Предимства на предаването
До 1960 г. американският учен Майман изобретява първия в света' лазер, който осигурява добър източник на светлина за оптични комуникации. След повече от две десетилетия хората направиха изследвания върху оптичните предавателни медии и накрая направиха оптични влакна с ниски загуби, като по този начин положиха крайъгълния камък на оптичните комуникации. Оттогава оптичните комуникации навлизат в етап на бързо развитие.
Предаването на оптични влакна има много изключителни предимства:
Честотна лента
Ширината на честотната лента представлява размера на капацитета на предаване. Колкото по-висока е честотата на носителя, толкова по-голяма е честотната лента на сигнала, който може да се предава. В честотната лента на VHF носещата честота е 48.5MHz～300Mhz. С честотна лента от около 250MHz, той може да предава само 27 телевизора и десетки FM предавания. Честотата на видимата светлина достига 100 000 GHz, което е повече от един милион пъти по-високо от честотната лента на VHF. Въпреки че оптичното влакно има различни загуби за различни честоти на светлината, честотната лента е засегната, но честотната лента в областта с най-ниски загуби също може да достигне 30 000 GHz. Понастоящем честотната лента на един източник на светлина заема само малка част от нея (честотната лента на многомодовото влакно е около няколкостотин MHz, а доброто едномодово влакно може да достигне повече от 10 GHz). Използването на усъвършенствана кохерентна оптична комуникация може да организира 2000 светлини в диапазона от 30 000 GHz. Мултиплексирането с разделяне на дължина на вълната може да побере милиони канали.
Ниска загуба
В система, съставена от коаксиални кабели, най-добрият кабел има загуба от повече от 40 dB на километър при предаване на 800MHz сигнали. За разлика от това, загубата на оптично влакно е много по-малка, предаването на 1,31 um светлина, загубата на километър е под 0,35 dB, ако предаването на 1,55 um светлина, загубата на километър е по-малка, до 0,2 dB или по-малко. Това е 100 милиона пъти по-малко от загубата на мощност на коаксиален кабел, което прави възможно предаването на много по-голямо разстояние. Освен това загубата на предаване на оптични влакна има две характеристики. Едната е, че има еднаква загуба във всички кабелни телевизионни канали и няма нужда да се въвежда еквалайзер за еквалайзер като кабелна магистрала; другият е, че загубата му почти не се променя с температурата, така че не е нужно да се притеснявате за това. Промените в температурата на околната среда причиняват колебания в нивото на мрежата.
Леко тегло
Тъй като оптичното влакно е много тънко, диаметърът на проводника на едномодовото влакно е обикновено 4um ~ 10um, а външният диаметър е само 125um. При водоустойчив слой, подсилващи ребра, обвивка и др., диаметърът на оптичен кабел, съставен от 4 до 48 оптични влакна, е по-малък от 13 mm. Той е много по-малък от стандартния коаксиален кабел с диаметър 47 мм. В допълнение, оптичното влакно е стъклено влакно с малко специфично тегло, което го прави да има характеристиките на малък диаметър и леко тегло и е много удобно за инсталиране.
Силна способност против смущения
Тъй като основният компонент на оптичното влакно е кварцът, той предава само светлина, не провежда електричество и не се влияе от електромагнитни полета. Оптичните сигнали, предавани в него, не се влияят от електромагнитни полета. Следователно, предаването на оптични влакна има силна устойчивост на електромагнитни смущения и промишлени смущения. Именно поради това сигналът, предаван по оптичното влакно, не е лесен за подслушване, което води до конфиденциалност.
Висока вярност
Тъй като предаването на оптични влакна обикновено не изисква релейно усилване, то няма да въведе нови нелинейни изкривявания поради усилването. Докато линейността на лазера е добра, телевизионният сигнал може да се предава с висока точност. Действителният тест показва, че съотношението на тройно биене C/CTB на комбинацията от носители на добра AM влакнеста система е повече от 70 dB, а индексът на интермодулация cM също е повече от 60 dB, което е много по-високо от индекса на нелинейно изкривяване на общата кабелна магистрала система.
Надеждно работно представяне
Знаем, че надеждността на една система е свързана с броя на устройствата, които съставляват системата. Колкото повече оборудване, толкова по-голям е шансът за повреда. Тъй като броят на оборудването, съдържащо се в системата с оптични влакна, е малък (за разлика от кабелна система, която изисква десетки усилватели), надеждността е естествено висока. Освен това животът на оборудването с оптични влакна е много дълъг, а безпроблемното работно време е от 500 000 до 750 000 часа. Сред тях най-краткият живот е лазерът в оптичния предавател, а най-малкият живот е повече от 100 000 часа. Следователно работата на добре проектирана, правилно инсталирана и отстранена оптична оптична система е много надеждна.
Разходите продължават да падат
В момента някои хора предложиха нов закон на Мур', наречен още оптичен закон (Оптичен закон). Законът гласи, че честотната лента на предаването на информация по оптични влакна се удвоява на всеки 6 месеца, докато цената се удвоява. Развитието на оптичните комуникационни технологии постави много добра основа за развитието на широколентова интернет технология. Това премахна последната пречка пред широкомащабните кабелни телевизионни системи да приемат методи за предаване на оптични влакна. Тъй като източникът на материала (кварц) за оптичното влакно е много богат, с напредването на технологията цената ще бъде допълнително намалена; докато медният материал, необходим за кабела, е ограничен, цената ще бъде все по-висока. Очевидно преносът по оптични влакна ще има абсолютно предимство в бъдеще и ще се превърне в най-важния метод за предаване за изграждане на кабелни телевизионни мрежи в цялата провинция и дори в цялата страна.
Структурен принцип
Оптичното влакно е съставено от два слоя стъкло с различен коефициент на пречупване. Вътрешният слой е оптично вътрешно ядро с диаметър от няколко микрометра до няколко десетки микрометра, а диаметърът на външния слой е от 0,1 до 0,2 mm. Обикновено коефициентът на пречупване на стъклото с вътрешна сърцевина е с 1% по-голям от този на външното стъкло. Съгласно принципа на пречупване на светлината и пълно отражение, когато ъгълът, под който светлината удря интерфейса между вътрешното ядро и външния слой, е по-голям от критичния ъгъл за пълно отражение, светлината не може да премине през интерфейса и се отразява напълно .
Затихване на влакната
Основните фактори, които причиняват затихване на влакната са: вътрешни, огъване, притискане, замърсявания, неравности и челни фуги и др.
Вътрешен
Това е присъщата загуба на оптично влакно, включително: разсейване на Релей, присъща абсорбция и т.н.
огъване
Когато оптичното влакно е огънато, част от светлината в оптичното влакно ще бъде загубена поради разсейване, което ще доведе до загуба.
екструдиране
Загуба, причинена от леко огъване при притискане на оптичното влакно.
Примеси
Примесите в оптичното влакно абсорбират и разпръскват светлината, която се разпространява в оптичното влакно, причинявайки загуба.
Неравномерно
Загуба, причинена от неравномерния показател на пречупване на материала на оптичните влакна.
Докинг
Загубата, причинена от челното влакно, като: различна ос (изисква се коаксиалността на едномодовото влакно да бъде по-малка от 0,8 μm), крайната повърхност не е перпендикулярна на оста, крайната повърхност не е плоска, диаметърът на челната сърцевина е не съвпадат и качеството на снаждане е лошо.
Изкуствено затихване
В реалната работа понякога е необходимо да се извърши изкуствено затихване на оптични влакна, като атенюатори на оптични влакна, използвани в оптичните комуникационни системи за отстраняване на грешки в производителността на оптичната мощност, отстраняване на грешки при калибриране на инструмента с оптични влакна и затихване на сигнала от оптични влакна.
производствен метод
Понастоящем оптичното влакно, използвано в комуникацията, обикновено е оптично влакно от силициев диоксид. Химичното наименование на кварца е силициев диоксид (SiO2), който има същия основен състав като пясъка, който използваме за изграждане на къщи. За комуникация обаче не могат да се използват оптични влакна, изработени от обикновени кварцови материали. Комуникационното оптично влакно трябва да бъде съставено от материали с изключително висока чистота; обаче, добавянето на малко количество добавка към основния материал може да направи индекса на пречупване на сърцевината и обвивката леко различен, което е от полза за комуникацията.
Има много методи за производство на заготовка на оптични влакна по VAD метод. Понастоящем съществуват основно: метод CVD в тръбата (химическо отлагане на пари), метод CVD в прът, метод PCVD (плазмено химично отлагане на пари) и метод VAD (аксиално отлагане на пари). Но без значение кой метод се използва, заготовката първо трябва да бъде направена при висока температура, след което да се нагрее и омекоти във високотемпературна пещ, да се изтегли в нишка и след това да бъде покрита и формована, за да се превърне в жица от оптично влакно. Производството на оптични влакна изисква всеки процес да бъде съизмеримо прецизен и контролиран от компютър. В процеса на производство на оптично влакно трябва да обърнем внимание на:
Заготовка от оптични влакна, изработена по VAD метод
①Чистотата на суровините за оптични влакна трябва да бъде много висока.
②Необходимо е да се предотврати навлизането на замърсяване с примеси и въздушни мехурчета в оптичното влакно.
③За прецизен контрол на разпределението на индекса на пречупване;
④ Правилно контролиране на структурния размер на оптичното влакно;
⑤ Намалете до минимум увреждането на белега по повърхността на оптичното влакно и подобрете механичната якост на оптичното влакно.
Метод на тръбна пръчка
Поставете стъклената пръчка с вътрешна сърцевина във външната стъклена тръба (колкото е възможно), разтопете и изтеглете жицата;
Метод с двоен тигел
В два концентрични платинени тигела поставете вътрешната сърцевина и външната стъклена фрита съответно във вътрешния и външния тигел;
Метод на молекулярно пълнене
Пръчката от микропорест силициев диоксид се потапя в адитивния разтвор с висок коефициент на пречупване, за да се получи структурата на напречното сечение на необходимото разпределение на индекса на пречупване и след това се извършва операцията по изтегляне. Процесът е по-сложен. В комуникацията с оптични влакна могат да се използват и вътрешни и външни методи за отлагане на пара, за да се гарантира, че могат да бъдат произведени оптични влакна с ниска степен на оптични загуби.
Космическо сливане
Поставете устройството за изтегляне на влакна в среда на микрогравитация на космоса, за да го издърпате и можете да получите ултра дългото висококачествено светловодно влакно, което не е налично на земята.
Класификация на влакната
Според метода на класификация на различни стандарти за класификация на оптични влакна, едно и също оптично влакно ще има различни имена.
Класифициран по материал от влакна
Според материала на оптичното влакно, видовете оптични влакна могат да бъдат разделени на кварцови оптични влакна и изцяло пластмасови оптични влакна.
Силициево влакно обикновено се отнася до оптично влакно, съставено от легирана силициева сърцевина и обвивка с легиран силициев диоксид. Това влакно има много ниски загуби и умерена дисперсия. Понастоящем по-голямата част от оптичните влакна за комуникация са кварцови оптични влакна.
Изцяло пластмасово оптично влакно е нов тип оптично влакно за комуникация, което все още е в етап на разработка и тестване. Изцяло пластмасовите влакна имат характеристиките на големи загуби, дебела сърцевина (100-600 μm в диаметър), голяма цифрова апертура (NA) (обикновено 0,3-0,5, която може да бъде съчетана със светлинни източници с по-големи светлинни петна) и ниска производствена цена. Понастоящем изцяло пластмасовите оптични влакна са подходящи за приложения с по-къса дължина, като компютърна мрежа на закрито и комуникация в кораби.
Класификация по разпределение на коефициента на пречупване на профила на влакната
Според различното разпределение на индекса на пречупване на профила на влакната, видовете влакна могат да бъдат разделени на влакна от стъпаловиден тип и влакна от класиран тип.
Класифициран по режим на предаване
Според броя на режимите на предаване на оптични влакна, видовете оптични влакна могат да бъдат разделени на многомодови оптични влакна и едномодови оптични влакна.
Едномодовото влакно е влакно, което може да предава само един режим. Едномодовото влакно може да предава само основния режим (режим от най-нисък ред), няма разлика между режимите на забавяне и има много по-голяма честотна лента от многомодовото влакно, което е много важно за високоскоростно предаване. Диаметърът на полето на режима на едномодово влакно е само няколко микрона (μm), а неговата честотна лента обикновено е с един или два порядъка по-висока от тази на градуирано многомодово влакно. Поради това е подходящ за комуникация на дълги разстояния с голям капацитет.
Класификация според международните стандарти (класификация според препоръките на ITU-T)
За да накара оптичното влакно да има единен международен стандарт, Международният съюз по далекосъобщения (ITU-T) формулира унифициран стандарт за оптични влакна (G стандарт). Съгласно препоръките на ITU-T относно оптичните влакна, видовете оптични влакна могат да бъдат разделени на:
G.651 влакно (50/125 μm многомодово влакно с индекс)
G.652 влакно (влакно без дисперсия)
G.653 влакно (дисперсионно изместено влакно DSF)
G.654 влакно (влакно с изместване на дължината на вълната на прекъсване)
G.655 влакно (влакно с ненулева дисперсия).
За да отговори на нуждите от развитието на нови технологии, сегашното влакно G.652 е допълнително разделено на три подкатегории G.652A, G.652B и G.652C, а влакното G.655 е допълнително разделено на G.655A и G.655B. Подкатегории.
Съгласно стандартната класификация на IEC, стандартът на IEC разделя видовете оптични влакна на
Многомодово влакно тип А:
Многомодово влакно A1a (многомодово влакно тип 50/125 μm)
Многомодово влакно A1b (многомодово влакно тип 62,5/125 μm)
A1d многомодово влакно (многомодово влакно тип 100/140 μm)
Едномодово влакно от клас B:
B1.1 съответства на влакно G652, а влакното B1.3 се добавя, за да съответства на влакно G652C
B1.2 съответства на влакно G654
В2 влакно отговаря на влакно G.653
Влакно B4 съответства на влакно G.655
