Fiber optik iletişimin avantajları:
● Geniş iletişim kapasitesi
● Uzun röle mesafesi
● Elektromanyetik girişim yok
● Zengin kaynaklar
● Hafif ve küçük boyutlu
Optik İletişimin Kısa Tarihi
2000 yılı aşkın bir süre önce işaret ışıkları, semaforlar
1880, optik telefon-kablosuz optik iletişim
1970, fiber optik iletişim
● 1966 yılında “Fiberin Babası” Dr. Gao Yong, fiber optik iletişim fikrini ilk kez ortaya attı.
● 1970 yılında Bell Yan Enstitüsü'nün Lin Yanxiong'u, oda sıcaklığında sürekli çalışabilen bir yarı iletken lazerdi.
● 1970 yılında Corning'in Kapron'u 20dB/km fiber kaybı yapmıştı.
● 1977'de Chicago'nun 45Mb/s'lik ilk ticari hattı.
Elektromanyetik spektrum
İletişim bandı bölümü ve ilgili iletim ortamı
Işığın kırılması/yansıması ve toplam yansıması
Işık farklı maddelerde farklı şekilde hareket ettiğinden, ışık bir maddeden diğerine yayıldığında, iki madde arasındaki arayüzde kırılma ve yansıma meydana gelir. Ayrıca kırılan ışığın açısı, gelen ışığın açısına göre değişir. Gelen ışığın açısı belirli bir açıya ulaştığında veya bu açıyı aştığında kırılan ışık kaybolacak ve gelen ışığın tamamı geri yansıtılacaktır. Bu, ışığın toplam yansımasıdır. Farklı malzemeler, aynı ışık dalga boyu için farklı kırılma açılarına sahiptir (yani, farklı malzemeler farklı kırılma indislerine sahiptir) ve aynı malzemeler, ışığın farklı dalga boyları için farklı kırılma açılarına sahiptir. Optik fiber iletişimi yukarıdaki prensiplere dayanmaktadır.
Yansıtıcılık dağılımı: Optik malzemeleri karakterize eden önemli bir parametre, N ile temsil edilen kırılma indisidir. Vakumdaki ışık hızının C, malzemedeki ışık hızına V oranı, malzemenin kırılma indisidir.
N = C / V
Optik fiber iletişimi için kuvars camın kırılma indisi yaklaşık 1,5'tir.
Elyaf yapısı
Fiber çıplak fiber genellikle üç katmana ayrılır:
İlk katman: merkezi yüksek kırılma indeksli cam çekirdek (çekirdek çapı genellikle 9-10'dur)μm, (tekli mod) 50 veya 62,5 (çoklu mod).
İkinci katman: ortadaki düşük kırılma indeksli silika cam kaplamadır (çap genellikle 125'tir)μM).
Üçüncü katman: En dıştaki, takviye amaçlı bir reçine kaplamadır.
1) çekirdek: ışığı iletmek için kullanılan yüksek kırılma indisi;
2) Kaplama kaplaması: düşük kırılma indeksi, çekirdek ile tam bir yansıma koşulu oluşturur;
3) Koruyucu ceket: Yüksek mukavemete sahiptir ve optik fiberi korumak için büyük darbelere dayanabilir.
3 mm optik kablo: turuncu, MM, çoklu mod; sarı, SM, tek modlu
Elyaf boyutu
Dış çap genellikle 125um'dur (saç başına ortalama 100um)
İç çap: tek modlu 9um; çok modlu 50 / 62,5um
Sayısal açıklık
Optik fiberin uç yüzüne gelen ışığın tamamı optik fiber tarafından iletilemez, yalnızca belirli bir açı aralığı içindeki gelen ışık optik fiber tarafından iletilebilir. Bu açıya fiberin sayısal açıklığı denir. Optik fiberin daha büyük bir sayısal açıklığı, optik fiberin kenetlenmesi için avantajlıdır. Farklı üreticilerin farklı sayısal açıklıkları vardır.
Lif türü
Optik fiberdeki ışığın iletim moduna göre ikiye ayrılabilir:
Çoklu Mod (kısaltma: MM); Tek Mod (kısaltma: SM)
Çok modlu fiber: Merkezi cam çekirdek daha kalındır (50 veya 62,5μm) ve ışığı birden fazla modda iletebilir. Bununla birlikte, modlar arası dağılımı büyüktür, bu da dijital sinyallerin iletilme sıklığını sınırlar ve mesafe arttıkça daha ciddi hale gelecektir.Örneğin: 600MB/KM fiberin 2KM'de yalnızca 300MB bant genişliği vardır. Bu nedenle, çok modlu fiberin iletim mesafesi nispeten kısadır, genellikle yalnızca birkaç kilometredir.
Tek modlu fiber: Merkezi cam çekirdek nispeten incedir (çekirdek çapı genellikle 9 veya 10 mm'dir)μm) ve ışığı yalnızca bir modda iletebilir. Aslında bir çeşit kademeli tip optik fiberdir ancak çekirdek çapı çok küçüktür. Teorik olarak, yalnızca tek bir yayılma yolunun doğrudan ışığının fibere girmesine ve fiber çekirdeğinde doğrudan yayılmasına izin verilir. Fiber darbesi zar zor gerilir.Bu nedenle modlar arası dağılımı küçüktür ve uzaktan iletişim için uygundur, ancak kromatik dağılımı önemli bir rol oynar. Bu şekilde, tek modlu fiber, ışık kaynağının spektral genişliği ve stabilitesi açısından daha yüksek gereksinimlere sahiptir, yani spektral genişlik dardır ve stabilite iyidir. .
Optik fiberlerin sınıflandırılması
Malzemeye göre:
Cam elyaf: Çekirdek ve kaplama, küçük kayıp, uzun iletim mesafesi ve yüksek maliyetle camdan yapılmıştır;
Kauçuk kaplı silikon optik fiber: çekirdek camdır ve kaplama plastiktir; bu, cam elyafına benzer özelliklere sahiptir ve daha düşük maliyetlidir;
Plastik optik fiber: Hem çekirdek hem de kaplama plastiktir, büyük kayıplı, kısa iletim mesafesine ve düşük fiyata sahiptir. Çoğunlukla ev aletleri, ses ve kısa mesafeli görüntü aktarımı için kullanılır.
Optimum iletim frekansı penceresine göre: geleneksel tek modlu fiber ve dağılım kaydırmalı tek modlu fiber.
Geleneksel tip: Optik fiber üretim evi, 1300 nm gibi tek bir ışık dalga boyunda optik fiber iletim frekansını optimize eder.
Dağılım kaydırmalı tip: Fiber optik üreticisi, fiber iletim frekansını iki ışık dalga boyunda optimize eder, örneğin: 1300nm ve 1550nm.
Ani değişim: Fiber çekirdeğin cam kaplamaya göre kırılma indeksi ani. Düşük maliyetli ve yüksek modlar arası dağılıma sahiptir. Endüstriyel kontrol gibi kısa mesafeli düşük hızlı iletişim için uygundur. Bununla birlikte, tek modlu fiber, modlar arası dağılımın küçük olması nedeniyle bir mutasyon tipi kullanır.
Gradyan fiber: Fiber çekirdeğin cam kaplamaya olan kırılma indeksi kademeli olarak azaltılarak, yüksek modlu ışığın sinüzoidal bir formda yayılmasına izin verilir, bu da modlar arasındaki dağılımı azaltabilir, fiber bant genişliğini artırabilir ve iletim mesafesini artırabilir, ancak maliyet Yüksek Modlu fiber çoğunlukla dereceli fiberdir.
Ortak lif özellikleri
Elyaf boyutu:
1) Tek modlu çekirdek çapı: 9/125μm, 10 / 125μm
2) Dış kaplama çapı (2D) = 125μm
3) Dış kaplama çapı = 250μm
4) Pigtail: 300μm
5) Çok modlu: 50/125μm, Avrupa standardı; 62,5 / 125μm, Amerikan standardı
6) Endüstriyel, tıbbi ve düşük hızlı ağlar: 100/140μm, 200 / 230μm
7) Plastik: 98/1000μm, otomobil kontrolü için kullanılır
Fiber zayıflama
Lif zayıflamasına neden olan ana faktörler şunlardır: içsel, bükülme, sıkışma, yabancı maddeler, düzgünsüzlük ve uç.
İçsel: Optik fiberin doğal kaybıdır ve şunları içerir: Rayleigh saçılımı, içsel absorpsiyon, vb.
Bükülme: Fiber büküldüğünde, fiberin bir kısmı saçılma nedeniyle kaybolacak ve bu da kayıpla sonuçlanacaktır.
Sıkma: Lif sıkıldığında hafifçe bükülmesinden kaynaklanan kayıp.
Safsızlıklar: Bir optik fiberdeki yabancı maddeler, fiberde iletilen ışığı emer ve dağıtarak kayıplara neden olur.
Düzensiz: Fiber malzemenin eşit olmayan kırılma indeksinden kaynaklanan kayıp.
Yerleştirme: Fiber yerleştirme sırasında oluşan kayıplar, örneğin: farklı eksenler (tek modlu fiber eşeksenlilik gereksinimi 0,8'den azdır)μm), uç yüz eksene dik değil, uç yüz düzensiz, alın göbek çapı eşleşmiyor ve birleştirme kalitesi zayıf.
Optik kablo türü
1) Döşeme yöntemlerine göre: kendinden destekli havai optik kablolar, boru hattı optik kabloları, zırhlı gömülü optik kablolar ve denizaltı optik kabloları.
2) Optik kablonun yapısına göre, demet halinde tüplü optik kablo, katmanlı bükümlü optik kablo, sıkı tutulan optik kablo, şerit optik kablo, metal olmayan optik kablo ve dallara ayrılabilir optik kablo bulunur.
3) Amaca göre: uzun mesafe iletişim için optik kablolar, kısa mesafe için dış mekan optik kablolar, hibrit optik kablolar ve binalar için optik kablolar.
Optik kabloların bağlanması ve sonlandırılması
Optik kabloların bağlanması ve sonlandırılması, optik kablo bakım personelinin uzmanlaşması gereken temel becerilerdir.
Optik fiber bağlantı teknolojisinin sınıflandırılması:
1) Optik fiberin bağlantı teknolojisi ve optik kablonun bağlantı teknolojisi iki bölümden oluşur.
2) Optik kablonun ucu, optik kablonun bağlantısına benzer, ancak farklı konektör malzemeleri nedeniyle işlemin farklı olması gerekir.
Fiber bağlantı türü
Fiber optik kablo bağlantısı genel olarak iki kategoriye ayrılabilir:
1) Optik fiberin sabit bağlantısı (genellikle ölü konektör olarak bilinir). Genellikle optik fiber füzyon birleştiriciyi kullanın; Optik kablonun doğrudan başlığı için kullanılır.
2) Optik fiberin aktif konektörü (genellikle canlı konektör olarak bilinir). Çıkarılabilir konektörler kullanın (genellikle gevşek bağlantılar olarak bilinir). Fiber jumper, ekipman bağlantısı vb. için.
Optik fiberin uç yüzünün eksikliği ve optik fiberin uç yüzündeki basıncın eşitsizliği nedeniyle, optik fiberin bir deşarjla birleşme kaybı hala nispeten büyüktür ve ikincil deşarj füzyon yöntemi artık kullanılıyor. İlk olarak, fiberin uç yüzünü önceden ısıtın ve boşaltın, uç yüzünü şekillendirin, tozu ve kalıntıları temizleyin ve ön ısıtma ile fiberin uç basıncını eşit hale getirin.
Optik fiber bağlantı kaybı için izleme yöntemi
Fiber bağlantı kaybını izlemek için üç yöntem vardır:
1. Birleştiriciyi izleyin.
2. Işık kaynağının ve optik güç ölçerin izlenmesi.
3.OTDR ölçüm yöntemi
Optik fiber bağlantının çalışma yöntemi
Optik fiber bağlantı işlemleri genel olarak aşağıdakilere ayrılır:
1. Fiber uç yüzlerinin işlenmesi.
2. Optik fiberin bağlantı kurulumu.
3. Optik fiberin eklenmesi.
4. Optik fiber konektörlerin korunması.
5. Kalan fiber tepsisi için beş adım vardır.
Genel olarak tüm optik kablonun bağlantısı aşağıdaki adımlara göre gerçekleştirilir:
Adım 1: yeterince uzun, optik kabloyu açın ve soyun, kablo kılıfını çıkarın
Adım 2: Optik kablodaki petrol dolgu macununu temizleyin ve çıkarın.
Adım 3: Elyafı paketleyin.
Adım 4: Fiber çekirdek sayısını kontrol edin, fiber eşleştirmeyi gerçekleştirin ve fiber renk etiketlerinin doğru olup olmadığını kontrol edin.
Adım 5: Kalp bağlantısını güçlendirin;
Adım 6: İş hattı çiftleri, kontrol hattı çiftleri, korumalı toprak hatları vb. dahil olmak üzere çeşitli yardımcı hat çiftleri (yukarıda belirtilen hat çiftleri mevcutsa).
Adım 7: Fiberi bağlayın.
Adım 8: Fiber optik konnektörü koruyun;
Adım 9: Geriye kalan elyafın envanterde depolanması;
Adım 10: Optik kablo kılıfının bağlantısını tamamlayın;
Adım 11: Fiber optik konektörlerin korunması
Lif kaybı
1310 nm: 0,35 ~ 0,5 dB/Km
1550 nm: 0,2 ~ 0,3dB / Km
850 nm: 2,3 ila 3,4 dB / Km
Optik fiber füzyon noktası kaybı: 0,08dB / nokta
Fiber ekleme noktası 1 nokta / 2km
Yaygın lif isimleri
1) Zayıflama
Zayıflama: ışık optik fiberde iletildiğinde enerji kaybı, tek modlu fiber 1310nm 0,4 ~ 0,6dB / km, 1550nm 0,2 ~ 0,3dB / km; plastik çok modlu fiber 300dB / km
2) Dağılım
Dağılım: Işık darbelerinin bant genişliği, fiber boyunca belirli bir mesafe kat edildikten sonra artar. İletim hızını sınırlayan ana faktördür.
Modlar arası dağılım: Yalnızca çok modlu fiberlerde meydana gelir çünkü farklı ışık modları farklı yollar boyunca ilerler.
Malzeme dağılımı: Farklı dalga boylarındaki ışık farklı hızlarda hareket eder.
Dalga kılavuzu dağılımı: Bunun nedeni, ışık enerjisinin çekirdek ve kaplama boyunca ilerlerken biraz farklı hızlarda ilerlemesidir. Tek modlu fiberde fiberin iç yapısını değiştirerek fiberin dağılımını değiştirmek çok önemlidir.
Elyaf Tipi
G.652 sıfır dağılım noktası 1300nm civarındadır
G.653 sıfır dağılım noktası 1550nm civarındadır
G.654 negatif dağılım lifi
G.655 dispersiyon kaydırmalı fiber
Tam dalga fiber
3) saçılma
Işığın kusurlu temel yapısı nedeniyle ışık enerjisi kaybına neden olur ve bu sırada ışığın iletimi artık iyi bir yönlendirmeye sahip değildir.
Fiber optik sistem hakkında temel bilgiler
Temel bir fiber optik sistemin mimarisine ve işlevlerine giriş:
1. Gönderme ünitesi: elektrik sinyallerini optik sinyallere dönüştürür;
2. İletim ünitesi: optik sinyalleri taşıyan bir ortam;
3. Alıcı ünite: optik sinyalleri alır ve bunları elektrik sinyallerine dönüştürür;
4. Cihazı bağlayın: optik fiberi ışık kaynağına, ışık algılamaya ve diğer optik fiberlere bağlayın.
Yaygın bağlayıcı türleri
Konektör uç yüz tipi
Bağlayıcı
Ana işlevi optik sinyalleri dağıtmaktır. Önemli uygulamalar optik fiber ağlarda, özellikle yerel alan ağlarında ve dalga boyu bölmeli çoğullama cihazlarındadır.
temel yapı
Bağlayıcı çift yönlü pasif bir cihazdır. Temel formlar ağaç ve yıldızdır. Kuplör ayırıcıya karşılık gelir.
WDM
WDM—Dalga Boyu Bölmeli Çoklayıcı, tek bir optik fiberde birden fazla optik sinyal iletir. Bu optik sinyaller farklı frekanslara ve farklı renklere sahiptir. WDM çoklayıcı, birden fazla optik sinyali aynı optik fibere bağlayacak; çoğullama çoğullayıcı çoklayıcının amacı, birden fazla optik sinyali bir optik fiberden ayırmaktır.
Dalga Boyu Bölmeli Çoklayıcı (Efsane)
Dijital sistemlerde darbelerin tanımı:
1. Genlik: Darbenin yüksekliği, fiber optik sistemdeki optik güç enerjisini temsil eder.
2. Yükselme süresi: Nabzın maksimum genliğin %10'undan %90'ına yükselmesi için gereken süre.
3. Düşme süresi: Nabzın genliğinin %90'ından %10'una düşmesi için gereken süre.
4. Darbe genişliği: %50 genlik pozisyonundaki darbenin zaman cinsinden ifade edilen genişliği.
5. Döngü: Darbeye özgü süre, bir döngüyü tamamlamak için gereken çalışma süresidir.
6. Sönme oranı: 1 sinyal ışığı gücünün 0 sinyal ışığı gücüne oranıdır.
Fiber optik iletişimde ortak birimlerin tanımı:
1.dB = 10 log10 (Surat asma / Pin)
Pout: çıkış gücü; Pin: giriş gücü
2. dBm = 10 log10 (P/1mw), haberleşme mühendisliğinde yaygın olarak kullanılan bir birimdir; genellikle referans olarak 1 miliwatt ile optik gücü temsil eder;
örnek:–10dBm, optik gücün 100uw'a eşit olduğu anlamına gelir.
3.dBu = 10 log10 (P/1uw)