Как наистина работят оптичните комуникационни кабели?
Най -основно, кабелът на оптичните влакна на комуникациите е съставен от стъклени нишки, като нишки, около диаметъра на човешката коса, всяка от които може да предава съобщения, модулирани върху светлинни вълни със скоростта на светлината. Те предлагат по-голяма честотна лента от кабела на меден тел и се превърнаха в опцията за изпълнение на нуждите на възрастта на Интернет, където големи количества данни (напр. Приложения за стрийми) трябва да бъдат разпределени на хиляди абонати, на километри разстояние и мигновено. Оптичните кабели се намират не само в комуникационните системи, но и се използват в индустриални мрежи, сензорни и авионични приложения.
Първата стъпка към разбирането на това как работи оптиката на влакната е да разберете какво се случва, когато изпращате светлина през въздух или вода. Светлината пътува като вълна. Когато преминава през въздуха, вълната губи някаква енергия и става по -разпространена. Резултатът е, че светлинният лъч става по -широк и по -малко интензивен. Тази загуба на интензивност се нарича затихване.
Когато светлината влезе във водата обаче, тя не губи никаква енергия. Вместо това се огъва около водните молекули, което улеснява преминаването на светлината. Водата също забавя скоростта на светлината с коефициент 1/V2, където V е скоростта на светлината във вода. Това означава, че светлината, която пътува през вода, ще пътува по -далеч, отколкото ако пътуваше през въздуха. Оптичните влакна използват тези принципи, за да носят данни от една точка до друга.
Повечето оптични влакна, които се използват днес, се състоят от стъклени нишки (сърцевината), изработени от чист силициев диоксид, заобиколен от облицовъчен материал, изработен от легиран силициев диоксид. Ядрото е толкова малко, че само един лъч светлина при определена дължина на вълната може да пътува до края. Те се наричат едномодови влакна. В този дизайн облицовъчният слой има по -нисък показател на пречупване и действа като огледало, за да поддържа режима вътре в сърцевината. Това явление е известно като тотално вътрешно отражение.
Производителността на оптичните влакна зависи от това колко добре могат да предадат светлина. Един от начините за измерване на това е чрез измерване на загубата на възвръщаемост (наричана още загуба на вмъкване) на влакното. Загубата на връщане се определя като съотношението между мощността в посока напред и мощността в обратна посока. Ако загубата на възвръщаемост е висока, ще се загуби повече светлина при пътуване през влакното, отколкото ако загубата на възвръщаемост е била ниска.
Предимства на оптичните кабели
Оптичните влакна имат много предимства пред традиционните медни проводници:
1.Ултра-високоскоростна предаване на предаване
Оптичните влакна медии предава сигнали през фотонните импулси, а скоростта на предаване може да достигне хиляда пъти по-голяма от медните кабели (обикновено 100+ GBPS), което е особено подходящо за сценарии на приложение със строги изисквания в реално време, като 4K/8K стрийминг на предаване на медии и облачни изчисления. Оптичното влакно с един режим постигна пробивна скорост на предаване от 1 PETABIT/S в лабораторни среди.
2. МАСЛЕН КАПАЦИТЕРАТ НА ЛЕКАРСТВЕНАТА ЛИЦА
Благодарение на зрялото приложение на технологията за мултиплексиране на дължината на вълната (WDM), едно оптично влакно може едновременно да носи оптични сигнали с различни дължини на вълната, като C-лента (1530-1565 nm) и l-лента (1565-1625 nm). Чрез технологията за мултиплексиране на разделителна способност (DWDM) на плътна дължина на вълната може да се постигне повече от 96 канала с паралелна трансмисия с едно влакна, като теоретично се достига до стотици капацитет на честотна лента на ниво TBPS.
3.Ултра характеристики на предаване на ниска загуба
Кварцовото оптично влакно има коефициент на затихване 0. 2db/km в прозореца 1550nm. С технологията Erbium-легиран с влакна (EDFA), тя може да постигне разстояние за предаване без релета над 100 км. За сравнение, загубата на меден кабел CAT6A е 21,3 dB на 100 метра при 100MHz.
4. Електромагнитни характеристики на имунитета
Оптичните влакна използват Sio₂ диелектрична вълноводна структура за предаване на сигнали, което по същество избягва електромагнитните смущения (EMI) и проблемите на интерференцията на радиочестотната честота (RFI), пред които са изправени медните кабели. Тази функция я прави незаменима за окабеляване в силна електромагнитна среда, като подстанции с високо напрежение (по-големи или равни на 500kV) и медицинско ядково оборудване.
5. Механизъм за защита на предаванията
Рискът от изтичане на информация от системата за оптични влакна съществува главно в оборудването за прекратяване. По време на предаването няма електромагнитно излъчване. Технологията OTDR може да следи аномалията на оптичната загуба на ниво 0. 01db в реално време. Според стандарта NIST SP 800-53, сигурността на физическия слой на оптичния фибро канал достига нивото на защита от клас III, което далеч надвишава нивото на меден кабел от клас I.
Видове оптични кабели за комуникационни влакна
Има 2 основни типа влакна, единичен режим и мултимод. Едномодовото оптично влакно е с по-малък диаметър на сърцевината (8. 3-10 микрона) и притежава предимства по отношение на честотната лента и достига до по-дълги разстояния, докато многомодните оптични влакна имат по-големи основни диаметри (50 микрона или по-големи) и лесно поддържат повечето разстояния, необходими в предприятията и централните мрежи за данни, на цена по-малко, отколкото инсталациите на едномодни.
Днес технологията на оптичните влакна се използва по много начини. Използва се за предаване на гласови и видео сигнали, носене на компютърни данни и за изпращане на информация на дълги разстояния.
Оптичните влакна се използват за производство на ендоскопи, които позволяват на лекарите да гледат вътре в човешкото тяло и да извършват операция без нужда от инвазивни процедури за скалпел. Големите основни влакна могат да носят лазерна енергия, за да улеснят отстраняването на татуировки, почистването на историческите паметници и захранването на лазерно насочени отбранителни системи.
Разпределената оптична сензора (DFOS) позволява цялата дължина на оптичното влакно да се използва като сензорно устройство. Структури като горивни тръбопроводи, мостове и крила на самолета могат да имат вградени оптични влакна в тях, за да открият такива параметри като напрежение, температура или звук и да помогнат да се осигури тяхната структурна цялост.
