Pangunahing konsepto ng komunikasyon ng optical fiber.
Ang optical fiber ay isang dielectric optical waveguide, isang waveguide na istraktura na humaharang sa liwanag at nagpapalaganap ng liwanag sa direksyon ng axial.
Napakahusay na hibla na gawa sa quartz glass, synthetic resin, atbp.
Single mode fiber: core 8-10um, cladding 125um
Multimode fiber: core 51um, cladding 125um
Ang paraan ng komunikasyon sa pagpapadala ng mga optical signal gamit ang optical fibers ay tinatawag na optical fiber communication.
Ang mga light wave ay kabilang sa kategorya ng mga electromagnetic wave.
Ang wavelength na hanay ng nakikitang liwanag ay 390-760 nm, ang bahaging mas malaki sa 760 nm ay infrared na ilaw, at ang bahaging mas maliit sa 390 nm ay ultraviolet light.
Light wave working window (tatlong bintana ng komunikasyon):
Ang wavelength range na ginagamit sa fiber-optic na komunikasyon ay nasa malapit-infrared na rehiyon
Rehiyon ng maikling wavelength (nakikitang ilaw, na isang orange na ilaw sa pamamagitan ng mata) 850nm orange na ilaw
Mahabang wavelength na rehiyon (invisible light region) 1310 nm (theoretical minimum dispersion point), 1550 nm (theoretical minimum attenuation point)
Istraktura at pag-uuri ng hibla
1.Ang istraktura ng hibla
Ang perpektong istraktura ng hibla: core, cladding, coating, jacket.
Ang core at cladding ay gawa sa materyal na kuwarts, at ang mga mekanikal na katangian ay medyo marupok at madaling masira. Samakatuwid, ang dalawang patong ng patong na patong, isang uri ng dagta at isang patong ng uri ng naylon ay karaniwang idinagdag, upang ang nababaluktot na pagganap ng hibla ay umabot sa praktikal na mga kinakailangan sa aplikasyon ng proyekto.
2.Pag-uuri ng mga optical fibers
(1) Ang hibla ay nahahati ayon sa pamamahagi ng refractive index ng cross section ng fiber: nahahati ito sa isang step type fiber (uniform fiber) at isang graded fiber (non-uniform fiber).
Ipagpalagay na ang core ay may refractive index na n1 at ang cladding refractive index ay n2.
Upang paganahin ang core na magpadala ng liwanag sa malalayong distansya, ang kinakailangang kondisyon para sa pagbuo ng optical fiber ay n1>n2
Ang pamamahagi ng refractive index ng isang unipormeng hibla ay pare-pareho
Ang batas ng pamamahagi ng refractive index ng hindi pare-parehong hibla:
Kabilang sa mga ito, △ – kamag-anak na pagkakaiba ng refractive index
Α—refractive index, α=∞—step-type refractive index distribution fiber, α=2—square-law refractive index distribution fiber (isang graded fiber). Ang hibla na ito ay inihambing sa iba pang mga namarkahang fibers. Mode dispersion minimum na pinakamainam.
(1) Ayon sa bilang ng mga mode na ipinadala sa core: nahahati sa multimode fiber at single mode fiber
Ang pattern dito ay tumutukoy sa pamamahagi ng isang electromagnetic field ng liwanag na ipinadala sa isang optical fiber. Iba't ibang distribusyon ng field ay ibang mode.
Single mode (isang mode lang ang ipinadala sa fiber), multimode (multiple modes ay sabay-sabay na ipinapadala sa fiber)
Sa kasalukuyan, dahil sa pagtaas ng mga kinakailangan sa bilis ng paghahatid at pagtaas ng bilang ng mga pagpapadala, ang network ng metropolitan area ay umuunlad sa direksyon ng mataas na bilis at malaking kapasidad, kaya karamihan sa mga ito ay single mode stepped fibers. (Ang mga katangian ng paghahatid ng sarili nito ay mas mahusay kaysa sa multimode fiber)
(2) Mga katangian ng optical fiber:
①Mga katangian ng pagkawala ng optical fiber: Ang mga light wave ay ipinapadala sa optical fiber, at unti-unting bumababa ang optical power habang tumataas ang distansya ng transmission.
Ang mga sanhi ng pagkawala ng hibla ay kinabibilangan ng: pagkawala ng pagkabit, pagkawala ng pagsipsip, pagkawala ng scattering, at pagkawala ng radiation ng baluktot.
Ang pagkawala ng pagkabit ay ang pagkawala na dulot ng pagkabit sa pagitan ng hibla at ng aparato.
Ang pagkawala ng pagsipsip ay sanhi ng pagsipsip ng liwanag na enerhiya ng mga hibla na materyales at mga dumi.
Ang scattering loss ay nahahati sa Rayleigh scattering (refractive index non-uniformity) at waveguide scattering (material unevenness).
Ang baluktot na pagkawala ng radiation ay ang pagkawala na dulot ng baluktot ng hibla na humahantong sa radiation mode na dulot ng baluktot ng hibla.
②Mga katangian ng dispersion ng optical fiber: Ang iba't ibang frequency component sa signal na ipinadala ng optical fiber ay may iba't ibang bilis ng transmission, at ang pisikal na phenomenon ng distortion na dulot ng signal pulse broadening kapag nakarating sa terminal ay tinatawag na dispersion.
Ang dispersion ay nahahati sa modal dispersion, material dispersion, at waveguide dispersion.
Mga pangunahing bahagi ng mga sistema ng komunikasyon ng optical fiber
Ipadala ang bahagi:
Ang output ng pulse modulation signal ng electric transmitter (electrical terminal) ay ipinapadala sa optical transmitter (ang signal na ipinadala ng program-controlledlumipatay naproseso, ang waveform ay hugis, ang kabaligtaran ng pattern ay binago... sa isang angkop na electrical signal at ipinadala sa optical transmitter)
Ang pangunahing tungkulin ng isang optical transmitter ay upang i-convert ang isang electrical signal sa isang optical signal na isinama sa fiber.
Tumatanggap ng bahagi:
Pag-convert ng mga optical signal na ipinadala sa pamamagitan ng optical fibers sa mga electrical signal
Ang pagproseso ng electrical signal ay naibalik sa orihinal na pulse modulated signal at ipinadala sa electrical terminal (ang electrical signal na ipinadala ng optical receiver ay pinoproseso, ang waveform ay hugis, ang kabaligtaran ng pattern ay inverted... ang naaangkop na electrical signal ay ipinadala pabalik sa programmablelumipat)
Bahagi ng paghahatid:
Single-mode fiber, optical repeater (electrical regenerative repeater (optical-electric-optical conversion amplification, magiging mas malaki ang transmission delay, pulse decision circuit ang gagamitin para hubugin ang waveform, at timing), erbium-doped fiber Amplifier (kukumpleto ang amplification sa optical level, nang walang waveform shaping)
(1) Optical transmitter: Ito ay isang optical transceiver na napagtatanto ang electric/optical conversion. Binubuo ito ng isang light source, isang driver at isang modulator. Ang function ay upang i-modulate ang light wave mula sa electric machine patungo sa light wave na ibinubuga ng light source upang maging isang dimmed wave, at pagkatapos ay ikonekta ang modulated optical signal sa optical fiber o ang optical cable para sa transmission.
(2) Optical receiver: ay isang optical transceiver na napagtatanto ang optical/electrical conversion. Ang modelo ng utility ay binubuo ng isang light detecting circuit at isang optical amplifier, at ang function ay upang i-convert ang optical signal na ipinadala ng optical fiber o ang optical cable sa isang electrical signal ng optical detector, at pagkatapos ay palakasin ang mahinang electrical signal sa isang sapat na antas sa pamamagitan ng amplifying circuit upang maipadala sa signal. Napupunta ang receiving end ng electric machine.
(3) Fiber/Cable: Ang hibla o cable ay bumubuo sa daanan ng paghahatid ng liwanag. Ang function ay upang ipadala ang dimmed signal na ipinadala ng transmitting end sa optical detector ng receiving end pagkatapos ng long-distance transmission sa pamamagitan ng optical fiber o ang optical cable upang makumpleto ang gawain ng pagpapadala ng impormasyon.
(4) Optical repeater: binubuo ng photodetector, light source, at decision regeneration circuit. Mayroong dalawang mga function: ang isa ay upang mabayaran ang pagpapalambing ng optical signal na ipinadala sa optical fiber; ang isa ay upang hubugin ang pulso ng pagbaluktot ng waveform.
(5) Mga passive na bahagi gaya ng fiber optic connectors, coupler (hindi na kailangang magbigay ng kuryente nang hiwalay, ngunit nawawala pa rin ang device): Dahil ang haba ng fiber o cable ay nalilimitahan ng proseso ng pagguhit ng fiber at mga kondisyon ng pagtatayo ng cable, at ang Ang haba ng hibla ay Limit din (hal. 2km). Samakatuwid, maaaring may problema na ang isang mayorya ng mga optical fiber ay konektado sa isang optical fiber line. Samakatuwid, ang koneksyon sa pagitan ng mga optical fibers, ang koneksyon at pagkabit ng mga optical fibers at optical transceiver, at ang paggamit ng mga passive na bahagi tulad ng optical connectors at couplers ay kailangang-kailangan.
Ang higit na kahusayan ng optical fiber communication
Ang bandwidth ng paghahatid, malaking kapasidad ng komunikasyon
Mababang pagkawala ng transmission at malaking distansya ng relay
Malakas na anti-electromagnetic interference
(Higit pa sa wireless: ang mga wireless signal ay may maraming epekto, multipath na benepisyo, shadow effect, Rayleigh fading, Doppler effects
Kumpara sa coaxial cable: ang optical signal ay mas malaki kaysa sa coaxial cable at may magandang confidentiality)
Ang dalas ng liwanag na alon ay napakataas, kumpara sa iba pang mga electromagnetic wave, ang interference ay maliit.
Mga disadvantages ng optical cable: mahinang mekanikal na mga katangian, madaling masira, (pagbutihin ang mekanikal na pagganap, ay magkakaroon ng epekto sa interference resistance), ito ay tumatagal ng mahabang panahon upang bumuo, at apektado ng geographical na mga kondisyon.