Mga kalamangan ng fiber optic na komunikasyon:
● Malaking kakayahan sa komunikasyon
● Long relay distance
● Walang electromagnetic interference
● Mayaman na mapagkukunan
● Banayad na timbang at maliit na sukat
Isang Maikling Kasaysayan ng Optical Communications
Higit sa 2000 taon na ang nakalilipas, ang beacon-lights, semaphores
1880, optical telephone-wireless optical communication
1970, fiber optic na komunikasyon
● Noong 1966, "Ama ng Optical Fiber", unang iminungkahi ni Dr. Gao Yong ang ideya ng komunikasyong optical fiber.
● Noong 1970, ang Lin Yanxiong ng Bell Yan Institute ay isang semiconductor laser na maaaring gumana nang tuluy-tuloy sa temperatura ng silid.
● Noong 1970, ang Kapron ng Corning ay nawalan ng 20dB / km fiber.
● Noong 1977, ang unang komersyal na linya ng Chicago na 45Mb / s.
Electromagnetic spectrum
Communication band division at kaukulang transmission media
Refraction / reflection at kabuuang reflection ng liwanag
Dahil ang liwanag ay naglalakbay nang iba sa iba't ibang mga sangkap, kapag ang liwanag ay ibinubuga mula sa isang sangkap patungo sa isa pa, ang repraksyon at pagmuni-muni ay nangyayari sa interface sa pagitan ng dalawang sangkap. Bukod dito, ang anggulo ng refracted na ilaw ay nag-iiba sa anggulo ng liwanag ng insidente. Kapag ang anggulo ng liwanag ng insidente ay umabot o lumampas sa isang tiyak na anggulo, mawawala ang refracted na ilaw, at lahat ng liwanag ng insidente ay makikita pabalik. Ito ang kabuuang pagmuni-muni ng liwanag. Ang iba't ibang mga materyales ay may iba't ibang mga anggulo ng repraksyon para sa parehong wavelength ng liwanag (iyon ay, ang iba't ibang mga materyales ay may iba't ibang mga indeks ng refraction), at ang parehong mga materyales ay may iba't ibang mga anggulo ng repraksyon para sa iba't ibang mga wavelength ng liwanag. Ang komunikasyon ng optical fiber ay batay sa mga prinsipyo sa itaas.
Pamamahagi ng pagmumuni-muni: Ang isang mahalagang parameter upang makilala ang mga optical na materyales ay ang refractive index, na kinakatawan ng N. Ang ratio ng bilis ng liwanag C sa vacuum sa bilis ng liwanag V sa materyal ay ang refractive index ng materyal.
N = C / V
Ang refractive index ng quartz glass para sa optical fiber communication ay tungkol sa 1.5.
Istraktura ng hibla
Ang fiber bare fiber ay karaniwang nahahati sa tatlong layer:
Ang unang layer: ang gitnang mataas na refractive index glass core (core diameter ay karaniwang 9-10μm, (iisang mode) 50 o 62.5 (multimode).
Ang pangalawang layer: ang gitna ay ang mababang refractive index na silica glass cladding (ang diameter ay karaniwang 125μm).
Ang ikatlong layer: ang pinakalabas ay isang resin coating para sa reinforcement.
1) core: mataas na refractive index, ginagamit upang magpadala ng liwanag;
2) Cladding coating: mababang refractive index, na bumubuo ng kabuuang kondisyon ng pagmuni-muni na may core;
3) Protective jacket: Ito ay may mataas na lakas at makatiis ng malalaking epekto upang maprotektahan ang optical fiber.
3mm optical cable: orange, MM, multi-mode; dilaw, SM, single-mode
Laki ng hibla
Ang panlabas na diameter ay karaniwang 125um (average na 100um bawat buhok)
Inner diameter: single mode 9um; multimode 50 / 62.5um
Numerical aperture
Hindi lahat ng liwanag na insidente sa dulong mukha ng optical fiber ay maaaring ipadala ng optical fiber, ngunit ang liwanag lamang ng insidente sa loob ng isang tiyak na hanay ng mga anggulo. Ang anggulong ito ay tinatawag na numerical aperture ng fiber. Ang mas malaking numerical aperture ng optical fiber ay kapaki-pakinabang para sa docking ng optical fiber. Ang iba't ibang mga tagagawa ay may iba't ibang mga numerical aperture.
Uri ng hibla
Ayon sa transmission mode ng liwanag sa optical fiber, maaari itong nahahati sa:
Multi-Mode (abbreviation: MM); Single-Mode (abbreviation: SM)
Multimode fiber: Ang gitnang glass core ay mas makapal (50 o 62.5μm) at maaaring magpadala ng liwanag sa maraming mga mode. Gayunpaman, malaki ang inter-mode dispersion nito, na naglilimita sa dalas ng pagpapadala ng mga digital na signal, at magiging mas seryoso ito sa pagtaas ng distansya.Halimbawa: 600MB / KM fiber ay mayroon lamang 300MB bandwidth sa 2KM. Samakatuwid, ang distansya ng paghahatid ng multi-mode fiber ay medyo maikli, sa pangkalahatan ay ilang kilometro lamang.
Single-mode fiber: Ang gitnang glass core ay medyo manipis (ang core diameter ay karaniwang 9 o 10μm), at maaari lamang magpadala ng liwanag sa isang mode. Sa katunayan, ito ay isang uri ng step-type na optical fiber, ngunit ang core diameter ay napakaliit. Sa teorya, tanging ang direktang liwanag ng isang solong landas ng pagpapalaganap ang pinapayagan na makapasok sa hibla at magpalaganap nang diretso sa fiber core. Ang pulso ng hibla ay bahagya na nakaunat.Samakatuwid, ang inter-mode dispersion nito ay maliit at angkop para sa malayuang komunikasyon, ngunit ang chromatic dispersion nito ay may malaking papel. Sa ganitong paraan, ang single-mode fiber ay may mas mataas na mga kinakailangan para sa spectral width at stability ng light source, iyon ay, ang spectral width ay makitid at ang stability ay mabuti. .
Pag-uuri ng mga optical fibers
Sa pamamagitan ng materyal:
Glass fiber: Ang core at cladding ay gawa sa salamin, na may maliit na pagkawala, mahabang distansya ng paghahatid at mataas na gastos;
Ang silikon na optical fiber na sakop ng goma: ang core ay salamin at ang cladding ay plastic, na may katulad na mga katangian sa glass fiber at mas mababang gastos;
Plastic optical fiber: Parehong ang core at ang cladding ay plastic, na may malaking pagkawala, maikling distansya ng transmission, at mababang presyo. Kadalasang ginagamit para sa mga gamit sa bahay, audio, at pagpapadala ng larawan sa maikling distansya.
Ayon sa pinakamainam na window ng dalas ng paghahatid: maginoo na single-mode fiber at dispersion-shifted single-mode fiber.
Maginoo na uri: Ang optical fiber production house ay nag-o-optimize ng optical fiber transmission frequency sa isang solong wavelength ng liwanag, tulad ng 1300nm.
Dispersion-shifted type: Ang producer ng fiber optics ay ino-optimize ang fiber transmission frequency sa dalawang wavelength ng liwanag, gaya ng: 1300nm at 1550nm.
Biglang pagbabago: Ang refractive index ng fiber core sa glass cladding ay biglang. Ito ay may mababang gastos at mataas na inter-mode dispersion. Angkop para sa maikling-distansya mababang bilis ng komunikasyon, tulad ng pang-industriya na kontrol. Gayunpaman, ang single-mode fiber ay gumagamit ng mutation type dahil sa maliit na inter-mode dispersion.
Gradient fiber: ang refractive index ng fiber core sa glass cladding ay unti-unting nababawasan, na nagpapahintulot sa high-mode na ilaw na magpalaganap sa isang sinusoidal form, na maaaring mabawasan ang dispersion sa pagitan ng mga mode, taasan ang fiber bandwidth, at dagdagan ang distansya ng transmission, ngunit ang gastos ay ang mas mataas na Mode na hibla ay kadalasang may gradong hibla.
Mga karaniwang pagtutukoy ng hibla
Laki ng hibla:
1) Single mode core diameter: 9 / 125μm, 10 / 125μm
2) Outer cladding diameter (2D) = 125μm
3) Outer coating diameter = 250μm
4) Pigtail: 300μm
5) Multimode: 50 / 125μm, pamantayang European; 62.5 / 125μm, pamantayang Amerikano
6) Pang-industriya, medikal at mababang bilis na network: 100 / 140μm, 200 / 230μm
7) Plastic: 98 / 1000μm, ginagamit para sa kontrol ng sasakyan
Pagpapalambing ng hibla
Ang mga pangunahing salik na nagiging sanhi ng pagpapalambing ng hibla ay: intrinsic, bending, squeeze, impurities, unevenness at butt.
Intrinsic: Ito ay ang likas na pagkawala ng optical fiber, kabilang ang: Rayleigh scattering, intrinsic absorption, atbp.
Baluktot: Kapag ang hibla ay nakabaluktot, ang ilaw sa bahagi ng hibla ay mawawala dahil sa pagkalat, na nagreresulta sa pagkawala.
Pagpisil: pagkawala dulot ng bahagyang pagyuko ng hibla kapag ito ay pinipiga.
Mga dumi: Ang mga dumi sa isang optical fiber ay sumisipsip at nagkakalat ng liwanag na ipinadala sa fiber, na nagdudulot ng mga pagkalugi.
Non-uniform: Ang pagkawala na dulot ng hindi pantay na refractive index ng fiber material.
Docking: Pagkawala na nabuo sa panahon ng fiber docking, gaya ng: iba't ibang axes (ang single-mode fiber coaxiality requirement ay mas mababa sa 0.8μm), ang dulo ng mukha ay hindi patayo sa axis, ang dulo ng mukha ay hindi pantay, ang butt core diameter ay hindi tumutugma, at ang splicing kalidad ay mahirap.
Uri ng optical cable
1) Ayon sa mga pamamaraan ng pagtula: self-supporting overhead optical cables, pipeline optical cables, armored buried optical cables at submarine optical cables.
2) Ayon sa istruktura ng optical cable, mayroong: bundled tube optical cable, layer twisted optical cable, tight-hold optical cable, ribbon optical cable, non-metal optical cable at branchable optical cable.
3) Ayon sa layunin: optical cables para sa long-distance communication, outdoor optical cables para sa short-distance, hybrid optical cables, at optical cables para sa mga gusali.
Koneksyon at pagwawakas ng mga optical cable
Ang koneksyon at pagwawakas ng mga optical cable ay ang mga pangunahing kasanayan na dapat master ng mga tauhan ng pagpapanatili ng optical cable.
Pag-uuri ng teknolohiya ng koneksyon sa optical fiber:
1) Ang teknolohiya ng koneksyon ng optical fiber at ang teknolohiya ng koneksyon ng optical cable ay dalawang bahagi.
2) Ang dulo ng optical cable ay katulad ng koneksyon ng optical cable, maliban na ang operasyon ay dapat na iba dahil sa iba't ibang mga materyales sa connector.
Uri ng koneksyon sa hibla
Ang koneksyon ng fiber optic cable ay karaniwang nahahati sa dalawang kategorya:
1) Nakapirming koneksyon ng optical fiber (karaniwang kilala bilang dead connector). Karaniwang gumagamit ng optical fiber fusion splicer; ginagamit para sa direktang ulo ng optical cable.
2) Ang aktibong connector ng optical fiber (karaniwang kilala bilang live connector). Gumamit ng mga naaalis na connector (karaniwang kilala bilang mga loose joints). Para sa fiber jumper, koneksyon ng kagamitan, atbp.
Dahil sa hindi kumpleto ng dulong mukha ng optical fiber at ang hindi pagkakapareho ng presyon sa dulong mukha ng optical fiber, ang pagkawala ng splice ng optical fiber sa pamamagitan ng isang discharge ay medyo malaki pa rin, at ang pangalawang discharge fusion method ay ginagamit na ngayon. Una, painitin at i-discharge ang dulong mukha ng hibla, hubugin ang dulong mukha, alisin ang alikabok at mga labi, at gawing pare-pareho ang presyon ng dulo ng hibla sa pamamagitan ng preheating.
Paraan ng pagsubaybay para sa pagkawala ng koneksyon ng optical fiber
Mayroong tatlong mga paraan para sa pagsubaybay sa pagkawala ng koneksyon ng fiber:
1. Monitor sa splicer.
2. Pagsubaybay sa pinagmumulan ng liwanag at optical power meter.
3. Paraan ng pagsukat ng OTDR
Paraan ng operasyon ng koneksyon sa optical fiber
Ang mga operasyon ng koneksyon sa optical fiber ay karaniwang nahahati sa:
1. Paghawak ng fiber end faces.
2. Pag-install ng koneksyon ng optical fiber.
3. Splicing ng optical fiber.
4. Proteksyon ng optical fiber connectors.
5. Mayroong limang hakbang para sa natitirang fiber tray.
Sa pangkalahatan, ang koneksyon ng buong optical cable ay isinasagawa ayon sa mga sumusunod na hakbang:
Step1: maraming magandang haba, buksan at hubarin ang optical cable, tanggalin ang cable sheath
Hakbang 2: Linisin at alisin ang petroleum filling paste sa optical cable.
Hakbang 3: Bundle ang hibla.
Hakbang 4: Suriin ang bilang ng mga fiber core, magsagawa ng pagpapares ng fiber, at suriin kung tama ang mga label ng kulay ng fiber.
Hakbang 5: Palakasin ang koneksyon sa puso;
Hakbang 6: Iba't ibang pares ng auxiliary line, kabilang ang mga pares ng linya ng negosyo, mga pares ng control line, mga shielded ground lines, atbp. (kung available ang mga nabanggit na pares ng linya sa itaas.
Hakbang 7: Ikonekta ang hibla.
Hakbang 8: Protektahan ang optical fiber connector;
Hakbang 9: ang pag-iimbak ng imbentaryo ng natitirang hibla;
Hakbang 10: Kumpletuhin ang koneksyon ng optical cable jacket;
Hakbang 11: Proteksyon ng fiber optic connectors
Pagkawala ng hibla
1310 nm: 0.35 ~ 0.5 dB / Km
1550 nm: 0.2 ~ 0.3dB / Km
850 nm: 2.3 hanggang 3.4 dB / Km
Optical fiber fusion point pagkawala: 0.08dB / point
Fiber splicing point 1 point / 2km
Karaniwang hibla na pangngalan
1) Pagpapalambing
Attenuation: pagkawala ng enerhiya kapag ang ilaw ay ipinadala sa optical fiber, single-mode fiber 1310nm 0.4 ~ 0.6dB / km, 1550nm 0.2 ~ 0.3dB / km; plastic multimode fiber 300dB / km
2) Pagpapakalat
Dispersion: Ang bandwidth ng mga light pulse ay tumataas pagkatapos maglakbay sa isang tiyak na distansya kasama ang fiber. Ito ang pangunahing kadahilanan na naglilimita sa rate ng paghahatid.
Inter-mode dispersion: Nagaganap lamang sa mga multimode fibers, dahil ang iba't ibang mga mode ng liwanag ay naglalakbay sa magkakaibang mga landas.
Pagpapakalat ng materyal: Iba't ibang wavelength ng liwanag ang naglalakbay sa iba't ibang bilis.
Waveguide dispersion: Nangyayari ito dahil ang liwanag na enerhiya ay naglalakbay sa bahagyang magkakaibang bilis habang ito ay naglalakbay sa core at cladding. Sa single-mode fiber, napakahalaga na baguhin ang dispersion ng fiber sa pamamagitan ng pagbabago ng panloob na istraktura ng fiber.
Uri ng Hibla
Ang G.652 zero dispersion point ay nasa paligid ng 1300nm
Ang G.653 zero dispersion point ay nasa paligid ng 1550nm
G.654 negatibong dispersion fiber
G.655 dispersion-shifted fiber
Buong hibla ng alon
3) pagkalat
Dahil sa di-perpektong pangunahing istraktura ng liwanag, ang pagkawala ng liwanag na enerhiya ay sanhi, at ang paghahatid ng liwanag sa oras na ito ay wala nang mahusay na direktiba.
Pangunahing kaalaman sa fiber optic system
Panimula sa arkitektura at mga function ng isang pangunahing fiber optic system:
1. Pagpapadala ng unit: nagko-convert ng mga de-koryenteng signal sa optical signal;
2. Transmission unit: isang medium na nagdadala ng mga optical signal;
3. Receiving unit: tumatanggap ng mga optical signal at ginagawa itong mga electrical signal;
4. Ikonekta ang device: ikonekta ang optical fiber sa light source, light detection at iba pang optical fibers.
Mga karaniwang uri ng connector
Uri ng mukha ng dulo ng connector
Coupler
Ang pangunahing pag-andar ay upang ipamahagi ang mga optical signal. Ang mga mahahalagang aplikasyon ay nasa mga optical fiber network, lalo na sa mga local area network at sa wavelength division multiplexing device.
pangunahing istraktura
Ang coupler ay isang bidirectional passive device. Ang mga pangunahing anyo ay puno at bituin. Ang coupler ay tumutugma sa splitter.
WDM
WDM—Ang Wavelength Division Multiplexer ay nagpapadala ng maraming optical signal sa isang optical fiber. Ang mga optical signal na ito ay may iba't ibang frequency at iba't ibang kulay. Ang WDM multiplexer ay upang magkabit ng maramihang optical signal sa parehong optical fiber; ang demultiplexing multiplexer ay upang makilala ang maramihang optical signal mula sa isang optical fiber.
Wavelength Division Multiplexer (Alamat)
Kahulugan ng mga pulso sa mga digital system:
1. Amplitude: Ang taas ng pulso ay kumakatawan sa optical power energy sa fiber optic system.
2. Rise time: ang oras na kailangan para tumaas ang pulso mula 10% hanggang 90% ng maximum amplitude.
3. Oras ng taglagas: ang oras na kinakailangan para mahulog ang pulso mula 90% hanggang 10% ng amplitude.
4. Lapad ng pulso: Ang lapad ng pulso sa 50% na posisyon ng amplitude, na ipinahayag sa oras.
5. Cycle: pulse specific time ay ang oras ng pagtatrabaho na kinakailangan upang makumpleto ang isang cycle.
6. Extinction ratio: Ang ratio ng 1 signal light power sa 0 signal light power.
Kahulugan ng mga karaniwang yunit sa komunikasyon ng optical fiber:
1.dB = 10 log10 (Pout / Pin)
Pout: kapangyarihan ng output; Pin: kapangyarihan ng pag-input
2. dBm = 10 log10 (P / 1mw), na malawakang ginagamit na yunit sa engineering ng komunikasyon; kadalasang kinakatawan nito ang optical power na may 1 milliwatt bilang reference;
halimbawa:–Ang 10dBm ay nangangahulugan na ang optical power ay katumbas ng 100uw.
3.dBu = 10 log10 (P / 1uw)