Overføringsfordeler
Fram til 1960 oppfant den amerikanske forskeren Maiman verdens's første laser, som ga en god lyskilde for optisk kommunikasjon. Etter mer enn to tiår har folk forsket på optiske overføringsmedier og til slutt laget optiske fibre med lavt tap, og dermed lagt hjørnesteinen for optisk kommunikasjon. Siden den gang har optisk kommunikasjon gått inn i et stadium med rask utvikling.
Optisk fiberoverføring har mange enestående fordeler:
Frekvensbåndbredde
Bredden på frekvensbåndet representerer størrelsen på overføringskapasiteten. Jo høyere frekvensen på bærebølgen er, desto større båndbredde på signalet som kan overføres. I VHF-frekvensbåndet er bærefrekvensen 48,5MHz~300Mhz. Med en båndbredde på rundt 250MHz kan den bare overføre 27 TV-apparater og dusinvis av FM-sendinger. Frekvensen av synlig lys når 100 000 GHz, som er mer enn én million ganger høyere enn VHF-frekvensbåndet. Selv om den optiske fiberen har forskjellige tap for forskjellige lysfrekvenser, påvirkes båndbredden, men båndbredden i området med lavest tap kan også nå 30 000 GHz. For tiden opptar båndbredden til en enkelt lyskilde bare en liten del av den (frekvensbåndet til flermodusfiber er omtrent flere hundre MHz, og en god enkeltmodusfiber kan nå mer enn 10 GHz). Bruken av avansert koherent optisk kommunikasjon kan arrangere 2000 lys i området 30 000 GHz. Bærer, bølgelengdedelingsmultipleksing, kan romme millioner av kanaler.
Lavt tap
I et system sammensatt av koaksialkabler har den beste kabelen et tap på mer enn 40dB per kilometer ved overføring av 800MHz-signaler. Derimot er tapet av optisk fiber mye mindre, overføringen av 1,31um lys, tapet per kilometer er under 0,35dB, hvis overføringen av 1,55um lys, tapet per kilometer er mindre, opptil 0,2dB eller mindre. Dette er 100 millioner ganger mindre enn strømtapet til en koaksialkabel, noe som gjør det mulig å sende på mye lengre avstand. I tillegg har optisk fiberoverføringstap to egenskaper. Den ene er at den har samme tap i alle kabel-TV-kanaler, og det er ikke nødvendig å innføre en equalizer for utjevning som en kabelstamme; den andre er at tapet nesten ikke endres med temperaturen, så du trenger ikke å bekymre deg for det. Endringer i omgivelsestemperaturen forårsaker svingninger i nettnivået.
Lett vekt
Fordi den optiske fiberen er veldig tynn, er diameteren på enkeltmodus fiberkjernetråden generelt 4um ~ 10um, og den ytre diameteren er bare 125um. Med vanntett lag, forsterkende ribber, kappe, etc., er diameteren på en optisk kabel sammensatt av 4 til 48 optiske fibre mindre enn 13 mm. Den er mye mindre enn standard koaksialkabel med en diameter på 47 mm. I tillegg er den optiske fiberen en glassfiber med liten egenvekt, noe som gjør at den har egenskapene til liten diameter og lett vekt, og den er veldig praktisk å installere.
Sterk anti-interferens evne
Fordi den grunnleggende komponenten i optisk fiber er kvarts, sender den bare lys, leder ikke elektrisitet og påvirkes ikke av elektromagnetiske felt. De optiske signalene som overføres i den, påvirkes ikke av elektromagnetiske felt. Derfor har optisk fiberoverføring sterk motstand mot elektromagnetisk interferens og industriell interferens. Nettopp derfor er ikke signalet som sendes i den optiske fiberen lett å avlytte, noe som bidrar til konfidensialitet.
Høy troskap
Fordi optisk fiberoverføring generelt ikke krever reléforsterkning, vil den ikke introdusere nye ikke-lineære forvrengninger på grunn av forsterkning. Så lenge lineariteten til laseren er god, kan TV-signalet overføres med høy kvalitet. Den faktiske testen viser at bærerkombinasjonen trippelslagforhold C/CTB til et godt AM-fibersystem er mer enn 70dB, og intermodulasjonsindeksen cM er også mer enn 60dB, som er mye høyere enn den ikke-lineære forvrengningsindeksen til den generelle kabelstammen system.
Pålitelig arbeidsytelse
Vi vet at påliteligheten til et system er relatert til antall enheter som utgjør systemet. Jo mer utstyr, jo større er sjansen for feil. Fordi antallet utstyr som finnes i det optiske fibersystemet er lite (i motsetning til et kabelsystem som krever dusinvis av forsterkere), er påliteligheten naturlig nok høy. I tillegg er levetiden til det optiske fiberutstyret svært lang, og den problemfrie arbeidstiden er 500 000 til 750 000 timer. Blant dem er den korteste levetiden laseren i den optiske senderen, og den laveste levetiden er mer enn 100 000 timer. Derfor er arbeidsytelsen til et godt designet, riktig installert og feilsøkt optisk fibersystem svært pålitelig.
Kostnadene fortsetter å falle
For tiden har noen mennesker foreslått en ny Moore's lov, også kalt den optiske loven (optisk lov). Loven sier at båndbredden på optisk fiberoverføring av informasjon dobles hver 6. måned, mens prisen dobles. Utviklingen av optisk kommunikasjonsteknologi har lagt et meget godt grunnlag for utviklingen av internettbredbåndsteknologi. Dette fjernet den siste hindringen for storskala kabel-tv-systemer for å ta i bruk optiske fiberoverføringsmetoder. Siden kilden til materialet (kvarts) for den optiske fiberen er svært rikelig, vil kostnadene reduseres ytterligere med fremskritt av teknologi; mens kobbermaterialet som kreves for kabelen er begrenset, vil prisen bli høyere og høyere. Det er klart at overføring av optisk fiber vil ha en absolutt fordel i fremtiden, og den vil bli den viktigste overføringsmetoden for etablering av kabel-TV-nett i hele provinsen og til og med hele landet.
Strukturprinsipp
Den optiske fiberen er sammensatt av to lag glass med forskjellige brytningsindekser. Det indre laget er en optisk indre kjerne med en diameter på flere mikrometer til flere titalls mikrometer, og diameteren på det ytre laget er 0,1 til 0,2 mm. Generelt er brytningsindeksen til det indre kjerneglasset 1 % større enn det ytre glasset. I henhold til prinsippet om lysbrytning og total refleksjon, når vinkelen som lyset treffer grensesnittet mellom den indre kjernen og det ytre laget er større enn den kritiske vinkelen for total refleksjon, kan ikke lyset passere gjennom grensesnittet og blir fullstendig reflektert .
Fiberdempning
Hovedfaktorene som forårsaker fiberdempning er: indre, bøy, klem, urenheter, ujevnheter og rumpeskjøter, etc.
Inneboende
Det er det iboende tapet av optisk fiber, inkludert: Rayleigh-spredning, iboende absorpsjon, etc.
bøying
Når den optiske fiberen bøyes, vil en del av lyset i den optiske fiberen gå tapt på grunn av spredning, noe som resulterer i tap.
ekstrudering
Tap forårsaket av lett bøyning når den optiske fiberen klemmes.
Urenhet
Urenheter i den optiske fiberen absorberer og sprer lyset som forplanter seg i den optiske fiberen, og forårsaker tap.
Ujevn
Tap forårsaket av den uensartede brytningsindeksen til det optiske fibermaterialet.
Dokking
Tapet forårsaket av fiberstuss, for eksempel: annen akse (enkeltmodus fiberkoaksialitet er påkrevd å være mindre enn 0,8μm), endeflaten er ikke vinkelrett på aksen, endeflaten er ikke flat, buttkjernediameteren er ikke matchet, og skjøtekvaliteten er dårlig.
Kunstig demping
I faktisk arbeid er det noen ganger nødvendig å utføre kunstig optisk fiberdempning, for eksempel optiske fiberdempere som brukes i optiske kommunikasjonssystemer for å feilsøke optisk kraftytelse, feilsøke optisk fiberinstrumentkalibrering og optisk fibersignaldempning.
produksjonsmetode
For tiden er den optiske fiberen som brukes i kommunikasjon generelt en optisk silikafiber. Det kjemiske navnet på kvarts er silisiumdioksid (SiO2), som har samme hovedsammensetning som sanden vi bruker til å bygge hus. Optiske fibre laget av vanlige kvartsmaterialer kan imidlertid ikke brukes til kommunikasjon. Kommunikasjonsoptisk fiber må være sammensatt av materialer med ekstremt høy renhet; Imidlertid kan tilsetning av en liten mengde dopingmiddel i hovedmaterialet gjøre brytningsindeksen til kjernen og kledningen litt annerledes, noe som er gunstig for kommunikasjonen.
Det er mange metoder for fremstilling av optisk fiberpreform ved VAD-metoden. For tiden er det hovedsakelig: in-tube CVD (kjemisk dampdeponering) metode, in-rod CVD metode, PCVD (plasma kjemisk dampdeponering) metode og VAD (aksial vapor deposition) metode. Men uansett hvilken metode som brukes, må preformen først lages ved høy temperatur, og deretter oppvarmes og mykgjøres i en høytemperaturovn, trekkes inn i en filament og deretter belegges og støpes for å bli en optisk fiberkjernetråd. Produksjonen av optiske fibre krever at hver prosess må være tilsvarende presis og kontrollert av en datamaskin. I prosessen med å produsere optisk fiber, bør vi ta hensyn til:
Optisk fiberpreform laget av VAD-metoden
①Renheten til optiske fiberråmaterialer må være svært høy.
②Det er nødvendig å forhindre at urenheter og luftbobler kommer inn i den optiske fiberen.
③ For nøyaktig å kontrollere fordelingen av brytningsindeksen;
④ Kontroller den strukturelle størrelsen til den optiske fiberen korrekt;
⑤ Minimer arrskadene på overflaten av den optiske fiberen og forbedre den mekaniske styrken til den optiske fiberen.
Tube stick metode
Sett den indre kjerneglassstangen inn i det ytre glassrøret (så nært som mulig), smelt og trekk ledningen;
Dobbel smeltedigel metode
I to konsentriske platina-digler, sett den indre kjernen og den ytre glassfritten inn i henholdsvis den indre og ytre smeltedigel;
Molekylær fyllingsmetode
Den mikroporøse silikaglassstaven nedsenkes i additivløsningen med høy brytningsindeks for å oppnå tverrsnittsstrukturen til den nødvendige brytningsindeksfordelingen, og deretter utføres tegningsoperasjonen. Prosessen er mer komplisert. I optisk fiberkommunikasjon kan interne og eksterne dampavsetningsmetoder også brukes for å sikre at optiske fibre med lav optisk tapsrate kan produseres.
Romfusjon
Sett fibertrekkeenheten i mikrogravitasjonsmiljøet i rommet for å trekke den, og du kan få den ultralange høykvalitets lyslederfiberen som ikke er tilgjengelig på jorden.
Fiberklassifisering
I henhold til klassifiseringsmetoden til forskjellige klassifiseringsstandarder for optisk fiber, vil den samme optiske fiberen ha forskjellige navn.
Klassifisert etter fibermateriale
I henhold til materialet til den optiske fiberen kan typene optisk fiber deles inn i optisk kvartsfiber og optisk fiber av helt plast.
Silikafiber refererer generelt til en optisk fiber som består av en dopet silikakjerne og en dopet silikakledning. Denne fiberen har svært lavt tap og moderat spredning. For tiden er det store flertallet av optiske fibre for kommunikasjon kvarts optiske fibre.
Helplastisk optisk fiber er en ny type optisk fiber for kommunikasjon, som fortsatt er i utviklings- og prøvestadiet. Helplastfiber har egenskapene til stort tap, tykk kjerne (100-600μm i diameter), stor numerisk åpning (NA) (vanligvis 0,3-0,5, som kan kobles sammen med lyskilder med større lyspunkter) og lave produksjonskostnader. For tiden er optisk fiber av helplast egnet for bruk med kortere lengde, for eksempel innendørs datanettverk og kommunikasjon i skip.
Klassifisering etter fiberprofilens brytningsindeksfordeling
I henhold til den forskjellige brytningsindeksfordelingen til fiberprofilen, kan fibertypene deles inn i trinn-type fibre og graderte fibre.
Klassifisert etter overføringsmodus
I henhold til antall overføringsmoduser for optiske fibre, kan typene optiske fibre deles inn i multi-modus optiske fibre og enkeltmodus optiske fibre.
Single-mode fiber er en fiber som bare kan overføre én modus. Enkeltmodusfiber kan bare overføre den grunnleggende modusen (laveste ordensmodus), det er ingen inter-modus forsinkelsesforskjell, og har en mye større båndbredde enn multimodusfiber, noe som er veldig viktig for høyhastighetsoverføring. Modusfeltdiameteren til en enkeltmodusfiber er bare noen få mikron (μm), og båndbredden er vanligvis en eller to størrelsesordener høyere enn for en gradert multimodusfiber. Derfor er den egnet for langdistansekommunikasjon med stor kapasitet.
Klassifisering i henhold til internasjonale standarder (klassifisering i henhold til ITU-T-anbefalinger)
For å få den optiske fiberen til å ha en enhetlig internasjonal standard, har International Telecommunication Union (ITU-T) formulert en enhetlig optisk fiberstandard (G-standard). I henhold til ITU-T-anbefalingene om optiske fibre, kan typene optiske fibre deles inn i:
G.651 fiber (50/125 μm multimodus gradert indeksfiber)
G.652 fiber (ikke-dispersjonsforskjøvet fiber)
G.653 fiber (dispersjonsforskjøvet fiber DSF)
G.654-fiber (avskjærende bølgelengdeforskyvningsfiber)
G.655 fiber (ikke-null dispersjon skiftet fiber).
For å møte behovene til utviklingen av nye teknologier er dagens G.652-fiber videre delt inn i tre underkategorier G.652A, G.652B og G.652C, og G.655-fiberen er videre delt inn i G.655A og G.655B. Underkategorier.
I henhold til IEC-standardklassifiseringen deler IEC-standarden inn typene optiske fibre
Type A multimodus fiber:
A1a multimodusfiber (50/125μm type multimodusfiber)
A1b multimodusfiber (62,5/125μm type multimodusfiber)
A1d multimodusfiber (100/140μm type multimodusfiber)
Klasse B enkeltmodusfiber:
B1.1 tilsvarer G652-fiber, og B1.3-fiber er lagt til for å tilsvare G652C-fiber
B1.2 tilsvarer G654 fiber
B2 fiber tilsvarer G.653 fiber
B4 fiber tilsvarer G.655 fiber
