Основни концепт комуникације оптичким влакнима.
Оптичко влакно је диелектрични оптички таласовод, таласоводна структура која блокира светлост и шири светлост у аксијалном правцу.
Веома фино влакно од кварцног стакла, синтетичке смоле итд.
Једномодно влакно: језгро 8-10ум, облога 125ум
Вишемодно влакно: језгро 51ум, облога 125ум
Комуникациони метод преноса оптичких сигнала помоћу оптичких влакана назива се комуникација оптичким влакнима.
Светлосни таласи спадају у категорију електромагнетних таласа.
Опсег таласних дужина видљиве светлости је 390-760 нм, део већи од 760 нм је инфрацрвена светлост, а део мањи од 390 нм је ултраљубичасто светло.
Радни прозор светлосног таласа (три комуникациона прозора):
Опсег таласних дужина који се користи у комуникацији са оптичким влакнима је у блиском инфрацрвеном региону
Регион краткоталасне дужине (видљива светлост, која је голим оком наранџаста светлост) 850нм наранџасто светло
Регион дуге таласне дужине (регион невидљиве светлости) 1310 нм (теоријска минимална тачка дисперзије), 1550 нм (теоријска минимална тачка слабљења)
Структура влакана и класификација
1. Структура влакана
Идеална структура влакана: језгро, облога, премаз, омотач.
Језгро и облога су направљени од кварцног материјала, а механичка својства су релативно крхка и лако се ломе. Због тога се генерално додају два слоја слоја премаза, један тип смоле и један слој најлонског типа, тако да флексибилне перформансе влакна достижу практичне захтеве примене пројекта.
2.Класификација оптичких влакана
(1) Влакно је подељено према дистрибуцији индекса преламања попречног пресека влакна: подељено је на влакно типа степеница (уједначено влакно) и градирано влакно (неуједначено влакно).
Претпоставимо да језгро има индекс преламања н1 и да је индекс преламања омотача н2.
Да би језгро омогућило да преноси светлост на велике удаљености, неопходан услов за конструисање оптичког влакна је н1>н2
Расподела индекса преламања униформног влакна је константа
Закон о расподели индекса преламања неуједначеног влакна:
Међу њима, △ – релативна разлика индекса преламања
Α—индекс преламања, α=∞—степенасто влакно за расподелу индекса преламања, α=2—влакно са дистрибуцијом индекса преламања квадратног закона (степеновано влакно). Ово влакно се упоређује са другим класификованим влакнима. Минимална дисперзија режима оптимална.
(1) Према броју модова који се преносе у језгру: подељено на вишемодно влакно и једномодно влакно
Образац се овде односи на дистрибуцију електромагнетног поља светлости која се преноси у оптичком влакну. Различите дистрибуције поља су другачији начин рада.
Једноструки мод (само један мод се преноси у влакну), мултимод (више модова се истовремено преноси у влакну)
Тренутно, због све већих захтева за брзину преноса и све већег броја преноса, градска мрежа се развија у правцу велике брзине и великог капацитета, тако да су већина једномодних степенастих влакана. (Карактеристике преноса саме по себи су боље од мултимодног влакна)
(2) Карактеристике оптичких влакана:
①Карактеристике губитка оптичког влакна: Светлосни таласи се преносе у оптичко влакно, а оптичка снага се постепено смањује како се даљина преноса повећава.
Узроци губитка влакана укључују: губитак споја, губитак апсорпције, губитак расејања и губитак зрачења при савијању.
Губитак спајања је губитак узрокован спрегом између влакна и уређаја.
Губици при апсорпцији су узроковани апсорпцијом светлосне енергије влакнастим материјалима и нечистоћама.
Губитак расејања се дели на Рејлејево расејање (неуједначеност индекса преламања) и таласоводно расејање (неравномерност материјала).
Губитак зрачења при савијању је губитак узрокован савијањем влакна који доводи до начина зрачења узрокованог савијањем влакна.
②Дисперзионе карактеристике оптичког влакна: Различите фреквентне компоненте у сигналу који преноси оптичко влакно имају различите брзине преноса, а физички феномен изобличења изазваног ширењем импулса сигнала када се стигне до терминала назива се дисперзија.
Дисперзија је подељена на модалну дисперзију, дисперзију материјала и дисперзију таласовода.
Основне компоненте оптичких комуникационих система
Пошаљите део:
Сигнал импулсне модулације који излази из електричног предајника (електрични терминал) шаље се оптичком предајнику (сигнал који шаље програмски контролисанпрекидачсе обрађује, таласни облик се обликује, инверзни образац се мења... у одговарајући електрични сигнал и шаље се оптичком предајнику)
Примарна улога оптичког предајника је да конвертује електрични сигнал у оптички сигнал који је спојен на влакно.
Пријемни део:
Претварање оптичких сигнала који се преносе кроз оптичка влакна у електричне сигнале
Обрада електричног сигнала се враћа на оригинални импулсно модулирани сигнал и шаље се на електрични терминал (електрични сигнал који шаље оптички пријемник се обрађује, таласни облик се обликује, инверзни образац се инвертује... одговарајући електрични сигнал је послат назад у програмабилнипрекидач)
Део за пренос:
Једномодно влакно, оптички репетитор (електрични регенеративни репетитор (појачавање оптичко-електрично-оптичке конверзије, кашњење у преносу ће бити веће, коло за одлучивање импулса ће се користити за обликовање таласног облика и времена), појачало са влакнима допираним ербијумом (завршава појачање на оптичком нивоу, без обликовања таласног облика)
(1) Оптички предајник: То је оптички примопредајник који остварује електричну/оптичку конверзију. Састоји се од извора светлости, драјвера и модулатора. Функција је модулација светлосног таласа од електричне машине до светлосног таласа који емитује извор светлости да постане пригушен талас, а затим спојити модулисани оптички сигнал са оптичким влакном или оптичким каблом за пренос.
(2) Оптички пријемник: је оптички примопредајник који остварује оптичку/електричну конверзију. Корисни модел се састоји од кола за детекцију светлости и оптичког појачала, а функција је да претвори оптички сигнал који преноси оптичко влакно или оптички кабл у електрични сигнал оптичког детектора, а затим појача слаб електрични сигнал на довољан ниво кроз коло за појачавање да се пошаље на сигнал. Пријемни крај електричне машине иде.
(3) Влакна/кабл: Влакна или кабл чине пут преноса светлости. Функција је да се пригушени сигнал послат од стране предајног краја до оптичког детектора на пријемном крају након преноса на велике удаљености кроз оптичко влакно или оптички кабл како би се завршио задатак преноса информација.
(4) Оптички репетитор: састоји се од фотодетектора, извора светлости и кола за регенерацију одлуке. Постоје две функције: једна је да компензује слабљење оптичког сигнала који се преноси у оптичко влакно; други је да обликује пулс изобличења таласног облика.
(5) Пасивне компоненте као што су конектори за оптичка влакна, спојници (нема потребе за одвојеним напајањем, али уређај и даље губи): јер је дужина влакна или кабла ограничена процесом извлачења влакана и условима конструкције кабла, и дужина влакна је такође ограничена (нпр. 2км). Због тога може постојати проблем што је више оптичких влакана повезано у једну линију оптичких влакана. Због тога је неопходна веза између оптичких влакана, повезивање и спајање оптичких влакана и оптичких примопредајника, као и употреба пасивних компоненти као што су оптички конектори и спојници.
Супериорност комуникације оптичким влакнима
Пропусни опсег преноса, велики комуникациони капацитет
Мали губитак преноса и велика удаљеност релеја
Јаке анти-електромагнетне сметње
(Осим бежичног: бежични сигнали имају многе ефекте, предности вишеструких путева, ефекте сенке, Рејлијево бледење, Доплерове ефекте
У поређењу са коаксијалним каблом: оптички сигнал је већи од коаксијалног кабла и има добру поверљивост)
Фреквенција светлосног таласа је веома висока, у поређењу са другим електромагнетним таласима, интерференција је мала.
Недостаци оптичког кабла: лоша механичка својства, лако се ломе, (побољшају механичке перформансе, имаће утицај на отпорност на сметње), потребно је много времена да се изгради и на њега утичу географски услови.