Basiskennis fan optyske glêstried

De útfining fan optyske glêstried hat de revolúsje riden op it mêd fan kommunikaasje. As d'r gjin optyske glêstried is om hege kapasiteit mei hege kapasiteit te leverjen, kin it ynternet allinich yn 'e teoretyske poadium bliuwe. As de 20e iuw de tiidrek wie fan elektrisiteit, dan is dan de 21e ieu it 21e iuw it tiidrek. Hoe berikt ljocht kommunikaasje? Litte wy de basiskennis fan optyske kommunikaasje tegearre leare mei de ûnderse bewurker hjirûnder.

Diel 1. Basiskennis fan ljochtpropagaasje

Begripe fan ljochtwellen
Ljochte golven binne eins elektromagnetyske golven, en yn frije romte, de golflingte en frekwinsje fan elektromagnetyske golven binne omweardich proporsjoneel. It produkt fan 'e twa is gelyk oan' e snelheid fan it ljocht, dat is:

Rjochtsje de golflengten as frekwek fan elektromagnetyske golven om in elektromagnetysk spektrum te foarmjen. Neffens de ferskillende golflingten as frekwinsjes kinne elektromagnetyske golven wurde ferdield yn striidegio, Sichtbere ljocht regio, ynfraread regio, Magrogrêve, Radio Region, en Lange Wave Region. De bestannen fan bands brûkt foar kommunikaasje binne fral de ynfrareadregio, magnetron, en regio Radio Wave. De folgjende ôfbylding sil jo helpe om de ferdieling te begripen fan 'e ferdieling fan kommunikaasjebands en korrespondearjende propagaasjemedia yn minuten.

De haadpersoan fan dit artikel, "Fiber-optyske kommunikaasje," brûkt ljochte golven yn 'e ynfrareband. As it op dit punt komt, kinne minsken jouwe, freegje minsken wêrom't it moat wêze yn 'e ynfrareband? Dizze útjefte is besibbe oan it ferlies fan optyske oerdracht fan optyske glêstmaterialen, nammentlik Silica glês. Folgjende moatte wy begripe hoe't optyske fiber it ljocht ferstjoert.

Refrakking, refleksje, en totale refleksje fan ljocht

As ljocht wurdt útstjoerd fan de iene substansje nei in oare, komme dan foarkomme by de ynterface tusken de twa stoffen, en de hoeke fan 'e hoeke fan it hoeke fan it ynsidint ljocht nimt. Lykas werjûn yn figuer ① → ②. As it ynsidintwinkel berikt of in bepaalde hoeke is, ferdwynt it refreseare ljocht en al it ynsidint is werom, wat is de totale refleksje fan ljocht, lykas werjûn yn ② → ③ yn 'e folgjende figuer.

Ferskillende materialen hawwe ferskate breklike yndeksen, dus de snelheid fan 'e ljochtpropagaasje ferskilt yn ferskate media. De refractive-yndeks wurdt fertsjintwurdige troch N, N = C / V, wêr't C de snelheid yn fakuüm is en v is de propagaasjewinning yn it medium. In medium mei in hegere refractive-yndeks hjit in optysk tichte medium, wylst in medium mei in legere refractive yndeks in optysk sparse medium wurdt neamd. De twa betingsten foar totale refleksje om te foarkommen binne:
1. Oerdracht fan optysk tichte medium om optysk sparse medium
2. It is yn 'e ynsidgewinkel is grutter as of gelyk oan de krityske hoeke fan' e totale refleksje
Om optysk sinjaal-lekkage te foarkommen en oerdrachtferlies te ferminderjen, foarkomt optyske oerdracht yn optyske fibers yn ûnder totale refleksjebetingsten.

Diel 2. Yntroduksje ta optyske propagaasjemedia (glêstried)

Glêstried optyske struktuer

Mei de basiskennis fan 'e totale refleksje-ljochtprogaging is it maklik om de ûntwerpstruktuer te begripen fan optyske fibers. De bleate glêstried fan optyske glêstried is ferdield yn trije lagen: de earste laach is de kearn, dy't yn it sintrum fan 'e glêstried leit en is gearstald út Siliside Diokiside, ek wol glês bekend. De Core-diameter is yn 't algemien 9-10 mikron (ienmodus), 50 of 62,5 mikron (multi-mode). De glêstried hat in hege opfallende yndeks en wurdt brûkt om ljocht te stjoeren. Twadde laach Cladding: Lizzend om 'e glêstzele kearden, gearstald ek fan Silica Glass (mei in diameter fan' t algemien 125 mikrons). De refractive yndeks fan 'e kladden is leech, dy't in totale refleksje-tastân foarmje tegearre mei de glêstried. De tredde coatinglaach: De uterste laach is in fersterke harsbeving. It beskermjende laachmateriaal hat hege sterkte en kinne grutte ynfloed hawwe, beskermje de optyske glêstried fan wetterdamper en meganyske abrasion.

Optysk oerdrachtferlies

Fiber-optyske oerdrachtferlies is in heul wichtige faktor dy't de kwaliteit fan ynfloed hat op 'e kwaliteit fan glêstried foar kommunikaasje. De wichtichste faktoaren wêrtroch't de oertredings fan optyske sinjalen omfetsje, omfetsje materialen, fersprieding ferlies tidens oerdracht, en oare ferliezen feroarsake troch faktoaren lykas glêstried, kompresje, kompresje, en dockingferlies.

De golflingte fan it ljocht is oars, en it oerdrachtferlies yn optyske fibers is ek oars. Om it ferlies te minimalisearjen en te soargjen dat it transmisseffekt, binne wittenskippers ynsette foar it finen fan it meast geskikte ljocht. It ljocht yn 't golflingteberik fan 1260nm ~ 1360nm hat de lytste sinjaal distortion feroarsake troch fersprieding en it leechste absporaasjeferlies. Yn 'e iere dagen waard dit golflingte berik oannaam as de optyske kommunikaasjeband. Letter, nei in lange perioade fan ferkenning en praktyk gearfette ûnderwermen stadichoan in leech ferlies golflengte (1260nm ~ 1625nm), dy't it meast geskikt is foar oerdracht yn optyske fibers. Dat de ljochte wellen brûkt yn 'e glêstried fan glêstried binne oer it algemien yn' e ynfrareband.

Glêstried optyske klassifikaasje

Multimode optyske glêstried: stjoert meardere manieren, mar de grutte yntermodele fersprieding beheint de frekwinsje fan it ferstjoeren fan digitale sinjalen, en dizze beheining wurdt swierder mei tanimmende oerdrachtôfstân. Dêrom is de ôfstân fan Multimode glêstried fan Multimode-glêstried relatyf koart, meast mar in pear kilometer.
Single Mode Fiber: Mei in heul lytse glêstried diameter kin teoretysk mar ien modus wurde oerbrocht, wêrtroch it geskikt is foar kommunikaasje op ôfstân.

Diel 3. Wurkprinsipe fan glêstried foar kommunikaasjysteem glêstried

Optysk glêstriedige kommunikaasjesysteem

De kommunikaasjeprodukten brûkt faak, lykas mobile tillefoans en kompjûters, oerdrage ynformaasje yn 'e foarm fan elektryske sinjalen. By it útfieren fan optyske kommunikaasje, is de earste stap om elektryske sinjalen te konvertearjen, trochstjoere, trochstjoere se troch kabels foar glêstried, en konvertearje de optyske sinjalen yn elektryske sinjalen om it doel fan ynformaasje oerdracht te berikken. It basis optysk kommunikaasjestelsel bestiet út in optyske stjoerder, in optyske ûntfanger, en in glêstried foar it bringen fan ljocht foar it trochstjoeren. Om te soargjen dat de kwaliteit fan 'e lange-ôfstân-signal-transmissie en ferbetterje fan transmission-transmissie en ferbetterje, wurde optyske werhellen en multiplexers yn' t algemien brûkt.

Hjirûnder is in koarte ynlieding op it wurkprinsipe fan elke komponint yn 'e glêstried fan' e glêstried fan 'e glêstried fan kommunikaasje-kommunikaasje.

Optyske stjoerder:Konverteart elektryske sinjalen yn optyske sinjalen, fral gearstald út sinjaal modulatoren en ljochte boarnen.

Signaal Multiplexer:Koppels Multiple Optical Carrier Signals fan ferskate golflengten yn deselde optyske glêstried foar oerdracht foar oerdracht om it effekt te berikken fan ferdûbset oerdrachtkapasiteit.

Optyske repeater:Tidens oerdracht sil de golensiteit fan 'e signaal fergrieme, dus it is needsaaklik om de wachgform te herstellen nei de neukende signaal syn neukenwachter en fergrutsje de ljochtintensiteit.

Sinjaal Demultiplexer:DEKOMMOSE DE MELLEMSE SIGNAL yn syn orizjinele yndividuele sinjalen.

Optyske ûntfanger:Konverteart it ûntfangen optysk sinjaal yn in elektryske sinjaal, fral gearstald út in fotodetor en in demodulator.

Diel 4. Foardielen en applikaasjes fan optyske kommunikaasje

Foardielen fan optyske kommunikaasje:

1. Lange relay ôfstân, ekonomyske en enerzjy-besparing
Oannommen fan 'e oerdracht fan 10 Gbps (10 miljard 0 of 1-sinjalen per sekonde) fan ynformaasje, as elektryske kommunikaasje wurdt brûkt, moat it sinjaal wurde trochbrocht en oanpast elke pear hûndert meter. Mei fergelike mei dit, mei optyske kommunikaasje kinne in relais-ôfstân fan mear dan 100 kilometer berikke. De minder kearen dat it sinjaal oanpast is, de kosten de kosten. Oan 'e oare kant is it materiaal fan optyske glêstried silisium Dioxide, wat hat oerfloedich reserves en in protte legere kosten dan koperdraad. Dêrom hat optyske kommunikaasje in ekonomysk en enerzjybesparend effekt.

2. Fast ynformaasje oerdracht- en hege kommunikaasjewaliteit

Bygelyks, no bygelyks by it praten mei freonen yn it bûtenlân of online te petearjen, is it lûd net sa ljochte as earder. Yn 'e tiidrek fan telekommunikaasje fertroud foaral op keunstmjittige satelliten as relaasjes foar oerdracht foar oerdracht, resultaat yn langere transmispaden en stadiger sinjaal. En optyske kommunikaasje, mei help fan ûnderseeboat kabels, koart de oerdrachtôfstân, wêrtroch't ynformaasje oerdracht hat. Dêrom brûke, mei it brûken fan optyske kommunikaasje soepeler kommunikaasje te berikken mei bûtenlân.

3. Sterke anty-ynterferinsje-feardigens en goede fertroulikens

Elektroanyske kommunikaasje kin flaters belibje fanwege elektromagnetyske ynterferinsje, liedend ta in ôfname yn kommunikaasjewaliteit. Optyske kommunikaasje wurdt lykwols net beynfloede troch elektryske lûd, wêrtroch it feiliger en betrouber makket. En fanwege it prinsipe fan 'e totale refleksje is it sinjaal folslein beheind ta de optyske glêstried foar oerdracht foar oerdracht, dus de fertroulikens is goed.

4. Grutte oerdracht kapasiteit
Yn 't algemien kin elektryske kommunikaasje allinich (10 miljard 0 of 1 sinjalen per sekonde ferstjoere) fan ynformaasje, wylst optyske kommunikaasje 1Tbps (1 trillion 0 of 1 sinjalen) fan ynformaasje kin trochbringe.

Oanfraach fan optyske kommunikaasje

D'r binne in protte foardielen foar optyske kommunikaasje, en it is yntegrearre yn elke hoeke fan ús libben sûnt syn ûntwikkeling. Apparaten lykas mobile tillefoans, kompjûters, en ip tillefoanen dy't it ynternet brûke, ferbine elkenien oan har regio, it heule lân, en sels nei it wrâldwide kommunikaasjewurk. Bygelyks, sinjalen dy't signalen útstjoere binne troch kompjûters, sammelje by pleatslike kommunikaasje-stasjons foar kommunikaasje- en netwurkprovider, en wurde oerbrocht nei ferskate dielen fan 'e wrâld troch glêstried yn ûnderseeboatskabels.

De realisaasje fan deistige aktiviteiten lykas fideoproepen, online winkelje, fideospultsjes, en binge dy't alle fertrouwe op syn stipe en assistinsje efter de skermen. De opkomst fan optyske netwurken hat ús libbens nofliker en handich makke.