Gwybodaeth sylfaenol o ffibr optegol

Mae dyfeisio ffibr optegol wedi gyrru'r chwyldro ym maes cyfathrebu. Os nad oes ffibr optegol i ddarparu sianeli cyflym capasiti uchel, dim ond yn y cam damcaniaethol y gall y rhyngrwyd aros. Os mai'r 20fed ganrif oedd oes y trydan, yna'r 21ain ganrif yw oes y goleuni. Sut mae golau yn cyflawni cyfathrebu? Gadewch i ni ddysgu gwybodaeth sylfaenol cyfathrebu optegol ynghyd â'r golygydd isod.

Rhan 1. Gwybodaeth sylfaenol am luosogi golau

Deall tonnau ysgafn
Mae tonnau ysgafn mewn gwirionedd yn donnau electromagnetig, ac mewn gofod rhydd, mae tonfedd ac amlder tonnau electromagnetig yn gyfrannol wrthdro. Mae cynnyrch y ddau yn hafal i gyflymder y golau, hynny yw:

Trefnwch donfeddi neu amleddau tonnau electromagnetig er mwyn ffurfio sbectrwm electromagnetig. Yn ôl y gwahanol donfeddi neu amleddau, gellir rhannu tonnau electromagnetig yn rhanbarth ymbelydredd, rhanbarth uwchfioled, rhanbarth golau gweladwy, rhanbarth is -goch, rhanbarth microdon, rhanbarth tonnau radio, a rhanbarth tonnau hir. Y bandiau a ddefnyddir ar gyfer cyfathrebu yn bennaf yw'r rhanbarth is -goch, rhanbarth microdon, a rhanbarth tonnau radio. Bydd y ddelwedd ganlynol yn eich helpu i ddeall y rhaniad o fandiau cyfathrebu a'r cyfryngau lluosogi cyfatebol mewn munudau.

Mae prif gymeriad yr erthygl hon, “Fiber Optic Communication,” yn defnyddio tonnau ysgafn yn y band is -goch. O ran y pwynt hwn, efallai y bydd pobl yn pendroni pam mae'n rhaid iddo fod yn y band is -goch? Mae'r mater hwn yn gysylltiedig â cholli trosglwyddo optegol deunyddiau ffibr optegol, sef gwydr silica. Nesaf, mae angen i ni ddeall sut mae ffibrau optegol yn trosglwyddo golau.

Plygiant, myfyrio, a myfyrio llwyr ar olau

Pan fydd golau'n cael ei ollwng o un sylwedd i'r llall, mae plygiant a myfyrio yn digwydd wrth y rhyngwyneb rhwng y ddau sylwedd, ac mae ongl y plygiant yn cynyddu gydag ongl y golau digwyddiad. Fel y dangosir yn Ffigur ① → ②. Pan fydd ongl y digwyddiad yn cyrraedd neu'n rhagori ar ongl benodol, mae'r golau wedi'i blygu yn diflannu ac mae'r holl olau digwyddiad yn cael ei adlewyrchu yn ôl, sef cyfanswm yr adlewyrchiad o olau, fel y dangosir yn ② → ③ yn y ffigur canlynol.

Mae gan wahanol ddefnyddiau fynegeion plygiannol gwahanol, felly mae cyflymder lluosogi golau yn amrywio mewn gwahanol gyfryngau. Cynrychiolir y mynegai plygiannol gan n, n = c/v, lle mai C yw'r cyflymder mewn gwactod a V yw'r cyflymder lluosogi yn y cyfrwng. Gelwir cyfrwng â mynegai plygiannol uwch yn gyfrwng trwchus yn optegol, tra bod cyfrwng â mynegai plygiannol is yn cael ei alw'n gyfrwng tenau optegol. Y ddau amod ar gyfer myfyrio llwyr yw:
1. Trosglwyddo o gyfrwng trwchus yn optegol i gyfrwng tenau yn optegol
2. Mae ongl y digwyddiad yn fwy na neu'n hafal i ongl gritigol cyfanswm yr adlewyrchiad
Er mwyn osgoi gollyngiadau signal optegol a lleihau colli trosglwyddiad, mae trosglwyddiad optegol mewn ffibrau optegol yn digwydd o dan gyfanswm yr amodau adlewyrchu.

Rhan 2. Cyflwyniad i Gyfryngau Lluosogi Optegol (Ffibr Optig)

Strwythur Ffibr Optig

Gyda'r wybodaeth sylfaenol o luosogi golau myfyrio llwyr, mae'n hawdd deall strwythur dylunio ffibrau optegol. Rhennir ffibr noeth ffibr optegol yn dair haen: yr haen gyntaf yw'r craidd, sydd wedi'i leoli yng nghanol y ffibr ac sy'n cynnwys silicon deuocsid purdeb uchel, a elwir hefyd yn wydr. Yn gyffredinol, y diamedr craidd yw 9-10 micron (un modd), 50 neu 62.5 micron (aml-fodd). Mae gan y craidd ffibr fynegai plygiannol uchel ac fe'i defnyddir i drosglwyddo golau. Cladin ail haen: Wedi'i leoli o amgylch y craidd ffibr, hefyd yn cynnwys gwydr silica (gyda diamedr o 125 micron yn gyffredinol). Mae mynegai plygiannol y cladin yn isel, gan ffurfio cyflwr adlewyrchu llwyr ynghyd â'r craidd ffibr. Y Drydedd Haen Gorchuddio: Mae'r haen fwyaf allanol yn orchudd resin wedi'i atgyfnerthu. Mae gan y deunydd haen amddiffynnol gryfder uchel a gall wrthsefyll effeithiau mawr, gan amddiffyn y ffibr optegol rhag erydiad anwedd dŵr a sgrafelliad mecanyddol.

Colled trosglwyddo optegol

Mae colli trosglwyddo ffibr optig yn ffactor pwysig iawn sy'n effeithio ar ansawdd cyfathrebu ffibr optig. Mae'r prif ffactorau sy'n achosi gwanhau signalau optegol yn cynnwys colli amsugno deunyddiau, colli colled wrth drosglwyddo, a cholledion eraill a achosir gan ffactorau fel plygu ffibr, cywasgu, a cholli docio.

Mae tonfedd y golau yn wahanol, ac mae'r golled trosglwyddo mewn ffibrau optegol hefyd yn wahanol. Er mwyn lleihau'r golled a sicrhau'r effaith drosglwyddo, mae gwyddonwyr wedi ymrwymo i ddod o hyd i'r golau mwyaf addas. Mae gan y golau yn yr ystod tonfedd o 1260nm ~ 1360Nm yr ystumiad signal lleiaf a achosir gan wasgariad a'r golled amsugno isaf. Yn y dyddiau cynnar, mabwysiadwyd yr ystod donfedd hon fel y band cyfathrebu optegol. Yn ddiweddarach, ar ôl cyfnod hir o archwilio ac ymarfer, yn raddol fe wnaeth arbenigwyr grynhoi ystod tonfedd colled isel (1260Nm ~ 1625nm), sydd fwyaf addas i'w drosglwyddo mewn ffibrau optegol. Felly mae'r tonnau ysgafn a ddefnyddir mewn cyfathrebu ffibr optig yn gyffredinol yn y band is -goch.

Dosbarthiad ffibr optig

Ffibr optegol amlfodd: yn trosglwyddo sawl dull, ond mae'r gwasgariad rhyng -foddol mawr yn cyfyngu ar amlder trosglwyddo signalau digidol, ac mae'r cyfyngiad hwn yn dod yn fwy difrifol gyda'r pellter trosglwyddo cynyddol. Felly, mae pellter trosglwyddo ffibr optig amlfodd yn gymharol fyr, fel arfer dim ond ychydig gilometrau.
Ffibr Modd Sengl: Gyda diamedr ffibr bach iawn, yn ddamcaniaethol dim ond un modd y gellir ei drosglwyddo, gan ei wneud yn addas ar gyfer cyfathrebu o bell.

Rhan 3. Egwyddor Weithio System Gyfathrebu Ffibr Optig

System Gyfathrebu Ffibr Optegol

Mae'r cynhyrchion cyfathrebu a ddefnyddir yn gyffredin, fel ffonau symudol a chyfrifiaduron, yn trosglwyddo gwybodaeth ar ffurf signalau trydanol. Wrth gynnal cyfathrebu optegol, y cam cyntaf yw trosi signalau trydanol yn signalau optegol, eu trosglwyddo trwy geblau ffibr optig, ac yna trosi'r signalau optegol yn signalau trydanol i gyflawni pwrpas trosglwyddo gwybodaeth. Mae'r system gyfathrebu optegol sylfaenol yn cynnwys trosglwyddydd optegol, derbynnydd optegol, a chylched ffibr optig ar gyfer trosglwyddo golau. Er mwyn sicrhau ansawdd trosglwyddo signal pellter hir a gwella lled band trosglwyddo, defnyddir ailadroddwyr optegol ac amlblecswyr yn gyffredinol.

Isod mae cyflwyniad byr i egwyddor weithredol pob cydran yn y system gyfathrebu ffibr optig.

Trosglwyddydd Optegol:Yn trosi signalau trydanol yn signalau optegol, yn bennaf yn cynnwys modwleiddwyr signal a ffynonellau golau.

Amlblecsydd signal:Cyplau nifer o signalau cludwyr optegol o wahanol donfeddi i'r un ffibr optegol i'w trosglwyddo, gan gyflawni effaith dyblu capasiti trosglwyddo.

Ailadroddwr Optegol:Wrth drosglwyddo, bydd tonffurf a dwyster y signal yn dirywio, felly mae angen adfer y donffurf i donffurf taclus y signal gwreiddiol a chynyddu dwyster y golau.

Signal demultiplexer:Dadelfennu'r signal amlblecs yn ei signalau unigol gwreiddiol.

Derbynnydd optegol:Yn trosi'r signal optegol a dderbynnir yn signal trydanol, sy'n cynnwys ffotodetector a demodulator yn bennaf.

Rhan 4. Manteision a Chymwysiadau Cyfathrebu Optegol

Manteision Cyfathrebu Optegol:

1. Pellter ras gyfnewid hir, economaidd ac arbed ynni
Gan dybio trosglwyddo 10 Gbps (10 biliwn 0 neu 1 signal yr eiliad) o wybodaeth, os defnyddir cyfathrebu trydanol, mae angen trosglwyddo'r signal a'i addasu bob ychydig gannoedd o fetrau. O'i gymharu â hyn, gall defnyddio cyfathrebu optegol gyflawni pellter ras gyfnewid o dros 100 cilomedr. Y lleiaf o weithiau mae'r signal yn cael ei addasu, yr isaf yw'r gost. Ar y llaw arall, mae deunydd ffibr optegol yn silicon deuocsid, sydd â chronfeydd wrth gefn helaeth a chost llawer is na gwifren gopr. Felly, mae cyfathrebu optegol yn cael effaith economaidd ac arbed ynni.

2. Trosglwyddo Gwybodaeth Gyflym ac Ansawdd Cyfathrebu Uchel

Er enghraifft, nawr wrth siarad â ffrindiau dramor neu sgwrsio ar -lein, nid yw'r sain mor llusgo ag o'r blaen. Yn oes telathrebu, mae cyfathrebu rhyngwladol yn dibynnu'n bennaf ar loerennau artiffisial fel rasys cyfnewid ar gyfer trosglwyddo, gan arwain at lwybrau trosglwyddo hirach a chyrhaeddiad signal yn arafach. A chyfathrebu optegol, gyda chymorth ceblau llong danfor, yn byrhau'r pellter trosglwyddo, gan wneud trosglwyddo gwybodaeth yn gyflymach. Felly, gall defnyddio cyfathrebu optegol gyflawni cyfathrebu llyfnach â thramor.

3. Gallu gwrth-ymyrraeth gref a chyfrinachedd da

Gall cyfathrebu trydanol brofi gwallau oherwydd ymyrraeth electromagnetig, gan arwain at ostyngiad yn ansawdd cyfathrebu. Fodd bynnag, nid yw sŵn trydanol yn effeithio ar gyfathrebu optegol, sy'n golygu ei fod yn fwy diogel ac yn fwy dibynadwy. Ac oherwydd yr egwyddor o fyfyrio llwyr, mae'r signal wedi'i gyfyngu'n llwyr i'r ffibr optegol i'w drosglwyddo, felly mae'r cyfrinachedd yn dda.

4. Capasiti trosglwyddo mawr
Yn gyffredinol, dim ond 10Gbps (10 biliwn 0 neu 1 signal yr eiliad) y gall cyfathrebu trydanol eu trosglwyddo, tra gall cyfathrebu optegol drosglwyddo 1TBPS (1 triliwn 0 neu 1 signal) o wybodaeth.

Cymhwyso Cyfathrebu Optegol

Mae yna lawer o fanteision i gyfathrebu optegol, ac mae wedi'i integreiddio i bob cornel o'n bywydau ers ei ddatblygiad. Mae dyfeisiau fel ffonau symudol, cyfrifiaduron a ffonau IP sy'n defnyddio'r Rhyngrwyd yn cysylltu pawb â'u rhanbarth, y wlad gyfan, a hyd yn oed â'r rhwydwaith cyfathrebu byd -eang. Er enghraifft, mae signalau a allyrrir gan gyfrifiaduron a ffonau symudol yn ymgynnull mewn gorsafoedd sylfaen gweithredwyr cyfathrebu lleol ac offer darparwr rhwydwaith, ac yna'n cael eu trosglwyddo i wahanol rannau o'r byd trwy geblau ffibr optig mewn ceblau llongau tanfor.

Mae gwireddu gweithgareddau beunyddiol fel galwadau fideo, siopa ar -lein, gemau fideo, a goryfed mewn pyliau i gyd yn dibynnu ar ei gefnogaeth a'i gymorth y tu ôl i'r llenni. Mae ymddangosiad rhwydweithiau optegol wedi gwneud ein bywydau yn fwy cyfforddus a chyfleus.