Основное знание оптического волокна

Изобретение оптического волокна привело к революции в области общения. Если нет оптического волокна для обеспечения высокоскоростных каналов высокой емкости, Интернет может оставаться только на теоретической стадии. Если 20 -й век был эпохой электричества, то 21 -й век - эпоха света. Как свет достигает общения? Давайте изучим базовые знания оптического общения вместе с редактором ниже.

Часть 1. Основные знания распространения света

Понимание легких волн
Легкие волны на самом деле представляют собой электромагнитные волны, а в свободном пространстве длина волны и частота электромагнитных волн обратно пропорциональны. Продукт двух равен скорости света, то есть:

Расположить длины волны или частоты электромагнитных волн, чтобы сформировать электромагнитный спектр. В соответствии с различными длин волн или частоты, электромагнитные волны можно разделить на радиационную область, ультрафиолетовую область, область видимого света, инфракрасную область, микроволновую область, область радиоволны и область длинных волн. Группы, используемые для связи, представляют собой в основном инфракрасную область, микроволновую область и радиоволн. Следующее изображение поможет вам понять разделение групп коммуникации и соответствующие размножения в минуты.

Главный герой этой статьи «Волокновая коммуникация» использует легкие волны в инфракрасной группе. Когда дело доходит до этого момента, люди могут задаться вопросом, почему это должно быть в инфракрасной группе? Эта проблема связана с оптической потерей передачи оптических волоконных материалов, а именно кремне -стеклом. Затем нам нужно понять, как оптические волокна передают свет.

Преломление, отражение и полное отражение света

Когда свет испускается от одного вещества к другому, преломление и отражение происходят на границе раздела между двумя веществами, а угол преломления увеличивается с углом падающего света. Как показано на рисунке ① → ②. Когда угол падения достигает или превышает определенный угол, преломленный свет исчезает, и весь падающий свет отражается назад, что является полным отражением света, как показано в ② → ③ на следующем рисунке.

Различные материалы имеют разные показатели преломления, поэтому скорость распространения света варьируется в разных средах. Индекс преломления представлен N, N = C/V, где C - скорость в вакууме, а V - скорость распространения в среде. Среда с более высоким показателем преломления называется оптически плотной средой, в то время как среда с более низким показателем преломления называется оптически разреженной средой. Два условия для общего отражения - это:
1. Передача от оптически плотной среды в оптически разреженную среду
2. Угол падения больше или равен критическому углу общего отражения
Чтобы избежать утечки оптического сигнала и уменьшить потерю передачи, оптическая передача в оптических волокнах происходит в условиях общего отражения.

Часть 2. Введение в оптические распространения среды (волоконно -оптическая)

Волоконно -оптическая структура

Благодаря основному знанию общего распространения света отражения, легко понять структуру дизайна оптических волокон. Голое волокно оптического волокна разделено на три слоя: первый слой-это ядро, которое расположено в центре волокна и состоит из диоксида кремния высокой чистоты, также известного как стекло. Диаметр ядра, как правило, составляет 9-10 микрон (одномодее), 50 или 62,5 микрон (многомод). Ядро волокна имеет высокий показатель преломления и используется для передачи света. Вторая облицовка слоя: расположенная вокруг ядра волокна, также состоит из кремнетического стекла (с диаметром в целом 125 микрон). Индекс преломления облицовки является низким, образуя общее состояние отражения вместе с ядром волокна. Третий слой покрытия: самый внешний слой - это усиленное смола. Материал защитного слоя имеет высокую прочность и может выдерживать большие воздействия, защищая оптическое волокно от эрозии водяного пара и механического истирания.

Оптическая потеря передачи

Потеря трансмиссии волоконно -оптической, очень важный фактор, влияющий на качество волоконно -оптической связи. Основные факторы, вызывающие ослабление оптических сигналов, включают поглощение потерь материалов, потери рассеяния во время передачи и другие потери, вызванные такими факторами, как изгиб волокна, сжатие и потери стыковки.

Длина волны света отличается, а потеря передачи в оптических волокнах также отличается. Чтобы минимизировать потерю и обеспечить эффект передачи, ученые были привержены поиску наиболее подходящего света. Свет в диапазоне длины волны 1260 нм ~ 1360 нм имеет наименьшее искажение сигнала, вызванное дисперсией, и самые низкие потери поглощения. В первые дни этот диапазон длины волны был принят в качестве группы оптической связи. Позже, после длительного периода разведки и практики, эксперты постепенно суммировали диапазон длины волны низкой потери (1260 нм ~ 1625 нм), что наиболее подходит для передачи в оптических волокнах. Таким образом, легкие волны, используемые в оптоволоконной связи, обычно находятся в инфракрасной полосе.

Волоконно -оптическая классификация

Многомодовое оптическое волокно: передает несколько режимов, но большая межмодальная дисперсия ограничивает частоту передачи цифровых сигналов, и это ограничение становится более серьезным с увеличением расстояния передачи. Следовательно, расстояние многомодовой волоконно -оптической передачи является относительно коротким, обычно всего в нескольких километрах.
Одиночное волокно: с очень маленьким диаметром волокна теоретически может быть передана только один режим, что делает его подходящим для удаленной связи.

Часть 3. Принцип работы системы оптоволоконной связи

Система связи оптического волокна

Обычно используются продукты связи, такие как мобильные телефоны и компьютеры, передают информацию в виде электрических сигналов. При проведении оптической связи первым шагом является преобразование электрических сигналов в оптические сигналы, передавать их через оптоволоконные кабели, а затем преобразовать оптические сигналы в электрические сигналы для достижения цели передачи информации. Основная система оптической связи состоит из оптического передатчика, оптического приемника и волоконно -оптической схемы для передачи света. Чтобы обеспечить качество передачи сигнала на дальние расстояния и улучшить пропускную способность пропускания, обычно используются оптические ретрансляторы и мультиплексоры.

Ниже приведено краткое введение в принцип работы каждого компонента в системе оптоволоконной связи.

Оптический передатчик:Преобразует электрические сигналы в оптические сигналы, в основном состоит из модуляторов сигналов и источников света.

Сигнал мультиплексор:Пары нескольких оптических носителей сигналов различных длин волн в одно и то же оптическое волокно для передачи, достигая влияния удвоения пропускания.

Оптический ретранслятор:Во время передачи форма волны и интенсивность сигнала будут ухудшаться, поэтому необходимо восстановить форму волны до аккуратной формы волны исходного сигнала и увеличить интенсивность света.

Сигнал демольтиплекзер:Разместите мультиплексный сигнал на исходные отдельные сигналы.

Оптический приемник:Преобразует полученный оптический сигнал в электрический сигнал, в основном состоит из фотоприемника и демодулятора.

Часть 4. Преимущества и применение оптической связи

Преимущества оптической коммуникации:

1. Длинное расстояние ретрансляции, экономичное и энергосберегающее
Предполагая передачу 10 Гбит / с (10 миллиардов 0 или 1 сигналов в секунду) информации, если используется электрическая связь, сигнал необходимо решать и скорректировать каждые несколько сотен метров. По сравнению с этим, использование оптической связи может достичь расстояния реле более 100 километров. Чем меньше времени регулируется сигнал, тем ниже стоимость. С другой стороны, материалом оптического волокна представляет собой диоксид кремния, который имеет обильные запасы и гораздо более низкую стоимость, чем медный проволока. Следовательно, оптическая связь имеет экономический и энергетический эффект.

2. Быстрая передача информации и высокое качество связи

Например, теперь, когда я разговариваю с друзьями за границей или в общение в Интернете, звук не так отстает, как раньше. В эпоху телекоммуникации международное общение в основном опирается на искусственные спутники в качестве реле для передачи, что приводит к более длинным путям передачи и более медленному прибытию сигнала. И оптическая связь, с помощью подводных кабелей, сокращает расстояние передачи, делая передачу информации быстрее. Следовательно, использование оптической связи может достичь более плавного общения с зарубежными.

3. Сильные противоположные способности и хорошая конфиденциальность

Электрическая связь может испытывать ошибки из -за электромагнитных помех, что приводит к снижению качества связи. Тем не менее, на оптическую связь не влияет электрический шум, что делает его более безопасным и надежным. И из -за принципа полного отражения сигнал полностью ограничен оптическим волокном для передачи, поэтому конфиденциальность хороша.

4. Большая пропускная способность трансмиссии
Как правило, электрическая связь может передавать только 10 Гбит / с (10 миллиардов 0 или 1 сигналов в секунду) информации, в то время как оптическая связь может передавать 1 Тбит / с (1 триллион 0 или 1 сигналы) информации.

Применение оптической связи

Есть много преимуществ для оптической коммуникации, и она была интегрирована в каждый угол нашей жизни с момента ее развития. Такие устройства, как мобильные телефоны, компьютеры и IP -телефоны, которые используют Интернет, соединяют всех со своим регионом, всей страной и даже к глобальной коммуникационной сети. Например, сигналы, испускаемые компьютерами и мобильными телефонами, собираются на базовых станциях локальных операторов связи и оборудовании поставщика сети, а затем передаются в различные части мира с помощью волоконно -оптических кабелей в подводных кабелях.

Реализация повседневных мероприятий, таких как видеозвонки, онлайн -покупки, видеоигры и просмотр, просмотр всех ее поддержки и помощи за кулисами. Появление оптических сетей сделало нашу жизнь более комфортной и удобной.