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    Enciclopédia de Transmissão de Fibra Óptica

    Horário da postagem: 29 de fevereiro de 2020

    Vantagens da comunicação por fibra óptica:

    ● Grande capacidade de comunicação

    ● Longa distância de retransmissão

    ● Sem interferência eletromagnética

    ● Recursos avançados

    ● Peso leve e tamanho pequeno

    Uma breve história das comunicações ópticas

    Há mais de 2.000 anos, os faróis, os semáforos

    1880, comunicação óptica sem fio por telefone óptico

    1970, comunicações de fibra óptica

    ● Em 1966, o “Pai da Fibra Óptica”, o Dr. Gao Yong propôs pela primeira vez a ideia da comunicação por fibra óptica.

    ● Em 1970, Lin Yanxiong do Bell Yan Institute era um laser semicondutor que podia funcionar continuamente à temperatura ambiente.

    ● Em 1970, o Kapron da Corning teve uma perda de fibra de 20dB/km.

    ● Em 1977, foi lançada a primeira linha comercial de Chicago de 45Mb/s.

    Espectro eletromagnético

    01

    Divisão de banda de comunicação e meios de transmissão correspondentes

    02

    Refração/reflexão e reflexão total da luz

    Como a luz viaja de maneira diferente em substâncias diferentes, quando a luz é emitida de uma substância para outra, a refração e a reflexão ocorrem na interface entre as duas substâncias. Além disso, o ângulo da luz refratada varia com o ângulo da luz incidente. Quando o ângulo da luz incidente atinge ou excede um determinado ângulo, a luz refratada desaparecerá e toda a luz incidente será refletida de volta. Este é o reflexo total da luz. Diferentes materiais têm diferentes ângulos de refração para o mesmo comprimento de onda de luz (ou seja, diferentes materiais têm diferentes índices de refração) e os mesmos materiais têm diferentes ângulos de refração para diferentes comprimentos de onda de luz. A comunicação por fibra óptica é baseada nos princípios acima.

    Distribuição de refletividade: Um parâmetro importante para caracterizar materiais ópticos é o índice de refração, que é representado por N. A razão entre a velocidade da luz C no vácuo e a velocidade da luz V no material é o índice de refração do material.

    N = C/V

    O índice de refração do vidro de quartzo para comunicação por fibra óptica é de cerca de 1,5.

    Estrutura de fibra

    A fibra nua é geralmente dividida em três camadas:

    A primeira camada: o núcleo central de vidro com alto índice de refração (o diâmetro do núcleo é geralmente 9-10μm, (modo único) 50 ou 62,5 (multimodo).

    A segunda camada: o meio é o revestimento de vidro de sílica com baixo índice de refração (o diâmetro é geralmente 125μm).

    A terceira camada: a mais externa é um revestimento de resina para reforço.

    06

    1) núcleo: alto índice de refração, usado para transmitir luz;

    2) Revestimento de revestimento: baixo índice de refração, formando uma condição de reflexão total com o núcleo;

    3) Jaqueta protetora: Possui alta resistência e pode suportar grandes impactos para proteger a fibra óptica.

    Cabo óptico de 3 mm: laranja, MM, multimodo; amarelo, SM, modo único

    Tamanho da fibra

    O diâmetro externo é geralmente 125um (média de 100um por cabelo)

    Diâmetro interno: modo único 9um; multimodo 50 / 62,5um

    07

    Abertura numérica

    Nem toda a luz incidente na face final da fibra óptica pode ser transmitida pela fibra óptica, mas apenas a luz incidente dentro de uma certa faixa de ângulos. Este ângulo é chamado de abertura numérica da fibra. Uma abertura numérica maior da fibra óptica é vantajosa para o acoplamento da fibra óptica. Diferentes fabricantes possuem diferentes aberturas numéricas.

    Tipo de fibra

    De acordo com o modo de transmissão da luz na fibra óptica, ela pode ser dividida em:

    Multimodo (abreviatura: MM); Modo único (abreviatura: SM)

    Fibra multimodo: O núcleo de vidro central é mais espesso (50 ou 62,5μm) e pode transmitir luz em vários modos. Porém, sua dispersão entre modos é grande, o que limita a frequência de transmissão de sinais digitais, e se tornará mais grave com o aumento da distância.Por exemplo: a fibra de 600MB/KM tem apenas 300MB de largura de banda a 2KM. Portanto, a distância de transmissão da fibra multimodo é relativamente curta, geralmente apenas alguns quilômetros.

    Fibra monomodo: O núcleo de vidro central é relativamente fino (o diâmetro do núcleo é geralmente 9 ou 10μm), e só pode transmitir luz em um modo. Na verdade, é um tipo de fibra óptica escalonada, mas o diâmetro do núcleo é muito pequeno. Em teoria, apenas a luz direta de um único caminho de propagação pode entrar na fibra e se propagar diretamente no núcleo da fibra. O pulso da fibra mal é esticado.Portanto, sua dispersão entre modos é pequena e adequada para comunicação remota, mas sua dispersão cromática desempenha um papel importante. Desta forma, a fibra monomodo possui requisitos mais elevados para a largura espectral e estabilidade da fonte de luz, ou seja, a largura espectral é estreita e a estabilidade é boa. .

    Classificação de fibras ópticas

    Por materiais:

    Fibra de vidro: O núcleo e o revestimento são feitos de vidro, com pequenas perdas, longa distância de transmissão e alto custo;

    Fibra óptica de silício revestida de borracha: o núcleo é de vidro e o revestimento é de plástico, que possui características semelhantes às da fibra de vidro e menor custo;

    Fibra óptica plástica: Tanto o núcleo quanto o revestimento são de plástico, com grande perda, curta distância de transmissão e baixo preço. Usado principalmente para eletrodomésticos, áudio e transmissão de imagens de curta distância.

    De acordo com a janela de frequência de transmissão ideal: fibra monomodo convencional e fibra monomodo com dispersão deslocada.

    Tipo convencional: A casa de produção de fibra óptica otimiza a frequência de transmissão da fibra óptica em um único comprimento de onda de luz, como 1300 nm.

    Tipo de dispersão deslocada: O produtor de fibra óptica otimiza a frequência de transmissão da fibra em dois comprimentos de onda de luz, como: 1300nm e 1550nm.

    Mudança abrupta: O índice de refração do núcleo da fibra para o revestimento de vidro é abrupto. Possui baixo custo e alta dispersão entre modos. Adequado para comunicação de curta distância e baixa velocidade, como controle industrial. No entanto, a fibra monomodo usa um tipo de mutação devido à pequena dispersão entre modos.

    Fibra gradiente: o índice de refração do núcleo da fibra para o revestimento de vidro é gradualmente reduzido, permitindo que a luz de modo alto se propague de forma senoidal, o que pode reduzir a dispersão entre os modos, aumentar a largura de banda da fibra e aumentar a distância de transmissão, mas o custo é A fibra de modo superior é principalmente fibra classificada.

    Especificações comuns de fibra

    Tamanho da fibra:

    1) Diâmetro do núcleo de modo único: 9/125μm, 10/125μm

    2) Diâmetro do revestimento externo (2D) = 125μm

    3) Diâmetro do revestimento externo = 250μm

    4) Trança: 300μm

    5) Multimodo: 50/125μm, padrão europeu; 62,5/125μm, padrão americano

    6) Redes industriais, médicas e de baixa velocidade: 100/140μm, 200/230μm

    7) Plástico: 98/1000μm, usado para controle de automóveis

    Atenuação de fibra

    Os principais fatores que causam atenuação da fibra são: intrínsecos, flexão, compressão, impurezas, irregularidades e topo.

    Intrínseca: É a perda inerente da fibra óptica, incluindo: espalhamento Rayleigh, absorção intrínseca, etc.

    Curvatura: Quando a fibra é dobrada, a luz em parte da fibra será perdida devido ao espalhamento, resultando em perda.

    Aperto: perda causada por leve flexão da fibra ao ser comprimida.

    Impurezas: As impurezas em uma fibra óptica absorvem e dispersam a luz transmitida na fibra, causando perdas.

    Não uniforme: A perda causada pelo índice de refração irregular do material de fibra.

    Docking: Perda gerada durante o acoplamento de fibra, como: eixos diferentes (o requisito de coaxialidade de fibra monomodo é inferior a 0,8μm), a face final não é perpendicular ao eixo, a face final é irregular, o diâmetro do núcleo não corresponde e a qualidade da emenda é ruim.

    Tipo de cabo óptico

    1) De acordo com os métodos de colocação: cabos ópticos aéreos autoportantes, cabos ópticos para dutos, cabos ópticos enterrados blindados e cabos ópticos submarinos.

    2) De acordo com a estrutura do cabo óptico, existem: cabo óptico de tubo agrupado, cabo óptico torcido em camada, cabo óptico de fixação firme, cabo óptico de fita, cabo óptico não metálico e cabo óptico ramificado.

    3) De acordo com a finalidade: cabos ópticos para comunicação de longa distância, cabos ópticos externos para curta distância, cabos ópticos híbridos e cabos ópticos para edifícios.

    Conexão e terminação de cabos ópticos

    A conexão e terminação de cabos ópticos são as habilidades básicas que o pessoal de manutenção de cabos ópticos deve dominar.

    Classificação da tecnologia de conexão de fibra óptica:

    1) A tecnologia de conexão de fibra óptica e a tecnologia de conexão de cabo óptico são duas partes.

    2) A extremidade do cabo óptico é semelhante à conexão do cabo óptico, exceto que a operação deve ser diferente devido aos diferentes materiais do conector.

    Tipo de conexão de fibra

    A conexão do cabo de fibra óptica geralmente pode ser dividida em duas categorias:

    1) Conexão fixa de fibra óptica (comumente conhecida como conector morto). Geralmente use splicer de fusão de fibra óptica; usado para a cabeça direta do cabo óptico.

    2) O conector ativo de fibra óptica (comumente conhecido como conector ativo). Use conectores removíveis (comumente conhecidos como juntas soltas). Para jumper de fibra, conexão de equipamentos, etc.

    Devido à incompletude da face final da fibra óptica e à não uniformidade da pressão na face final da fibra óptica, a perda de emenda da fibra óptica por uma descarga ainda é relativamente grande, e o método de fusão de descarga secundária agora é usado. Primeiro, pré-aqueça e descarregue a face final da fibra, modele a face final, remova poeira e detritos e uniformize a pressão final da fibra por meio de pré-aquecimento.

    Método de monitoramento para perda de conexão de fibra óptica

    Existem três métodos para monitorar a perda de conexão de fibra:

    1. Monitore o splicer.

    2. Monitoramento da fonte de luz e medidor de potência óptica.

    3.Método de medição OTDR

    Método de operação de conexão de fibra óptica

    As operações de conexão de fibra óptica são geralmente divididas em:

    1. Manuseio de faces finais de fibra.

    2. Instalação de conexão de fibra óptica.

    3. Emenda de fibra óptica.

    4. Proteção de conectores de fibra óptica.

    5. Existem cinco etapas para a bandeja de fibra restante.

    Geralmente, a conexão de todo o cabo óptico é realizada de acordo com os seguintes passos:

    Passo 1: muito comprimento bom, abra e descasque o cabo óptico, remova a bainha do cabo

    Passo 2: Limpe e remova a pasta de enchimento de petróleo do cabo óptico.

    Etapa 3: empacotar a fibra.

    Etapa 4: Verifique o número de núcleos de fibra, execute o emparelhamento das fibras e verifique se as etiquetas de cores das fibras estão corretas.

    Passo 5: Fortalecer a conexão do coração;

    Etapa 6: Vários pares de linhas auxiliares, incluindo pares de linhas comerciais, pares de linhas de controle, linhas de aterramento blindadas, etc. (se os pares de linhas mencionados acima estiverem disponíveis.

    Etapa 7: Conecte a fibra.

    Passo 8: Proteja o conector de fibra óptica;

    Etapa 9: armazenamento em estoque da fibra restante;

    Passo 10: Conclua a conexão da capa do cabo óptico;

    Passo 11: Proteção dos conectores de fibra óptica

    Perda de fibra

    1310 nm: 0,35 ~ 0,5 dB/Km

    1550nm: 0,2 ~ 0,3dB/Km

    850 nm: 2,3 a 3,4 dB/Km

    Perda de ponto de fusão de fibra óptica: 0,08dB/ponto

    Ponto de emenda de fibra 1 ponto/2km

    Substantivos de fibra comuns

    1) Atenuação

    Atenuação: perda de energia quando a luz é transmitida em fibra óptica, fibra monomodo 1310nm 0,4 ~ 0,6dB / km, 1550nm 0,2 ~ 0,3dB / km; fibra multimodo plástica 300dB/km

    08

    2) Dispersão

    Dispersão: A largura de banda dos pulsos de luz aumenta após percorrer uma certa distância ao longo da fibra. É o principal fator que limita a taxa de transmissão.

    Dispersão intermodo: ocorre apenas em fibras multimodo, porque diferentes modos de luz viajam por caminhos diferentes.

    Dispersão de material: Diferentes comprimentos de onda de luz viajam em velocidades diferentes.

    Dispersão do guia de ondas: Isso ocorre porque a energia luminosa viaja em velocidades ligeiramente diferentes à medida que atravessa o núcleo e o revestimento. Na fibra monomodo, é muito importante alterar a dispersão da fibra alterando a estrutura interna da fibra.

    Tipo de fibra

    O ponto de dispersão zero do G.652 é de cerca de 1300 nm

    O ponto de dispersão zero do G.653 é de cerca de 1550 nm

    Fibra de dispersão negativa G.654

    Fibra com dispersão deslocada G.655

    Fibra de onda completa

    3) dispersão

    Devido à estrutura básica imperfeita da luz, é causada a perda de energia luminosa, e a transmissão da luz neste momento não tem mais boa diretividade.

    Conhecimento básico de sistema de fibra óptica

    Introdução à arquitetura e funções de um sistema básico de fibra óptica:

    1. Unidade emissora: converte sinais elétricos em sinais ópticos;

    2. Unidade de transmissão: meio que transporta sinais ópticos;

    3. Unidade receptora: recebe sinais ópticos e os converte em sinais elétricos;

    4. Conecte o dispositivo: conecte a fibra óptica à fonte de luz, detecção de luz e outras fibras ópticas.

    09

    Tipos de conectores comuns

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    Tipo de face final do conector

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    Acoplador

    A principal função é distribuir sinais ópticos. Aplicações importantes estão em redes de fibra óptica, especialmente em redes locais e em dispositivos de multiplexação por divisão de comprimento de onda.

    estrutura básica

    O acoplador é um dispositivo passivo bidirecional. As formas básicas são árvore e estrela. O acoplador corresponde ao divisor.

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    WDM

    WDM-O Multiplexador por Divisão de Comprimento de Onda transmite vários sinais ópticos em uma fibra óptica. Esses sinais ópticos têm frequências e cores diferentes. O multiplexador WDM serve para acoplar vários sinais ópticos na mesma fibra óptica; o multiplexador de demultiplexação serve para distinguir vários sinais ópticos de uma fibra óptica.

    Multiplexador por Divisão de Comprimento de Onda (Legenda)

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    Definição de pulsos em sistemas digitais:

    1. Amplitude: A altura do pulso representa a energia da potência óptica no sistema de fibra óptica.

    2. Tempo de subida: tempo necessário para o pulso subir de 10% a 90% da amplitude máxima.

    3. Tempo de queda: tempo necessário para o pulso cair de 90% para 10% da amplitude.

    4. Largura de pulso: A largura do pulso na posição de amplitude de 50%, expressa em tempo.

    5. Ciclo: o tempo específico do pulso é o tempo de trabalho necessário para completar um ciclo.

    6. Taxa de extinção: A proporção de 1 potência de luz de sinal para 0 potência de luz de sinal.

    Definição de unidades comuns em comunicação por fibra óptica:

    1.dB = 10 log10 (Pout/Pino)

    Faneca: potência de saída; Pino: potência de entrada

    2. dBm = 10 log10 (P/1mw), que é uma unidade amplamente utilizada em engenharia de comunicação; geralmente representa a potência óptica com 1 miliwatt como referência;

    exemplo:10dBm significa que a potência óptica é igual a 100uw.

    3.dBu = 10 log10 (P/1uw)

     



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