Conceito básico de comunicação por fibra óptica.
Uma fibra óptica é um guia de ondas óptico dielétrico, uma estrutura de guia de ondas que bloqueia a luz e a propaga na direção axial.
Fibra muito fina de vidro de quartzo, resina sintética, etc.
Fibra monomodo: núcleo 8-10um, revestimento 125um
Fibra multimodo: núcleo 51um, revestimento 125um
O método de comunicação de transmissão de sinais ópticos usando fibras ópticas é chamado de comunicação por fibra óptica.
As ondas de luz pertencem à categoria das ondas eletromagnéticas.
A faixa de comprimento de onda da luz visível é de 390-760 nm, a porção maior que 760 nm é luz infravermelha e a porção menor que 390 nm é luz ultravioleta.
Janela de trabalho de ondas luminosas (três janelas de comunicação):
A faixa de comprimento de onda usada na comunicação por fibra óptica está na região do infravermelho próximo
Região de comprimento de onda curto (luz visível, que é uma luz laranja a olho nu) Luz laranja de 850 nm
Região de comprimento de onda longo (região de luz invisível) 1310 nm (ponto de dispersão mínimo teórico), 1550 nm (o ponto de atenuação mínimo teórico)
Estrutura e classificação das fibras
1.A estrutura da fibra
A estrutura de fibra ideal: núcleo, revestimento, revestimento, jaqueta.
O núcleo e o revestimento são feitos de material de quartzo e as propriedades mecânicas são relativamente frágeis e fáceis de quebrar. Portanto, geralmente são adicionadas duas camadas de camada de revestimento, uma do tipo resina e uma camada do tipo náilon, para que o desempenho flexível da fibra atinja os requisitos práticos de aplicação do projeto.
2.Classificação de fibras ópticas
(1) A fibra é dividida de acordo com a distribuição do índice de refração da seção transversal da fibra: ela é dividida em uma fibra tipo escalonada (fibra uniforme) e uma fibra graduada (fibra não uniforme).
Suponha que o núcleo tenha um índice de refração de n1 e o índice de refração do revestimento seja n2.
Para permitir que o núcleo transmita luz por longas distâncias, a condição necessária para a construção da fibra óptica é n1>n2
A distribuição do índice de refração de uma fibra uniforme é uma constante
A lei de distribuição do índice de refração da fibra não uniforme:
Entre eles, △ – diferença relativa do índice de refração
Α — índice de refração, α=∞ — fibra de distribuição de índice de refração do tipo escalonado, α=2 — fibra de distribuição de índice de refração de lei quadrada (uma fibra graduada). Esta fibra é comparada a outras fibras graduadas. Modo de dispersão mínimo ideal.
(1) De acordo com o número de modos transmitidos no núcleo: dividido em fibra multimodo e fibra monomodo
O padrão aqui se refere à distribuição de um campo eletromagnético de luz transmitido em uma fibra óptica. Diferentes distribuições de campo são um modo diferente.
Modo único (apenas um modo é transmitido na fibra), multimodo (múltiplos modos são transmitidos simultaneamente na fibra)
Atualmente, devido aos crescentes requisitos de taxa de transmissão e ao crescente número de transmissões, a rede da área metropolitana está se desenvolvendo na direção de alta velocidade e grande capacidade, de modo que a maioria delas são fibras monomodo escalonadas. (As características de transmissão em si são melhores que a fibra multimodo)
(2) Características da fibra óptica:
①Características de perda da fibra óptica: As ondas de luz são transmitidas na fibra óptica e a potência óptica diminui gradualmente à medida que a distância de transmissão aumenta.
As causas da perda de fibra incluem: perda de acoplamento, perda de absorção, perda de espalhamento e perda de radiação por flexão.
A perda de acoplamento é a perda causada pelo acoplamento entre a fibra e o dispositivo.
As perdas por absorção são causadas pela absorção de energia luminosa por materiais fibrosos e impurezas.
A perda de espalhamento é dividida em espalhamento Rayleigh (não uniformidade do índice de refração) e espalhamento de guia de ondas (irregularidade do material).
A perda de radiação por flexão é a perda causada pela flexão da fibra, levando ao modo de radiação causado pela flexão da fibra.
②Características de dispersão da fibra óptica: Diferentes componentes de frequência no sinal transmitido pela fibra óptica têm diferentes velocidades de transmissão, e o fenômeno físico de distorção causado pelo alargamento do pulso do sinal ao atingir o terminal é chamado de dispersão.
A dispersão é dividida em dispersão modal, dispersão de material e dispersão de guia de ondas.
Componentes básicos de sistemas de comunicação de fibra óptica
Enviar parte:
A saída do sinal de modulação de pulso pelo transmissor elétrico (terminal elétrico) é enviada para o transmissor óptico (o sinal enviado pelo controlado por programatrocaré processado, a forma de onda é moldada, o inverso do padrão é alterado… em um sinal elétrico adequado e enviado ao transmissor óptico)
A função principal de um transmissor óptico é converter um sinal elétrico em um sinal óptico que é acoplado à fibra.
Recebendo parte:
Conversão de sinais ópticos transmitidos através de fibras ópticas em sinais elétricos
O processamento do sinal elétrico é restaurado ao sinal modulado por pulso original e enviado ao terminal elétrico (o sinal elétrico enviado pelo receptor óptico é processado, a forma de onda é moldada, o inverso do padrão é invertido... o sinal elétrico apropriado é enviado de volta para o programáveltrocar)
Parte de transmissão:
Fibra monomodo, repetidor óptico (repetidor regenerativo elétrico (amplificação de conversão óptico-elétrica-óptica, atraso de transmissão será maior, circuito de decisão de pulso será usado para moldar a forma de onda e tempo), amplificador de fibra dopada com érbio (completa a amplificação no nível óptico, sem modelagem de forma de onda)
(1) Transmissor óptico: É um transceptor óptico que realiza conversão elétrica/óptica. Consiste em uma fonte de luz, um driver e um modulador. A função é modular a onda de luz da máquina elétrica para a onda de luz emitida pela fonte de luz para se tornar uma onda esmaecida e, em seguida, acoplar o sinal óptico modulado à fibra óptica ou ao cabo óptico para transmissão.
(2) Receptor óptico: é um transceptor óptico que realiza conversão óptica/elétrica. O modelo de utilidade é composto por um circuito de detecção de luz e um amplificador óptico, e a função é converter o sinal óptico transmitido pela fibra óptica ou pelo cabo óptico em um sinal elétrico pelo detector óptico e, em seguida, amplificar o sinal elétrico fraco para um nível suficiente através do circuito amplificador para ser enviado ao sinal. A extremidade receptora da máquina elétrica vai.
(3) Fibra/Cabo: Fibra ou cabo constitui o caminho de transmissão da luz. A função é transmitir o sinal esmaecido enviado pela extremidade transmissora para o detector óptico da extremidade receptora após transmissão de longa distância através da fibra óptica ou do cabo óptico para completar a tarefa de transmissão de informações.
(4) Repetidor óptico: consiste em um fotodetector, uma fonte de luz e um circuito de regeneração de decisão. Existem duas funções: uma é compensar a atenuação do sinal óptico transmitido na fibra óptica; a outra é moldar o pulso da distorção da forma de onda.
(5) Componentes passivos, como conectores de fibra óptica, acopladores (não há necessidade de fornecer energia separadamente, mas o dispositivo ainda apresenta perdas): Porque o comprimento da fibra ou cabo é limitado pelo processo de trefilação da fibra e pelas condições de construção do cabo, e o o comprimento da fibra também é Limite (por exemplo, 2 km). Portanto, pode haver um problema que uma pluralidade de fibras ópticas esteja conectada em uma linha de fibra óptica. Portanto, a conexão entre fibras ópticas, a conexão e acoplamento de fibras ópticas e transceptores ópticos, e a utilização de componentes passivos como conectores e acopladores ópticos são indispensáveis.
A superioridade da comunicação por fibra óptica
Largura de banda de transmissão, grande capacidade de comunicação
Baixa perda de transmissão e grande distância de relé
Forte interferência anti-eletromagnética
(Além do wireless: os sinais wireless têm muitos efeitos, benefícios de multipercurso, efeitos de sombra, desvanecimento Rayleigh, efeitos Doppler
Comparado com o cabo coaxial: o sinal óptico é maior que o cabo coaxial e tem boa confidencialidade)
A frequência da onda de luz é muito alta, em comparação com outras ondas eletromagnéticas, a interferência é pequena.
Desvantagens do cabo óptico: propriedades mecânicas ruins, fácil de quebrar (melhora o desempenho mecânico, terá impacto na resistência a interferências), leva muito tempo para ser construído e é afetado pelas condições geográficas.