A száloptikai átviteli kommunikáció elve az optikai jelek száloptikán belüli teljes visszaverődésén alapul.
A mögöttes alapelv az, hogy a különböző anyagokban a fény eltérő terjedési sebessége miatt, amikor a fényt egyik anyagból a másikba irányítják, a két anyag határfelületén törés és visszaverődés következik be. Ezenkívül a megtört fény szöge a beeső fény szögével változik. Amikor a beeső fény szöge elér vagy meghalad egy bizonyos szöget, a megtört fény eltűnik, és minden beeső fény visszaverődik, amit teljes fényvisszaverődésnek nevezünk.
Tehát mi az optikai szálak szerkezete az optikai jelek teljes visszaverődéséhez, és vajon minden optikai jel visszaverhető-e teljesen? Ismerkedjünk meg az optikai szálak felépítésével és típusaival.
Száloptikai szerkezet és típusok
Száloptikai szerkezet: A száloptikai csupasz szálakat általában három rétegre osztják: egy központi nagy törésmutatójú üvegmag (a mag átmérője általában 50 vagy 62,5 μm), középen alacsony törésmutatójú szilíciumüveg burkolattal (általában 125 μm átmérőjű) A legkülső réteg a megerősítéshez használt bevonóréteg.
N.A.: A szál végfelületére beeső fényt a szál nem tudja teljes egészében átereszteni, csak egy bizonyos szögtartományon belüli beeső fényt lehet továbbítani. Ezt a szöget az optikai szál numerikus apertúrájának nevezik. Az optikai szálak nagyobb numerikus apertúrája előnyös a szálak dokkolásánál. A különböző gyártók által gyártott optikai szálak numerikus apertúrája eltérő.
Az optikai szálak típusai:
A. Az optikai szálak fényátviteli módja szerint egymódusú optikai szálakra és többmódusú optikai szálakra osztható.
B. Az optimális átviteli frekvencia ablakkal osztva: hagyományos egymódusú szál és diszperziós eltolt egymódusú szál.
C. A törésmutató megoszlása szerint mutációs típusú és gradiens típusú optikai szálakra osztható.
Mi az egymódusú és a többmódusú optikai szál?
Több-üzemmódú szál:A középső üvegmag vastagabb (50 vagy 62,5) μ m) Többféle fénymódot képes átereszteni. Intermodális szórása azonban viszonylag nagy, ami korlátozza a digitális jelek továbbításának gyakoriságát, és a távolság növekedésével súlyosabbá válik. Például egy 600 MB/KM-es optikai szál 2 km-en csak 300 MB sávszélességgel rendelkezik. Ezért a többmódusú száloptikai átvitel távolsága viszonylag közel van, általában csak néhány kilométer.
Egyetlen-módú optikai szál:A középső üvegmag viszonylag vékony (a mag átmérője általában 9 vagy 10) μm) Csak egyfajta fényt lehet továbbítani. Emiatt intermodális szórása kicsi és alkalmas távoli kommunikációra, de a kromatikus diszperziója nagy szerepet játszik. Ezért az egymódusú szálaknak magas követelményeket támasztanak a fényforrás spektrális szélességével és stabilitásával szemben, vagyis a spektrális szélességnek szűknek és a stabilitásnak jónak kell lennie.
Mik azok a hagyományos egymódusú szálak és a diszperziós eltolt egymódusú szálak?
Hagyományos típus:Az optikai szálas gyártók egyetlen hullámhosszon, például 1300 nm-en optimalizálják az optikai szálak átviteli frekvenciáját.
Diszperziós elmozdulás típusa:Az optikai szálak gyártói az optikai szálak átviteli frekvenciáját két hullámhosszú fényre, például 1300 nm-re és 1550 nm-re optimalizálják.
Mik azok a mutációs és gradiens típusú optikai szálak?
Mutáns típusa:A törésmutató az optikai szál középső magjától az üvegburkolatig hirtelen. Alacsony költséggel és magas inter-mode diszperzióval rendelkezik. Alkalmas kis távolságú, alacsony sebességű kommunikációra, például ipari vezérlésre. A kis intermodális diszperzió miatt azonban az egymódusú szálak mindegyike mutációs típust vesz fel.
Gradiens típusú szál:A szál középső magjától az üvegburkolatig terjedő törésmutató fokozatosan csökken, lehetővé téve a nagy módú fény szinuszos terjedését, csökkentve a módusok közötti diszperziót, növelve a szál sávszélességét és növelve az átviteli távolságot. A költségek azonban viszonylag magasak. Napjainkban a többmódusú szálak többnyire gradiens típusú szálak.
Tehát miért válasszuk az optikai átvitelt a kábeles átvitel helyett? Beszéljünk az optikai szál előnyeiről:
- Az optikai szálak áteresztő sávja nagyon széles. Elméletileg elérheti a 3 milliárd megahertzet.
- A nem közvetítő szakasz több tíz és több mint 100 kilométer hosszú, a rézdrót pedig csak néhány száz méter.
- Nem érintik az elektromágneses mezők és a sugárzás.
- Könnyű és kis méretű. Például 900 pár, 3 hüvelyk átmérőjű és 8 tonna/KM tömegű sodrott érpárú kábel 21000 vonalhoz csatlakoztatható. És a tízszeres kommunikációs térfogatú optikai kábel, amelynek átmérője 0,5 hüvelyk, tömege pedig 450 P/KM.
- A száloptikai kommunikáció nem villamosított, és biztonságosan használható gyúlékony és robbanásveszélyes helyeken.
- Környezeti hőmérséklet széles tartománya a használatra.
- Kémiai korrózióállóság és hosszú élettartam.