belangrijkste factor die de transmissiesnelheid beperkt.
Inter-mode dispersie: komt alleen voor in multimode vezels, omdat verschillende vormen van licht zich langs verschillende paden verplaatsen.
Materiaalverspreiding: Verschillende golflengten van licht reizen met verschillende snelheden.
Golfgeleiderverspreiding: Dit gebeurt omdat lichtenergie zich met enigszins verschillende snelheden voortbeweegt terwijl het door de kern en de bekleding reist. Bij single-mode vezels is het erg belangrijk om de spreiding van de vezel te veranderen door de interne structuur van de vezel te veranderen.
Vezeltype
Het nulverspreidingspunt van G.652 ligt rond 1300 nm
Het G.653 nulverspreidingspunt ligt rond 1550 nm
G.654 negatieve dispersievezel
G.655 dispersie-verschoven vezel
Volledige golfvezel
3) verstrooiing
Vanwege de imperfecte basisstructuur van licht wordt het verlies van lichtenergie veroorzaakt en heeft de transmissie van licht op dit moment niet langer een goede richtingsgevoeligheid.
Basiskennis van glasvezelsystemen
Inleiding tot de architectuur en functies van een basis glasvezelsysteem:
1. Zendeenheid: zet elektrische signalen om in optische signalen;
2. Transmissie-eenheid: een medium dat optische signalen transporteert;
3. Ontvangsteenheid: ontvangt optische signalen en zet deze om in elektrische signalen;
4. Sluit het apparaat aan: sluit de optische vezel aan op de lichtbron, lichtdetectie en andere optische vezels.
Veel voorkomende connectortypen
Type connector-eindvlak
Koppeling
De belangrijkste functie is het distribueren van optische signalen. Belangrijke toepassingen zijn te vinden in optische vezelnetwerken, vooral in lokale netwerken en in golflengteverdelingsmultiplexapparaten.
basisstructuur
De koppeling is een bidirectioneel passief apparaat. De basisvormen zijn boom en ster. De koppeling komt overeen met de splitter.
WDM
WDM—Wavelength Division Multiplexer verzendt meerdere optische signalen in één optische vezel. Deze optische signalen hebben verschillende frequenties en verschillende kleuren. De WDM-multiplexer moet meerdere optische signalen in dezelfde optische vezel koppelen; de demultiplexmultiplexer is bedoeld om meerdere optische signalen van één optische vezel te onderscheiden.
Golflengteverdelingsmultiplexer (legende)
Definitie van pulsen in digitale systemen:
1. Amplitude: De hoogte van de puls vertegenwoordigt de optische energie in het glasvezelsysteem.
2. Stijgtijd: de tijd die nodig is voordat de puls stijgt van 10% naar 90% van de maximale amplitude.
3. Valtijd: de tijd die nodig is om de puls te laten dalen van 90% naar 10% van de amplitude.
4. Pulsbreedte: De breedte van de puls op de 50% amplitudepositie, uitgedrukt in tijd.
5. Cyclus: de pulsspecifieke tijd is de werktijd die nodig is om een cyclus te voltooien.
6. Uitstervingsverhouding: de verhouding van 1 signaallichtvermogen tot 0 signaallichtvermogen.
Definitie van gemeenschappelijke eenheden in optische vezelcommunicatie:
1.dB = 10 log10 (Pout / Pin)
Steenbolk: uitgangsvermogen; Pin: ingangsvermogen
2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), een veelgebruikte eenheid in de communicatietechniek; het vertegenwoordigt meestal het optische vermogen met 1 milliwatt als referentie;
voorbeeld:–10dBm betekent dat het optisch vermogen gelijk is aan 100uw.
3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)