Përparësitë e komunikimit me fibra optike:
● Kapacitet i madh komunikimi
● Distanca e gjatë e stafetës
● Nuk ka ndërhyrje elektromagnetike
● Burime të pasura
● Pesha e lehtë dhe madhësia e vogël
Një histori e shkurtër e komunikimeve optike
Më shumë se 2000 vjet më parë, dritat e fenerit, semaforët
1880, telefon optik-komunikim optik pa tel
1970, komunikimet me fibra optike
● Në vitin 1966, "Babai i Fibrës Optike", Dr. Gao Yong propozoi për herë të parë idenë e komunikimit me fibra optike.
● Në vitin 1970, Lin Yanxiong i Institutit Bell Yan ishte një lazer gjysmëpërçues që mund të punonte vazhdimisht në temperaturën e dhomës.
● Në vitin 1970, Kapron i Corning bëri një humbje prej 20 dB / km fibër.
● Në 1977, linja e parë komerciale e Çikagos prej 45 Mb/s.
Spektri elektromagnetik
Ndarja e brezit të komunikimit dhe mediat përkatëse të transmetimit
Përthyerja/reflektimi dhe reflektimi total i dritës
Për shkak se drita udhëton ndryshe në substanca të ndryshme, kur drita emetohet nga një substancë në tjetrën, thyerja dhe reflektimi ndodhin në ndërfaqen midis dy substancave. Për më tepër, këndi i dritës së thyer ndryshon me këndin e dritës rënëse. Kur këndi i dritës rënëse arrin ose tejkalon një kënd të caktuar, drita e përthyer do të zhduket dhe e gjithë drita rënëse do të reflektohet prapa. Ky është reflektimi total i dritës. Materialet e ndryshme kanë kënde të ndryshme thyerjeje për të njëjtën gjatësi vale drite (d.m.th., materiale të ndryshme kanë indekse të ndryshme thyerjeje), dhe të njëjtat materiale kanë kënde të ndryshme thyerjeje për gjatësi vale të ndryshme të dritës. Komunikimi me fibra optike bazohet në parimet e mësipërme.
Shpërndarja e reflektimit: Një parametër i rëndësishëm për të karakterizuar materialet optike është indeksi i thyerjes, i cili përfaqësohet nga N. Raporti i shpejtësisë së dritës C në vakum me shpejtësinë e dritës V në material është indeksi i thyerjes së materialit.
N = C / V
Indeksi i thyerjes së xhamit kuarc për komunikimin me fibra optike është rreth 1.5.
Struktura e fibrave
Fibra e zhveshur në përgjithësi ndahet në tre shtresa:
Shtresa e parë: bërthama e qelqit me indeks të lartë thyes në qendër (diametri i bërthamës është përgjithësisht 9-10μm, (modaliteti i vetëm) 50 ose 62.5 (multimode).
Shtresa e dytë: në mes është veshja e xhamit silicë me indeks të ulët thyerjeje (diametri në përgjithësi është 125μm).
Shtresa e tretë: pjesa më e jashtme është një shtresë rrëshirë për përforcim.
1) bërthama: indeks i lartë thyes, i përdorur për të transmetuar dritën;
2) Veshja e veshjes: indeks i ulët i thyerjes, duke formuar një gjendje reflektimi total me bërthamën;
3) Xhaketë mbrojtëse: Ka forcë të lartë dhe mund të përballojë ndikime të mëdha për të mbrojtur fibrën optike.
Kabllo optike 3 mm: portokalli, MM, multi-mode; e verdhë, SM, me një modalitet
Madhësia e fibrave
Diametri i jashtëm është përgjithësisht 125um (mesatarisht 100um për flokë)
Diametri i brendshëm: një modalitet 9um; multimode 50 / 62.5um
Hapja numerike
Jo e gjithë goditja e dritës në faqen fundore të fibrës optike mund të transmetohet nga fibra optike, por vetëm drita rënëse brenda një diapazoni të caktuar këndesh. Ky kënd quhet hapje numerike e fibrës. Një hapje më e madhe numerike e fibrës optike është e dobishme për lidhjen e fibrës optike. Prodhues të ndryshëm kanë hapje të ndryshme numerike.
Lloji i fibrave
Sipas mënyrës së transmetimit të dritës në fibrën optike, ajo mund të ndahet në:
Multi-Mode (shkurtim: MM); Single-Mode (shkurtim: SM)
Fibra multimode: Bërthama e qelqit qendror është më e trashë (50 ose 62.5μm) dhe mund të transmetojë dritë në mënyra të shumta. Sidoqoftë, shpërndarja e tij ndërmode është e madhe, gjë që kufizon frekuencën e transmetimit të sinjaleve dixhitale dhe do të bëhet më serioze me rritjen e distancës.Për shembull: 600MB / KM fibra ka vetëm 300MB gjerësi bande në 2KM. Prandaj, distanca e transmetimit të fibrave me shumë mënyra është relativisht e shkurtër, në përgjithësi vetëm disa kilometra.
Fibër me një modalitet: Bërthama e qelqit qendror është relativisht e hollë (diametri i bërthamës është përgjithësisht 9 ose 10μm), dhe mund të transmetojë dritë vetëm në një mënyrë. Në fakt, është një lloj fije optike e tipit hap, por diametri i bërthamës është shumë i vogël. Në teori, vetëm drita e drejtpërdrejtë e një rruge të vetme përhapjeje lejohet të hyjë në fibër dhe të përhapet drejt në bërthamën e fibrës. Pulsi i fibrës mezi shtrihet.Prandaj, shpërndarja e tij ndër-mode është e vogël dhe e përshtatshme për komunikim në distancë, por shpërndarja e saj kromatike luan një rol kryesor. Në këtë mënyrë, fibra me një modalitet ka kërkesa më të larta për gjerësinë spektrale dhe qëndrueshmërinë e burimit të dritës, domethënë gjerësia spektrale është e ngushtë dhe qëndrueshmëria është e mirë. .
Klasifikimi i fibrave optike
Sipas materialit:
Fibra qelqi: Bërthama dhe veshja janë prej xhami, me humbje të vogël, distancë të gjatë transmetimi dhe kosto të lartë;
Fibra optike silikoni e mbuluar me gome: thelbi është qelqi dhe veshja është plastike, e cila ka karakteristika të ngjashme me fibrat e qelqit dhe kosto më të ulët;
Fibra optike plastike: Si thelbi ashtu edhe veshja janë plastike, me humbje të mëdha, distancë të shkurtër transmetimi dhe çmim të ulët. Përdoret kryesisht për pajisjet shtëpiake, audio dhe transmetimin e imazheve në distanca të shkurtra.
Sipas dritares optimale të frekuencës së transmetimit: fibër konvencionale me një modalitet dhe fibër me një modalitet të zhvendosur në dispersion.
Lloji konvencional: Shtëpia e prodhimit të fibrave optike optimizon frekuencën e transmetimit të fibrës optike në një gjatësi vale të vetme drite, si p.sh. 1300 nm.
Lloji i zhvendosur me shpërndarje: Prodhuesi i fibrave optike optimizon frekuencën e transmetimit të fibrave në dy gjatësi vale të dritës, si p.sh.: 1300 nm dhe 1550 nm.
Ndryshimi i menjëhershëm: Indeksi i thyerjes së bërthamës së fibrës në veshjen e xhamit është i papritur. Ka kosto të ulët dhe shpërndarje të lartë ndër-mode. I përshtatshëm për komunikim me shpejtësi të ulët në distanca të shkurtra, siç është kontrolli industrial. Megjithatë, fibra me një modalitet përdor një lloj mutacioni për shkak të shpërndarjes së vogël ndërmode.
Fibra gradient: indeksi i thyerjes së bërthamës së fibrës në veshjen e xhamit zvogëlohet gradualisht, duke lejuar që drita e modalitetit të lartë të përhapet në një formë sinusoidale, e cila mund të zvogëlojë shpërndarjen midis modaliteteve, të rrisë gjerësinë e brezit të fibrës dhe të rrisë distancën e transmetimit, por kostoja është Fibra e modalitetit më të lartë është kryesisht fibra e klasifikuar.
Specifikimet e zakonshme të fibrave
Madhësia e fibrave:
1) Diametri i bërthamës me një modalitet: 9/125μm, 10/125μm
2) Diametri i veshjes së jashtme (2D) = 125μm
3) Diametri i veshjes së jashtme = 250μm
4) Pigtail: 300μm
5) Multimode: 50/125μm, standard evropian; 62,5 / 125μm, standard amerikan
6) Rrjetet industriale, mjekësore dhe me shpejtësi të ulët: 100/140μm, 200 / 230μm
7) Plastike: 98/1000μm, përdoret për kontrollin e automobilave
Zbutja e fibrave
Faktorët kryesorë që shkaktojnë zbutjen e fibrave janë: intrinsic, lakimi, shtrydhja, papastërtitë, pabarazia dhe prapanica.
Intrinsic: Është humbja e qenësishme e fibrës optike, duke përfshirë: shpërndarjen Rayleigh, thithjen e brendshme, etj.
Përkulja: Kur fibra është e përkulur, drita në një pjesë të fibrës do të humbasë për shkak të shpërndarjes, duke rezultuar në humbje.
Shtrydhja: humbje e shkaktuar nga përkulja e lehtë e fibrës kur ajo shtrydhet.
Papastërtitë: Papastërtitë në një fibër optike thithin dhe shpërndajnë dritën e transmetuar në fibër, duke shkaktuar humbje.
Jo uniforme: Humbja e shkaktuar nga indeksi i pabarabartë i thyerjes së materialit fibër.
Docking: Humbja e krijuar gjatë lidhjes së fibrave, si p.sh.: akse të ndryshme (kërkesa për koaksialitetin e fibrave me një modalitet është më pak se 0,8μm), faqja fundore nuk është pingul me boshtin, faqja fundore është e pabarabartë, diametri i bërthamës së prapanicës nuk përputhet dhe cilësia e bashkimit është e dobët.
Lloji i kabllit optik
1) Sipas metodave të shtrimit: kabllot optike vetë-mbështetëse, kabllot optike të tubacionit, kabllot optike të blinduara të varrosura dhe kabllot optike nëndetëse.
2) Sipas strukturës së kabllit optik, ekzistojnë: kabllo optike me tub të bashkuar, kabllo optike e shtrembëruar me shtresa, kabllo optike me mbajtje të ngushtë, kabllo optike me shirit, kabllo optike jo metalike dhe kabllo optike e degëzuar.
3) Sipas qëllimit: kabllo optike për komunikim në distanca të gjata, kabllo optike të jashtme për distanca të shkurtra, kabllo optike hibride dhe kabllo optike për ndërtesa.
Lidhja dhe përfundimi i kabllove optike
Lidhja dhe përfundimi i kabllove optike janë aftësitë themelore që personeli i mirëmbajtjes së kabllove optike duhet të zotërojë.
Klasifikimi i teknologjisë së lidhjes me fibra optike:
1) Teknologjia e lidhjes së fibrës optike dhe teknologjia e lidhjes së kabllit optik janë dy pjesë.
2) Fundi i kabllit optik është i ngjashëm me lidhjen e kabllit optik, përveç se funksionimi duhet të jetë i ndryshëm për shkak të materialeve të ndryshme lidhëse.
Lloji i lidhjes me fibra
Lidhja e kabllove me fibra optike në përgjithësi mund të ndahet në dy kategori:
1) Lidhja fikse e fibrës optike (i njohur zakonisht si lidhës i vdekur). Përdorni përgjithësisht splicer të shkrirjes së fibrave optike; përdoret për kokën direkte të kabllit optik.
2) Lidhësi aktiv i fibrës optike (i njohur zakonisht si lidhës i drejtpërdrejtë). Përdorni lidhës të lëvizshëm (të njohur zakonisht si nyje të lirshme). Për kërcyesin me fibra, lidhjen e pajisjeve, etj.
Për shkak të paplotësimit të faqes fundore të fibrës optike dhe jo uniformitetit të presionit në faqen fundore të fibrës optike, humbja e bashkimit të fibrës optike me një shkarkim është ende relativisht e madhe, dhe metoda e shkrirjes së shkarkimit dytësor është përdorur tani. Së pari, ngrohni paraprakisht dhe shkarkojeni faqen fundore të fibrës, formësoni faqen e fundit, hiqni pluhurin dhe mbeturinat dhe bëni presionin fundor të fibrës të njëtrajtshme duke e ngrohur paraprakisht.
Metoda e monitorimit për humbjen e lidhjes me fibër optike
Ekzistojnë tre metoda për monitorimin e humbjes së lidhjes së fibrave:
1. Monitor në splicer.
2. Monitorimi i burimit të dritës dhe njehsorit optik të fuqisë.
3. Metoda e matjes OTDR
Metoda e funksionimit të lidhjes me fibra optike
Operacionet e lidhjes me fibra optike zakonisht ndahen në:
1. Trajtimi i faqeve fundore të fibrave.
2. Instalimi i lidhjes së fibrës optike.
3. Lidhja e fibrës optike.
4. Mbrojtja e lidhësve të fibrave optike.
5. Ka pesë hapa për tabakanë e mbetur me fibra.
Në përgjithësi, lidhja e të gjithë kabllos optike kryhet sipas hapave të mëposhtëm:
Hapi 1: shumë gjatësi të mirë, hapni dhe zhveshni kabllon optike, hiqni këllëfin e kabllit
Hapi 2: Pastroni dhe hiqni pastën e mbushjes së naftës në kabllon optike.
Hapi 3: Mblidhni fibrën.
Hapi 4: Kontrolloni numrin e bërthamave të fibrave, kryeni çiftimin e fibrave dhe kontrolloni nëse etiketat e ngjyrave të fibrave janë të sakta.
Hapi 5: Forconi lidhjen e zemrës;
Hapi 6: Çifte të ndryshme ndihmëse, duke përfshirë çiftet e linjave të biznesit, çiftet e linjave të kontrollit, linjat e mbrojtura në tokë, etj. (nëse janë të disponueshme çiftet e linjave të sipërpërmendura.
Hapi 7: Lidhni fibrën.
Hapi 8: Mbroni lidhësin e fibrës optike;
Hapi 9: ruajtja e inventarit të fibrës së mbetur;
Hapi 10: Përfundoni lidhjen e xhaketës së kabllove optike;
Hapi 11: Mbrojtja e lidhësve të fibrave optike
Humbja e fibrave
1310 nm: 0,35 ~ 0,5 dB / Km
1550 nm: 0,2 ~ 0,3 dB / km
850 nm: 2,3 deri në 3,4 dB / km
Humbja e pikës së shkrirjes së fibrave optike: 0,08 dB / pikë
Pika e lidhjes së fibrave 1 pikë / 2 km
Emrat fibër të zakonshëm
1) Zbutje
Dobësimi: humbja e energjisë kur drita transmetohet në fibër optike, fibër me një modalitet 1310 nm 0,4 ~ 0,6 dB / km, 1550 nm 0,2 ~ 0,3 dB / km; fibër plastike multimode 300dB / km
2) Dispersion
Dispersioni: Gjerësia e brezit të pulseve të dritës rritet pasi udhëtoni një distancë të caktuar përgjatë fibrës. Është faktori kryesor që kufizon shpejtësinë e transmetimit.
Shpërndarja ndër-modale: Ndodh vetëm në fibrat multimodale, sepse mënyra të ndryshme të dritës udhëtojnë përgjatë shtigjeve të ndryshme.
Shpërndarja e materialit: Gjatësi valore të ndryshme të dritës udhëtojnë me shpejtësi të ndryshme.
Shpërndarja e valëve: Kjo ndodh sepse energjia e dritës udhëton me shpejtësi paksa të ndryshme ndërsa udhëton nëpër bërthamën dhe veshjen. Në fibër me një modalitet, është shumë e rëndësishme të ndryshohet dispersioni i fibrës duke ndryshuar strukturën e brendshme të fibrës.
Lloji i fibrave
G.652 pika zero e dispersionit është rreth 1300nm
Pika zero e dispersionit G.653 është rreth 1550 nm
G.654 fibër dispersioni negativ
G.655 fibër me zhvendosje dispersioni
Fibër me valë të plotë
3) shpërndarje
Për shkak të strukturës bazë të papërsosur të dritës, shkaktohet humbja e energjisë së dritës, dhe transmetimi i dritës në këtë kohë nuk ka më drejtim të mirë.
Njohuri bazë për sistemin e fibrave optike
Hyrje në arkitekturën dhe funksionet e një sistemi bazë të fibrave optike:
1. Njësia dërguese: konverton sinjalet elektrike në sinjale optike;
2. Njësia e transmetimit: një mjet që mbart sinjale optike;
3. Njësia marrëse: merr sinjale optike dhe i shndërron ato në sinjale elektrike;
4. Lidhni pajisjen: lidhni fibrën optike me burimin e dritës, zbulimin e dritës dhe fibrat e tjera optike.
Llojet e zakonshme të lidhësve
Lloji i faqes fundore të lidhësit
Bashkues
Funksioni kryesor është shpërndarja e sinjaleve optike. Aplikime të rëndësishme janë në rrjetet e fibrave optike, veçanërisht në rrjetet lokale dhe në pajisjet multipleksuese të ndarjes së gjatësisë valore.
struktura bazë
Bashkuesi është një pajisje pasive me dy drejtime. Format bazë janë pema dhe ylli. Bashkuesi korrespondon me ndarësin.
WDM
WDM-Multiplekseri i ndarjes së gjatësisë së valës transmeton sinjale të shumta optike në një fibër optike. Këto sinjale optike kanë frekuenca të ndryshme dhe ngjyra të ndryshme. Multiplekseri WDM duhet të bashkojë shumë sinjale optike në të njëjtën fibër optike; multiplekseri demultipleksues është për të dalluar sinjale të shumta optike nga një fibër optike.
Multiplekseri i ndarjes së gjatësisë së valës (Legjenda)
Përkufizimi i pulseve në sistemet dixhitale:
1. Amplituda: Lartësia e pulsit paraqet energjinë e fuqisë optike në sistemin e fibrave optike.
2. Koha e rritjes: koha e nevojshme që pulsi të rritet nga 10% në 90% të amplitudës maksimale.
3. Koha e rënies: koha e nevojshme që pulsi të bjerë nga 90% në 10% të amplitudës.
4. Gjerësia e pulsit: Gjerësia e pulsit në pozicionin e amplitudës 50%, e shprehur në kohë.
5. Cikli: koha specifike e pulsit është koha e punës e nevojshme për të përfunduar një cikël.
6. Raporti i shuarjes: Raporti i fuqisë së dritës së sinjalit 1 me fuqinë e dritës së sinjalit 0.
Përkufizimi i njësive të zakonshme në komunikimin me fibra optike:
1.dB = 10 log10 (Pout / Pin)
Pout: fuqia dalëse; Pin: fuqia hyrëse
2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), e cila është një njësi e përdorur gjerësisht në inxhinierinë e komunikimit; zakonisht paraqet fuqinë optike me 1 milivat si referencë;
shembull:-10dBm do të thotë se fuqia optike është e barabartë me 100uw.
3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)