Kuinka kuituoptiset viestintäkaapelit todella toimivat?
Perusteellisimmalla viestinnän optinen kuitukaapeli koostuu lasi säikeistä, kuten langoista, noin ihmisen hiusten halkaisijasta, joista kukin voi lähettää valon aaltoihin moduloituja viestejä valon nopeudella. Ne tarjoavat suuremman kaistanleveyden kuin kuparilangan kaapelit ja niistä on tullut vaihtoehto vastaamaan Internetin iän vaatimuksia, joissa suuria tietomääriä (esim. Suoratoistosovellukset) on jaettava tuhansille tilaajille, mailin päässä ja hetkessä. Kuituoptisia kaapeleita ei löydy pelkästään viestintäjärjestelmistä, vaan niitä käytetään myös teollisuusverkoissa, tunnistus- ja avioniikkasovelluksissa.
Ensimmäinen askel kuituoptian toiminnan ymmärtämiseen on ymmärtää, mitä tapahtuu, kun lähetät valoa ilman tai veden kautta. Valo kulkee aaltona. Kun se kulkee ilman läpi, aalto menettää jonkin verran energiaa ja leviää enemmän. Tuloksena on, että valonsäde tulee leveämmäksi ja vähemmän voimakkaasti. Tätä voimakkuuden menetystä kutsutaan vaimennukseksi.
Kun valo tulee veteen, se ei kuitenkaan menetä energiaa. Sen sijaan se taipuu vesimolekyylien ympärille, mikä helpottaa valon läpi. Vesi hidastaa myös valon nopeutta kertoimella 1/v2, missä V on veden valon nopeus. Tämä tarkoittaa, että veden läpi kulkeva valo kulkee kauempana kuin jos se kulkee ilman läpi. Optiset kuidut käyttävät näitä periaatteita tietojen kuljettamiseen pisteestä toiseen.
Useimmat nykyään käytön optiset kuidut koostuvat puhdasta piidioksidista valmistettuista lasisäikeistä (ytimestä), jota ympäröivät seostetusta piidioksidista valmistetulla verhousmateriaalilla. Ydin on niin pieni, että vain yksi valonsäde tietyllä aallonpituudella voi kulkea loppuun asti. Näitä kutsutaan yksimuotoisiksi kuiduiksi. Tässä suunnittelussa verhouskerroksessa on alhaisempi taitekerroin ja se toimii kuin peili pitämään moodia ytimen sisällä. Tämä ilmiö tunnetaan kokonaisena sisäisenä heijastuksena.
Optisten kuitujen suorituskyky riippuu siitä, kuinka hyvin he voivat lähettää valoa. Yksi tapa mitata tätä on mitata kuidun palautushäviö (jota kutsutaan myös lisäyshäviöksi). Paluumenetelmä määritellään suhteessa eteenpäin suuntautuvan suuntaan ja tehon välillä käänteiseen suuntaan. Jos paluumenetelmä on korkea, enemmän valoa katoaa kuidun läpi kulkeessa kuin jos paluutappio olisi alhainen.
Kuituoptisten kaapeleiden edut
Optisella kuiduilla on monia etuja perinteisiin kuparilangoihin nähden:
1.Ultra-korkean nopeuden voimansiirto suorituskyky
Optiset kuituvälineet lähettävät signaaleja fotonipulssien kautta, ja sen siirto-nopeus voi saavuttaa tuhat kertaa kuparikaapeleista (tyypillisesti 100+ Gbps), mikä on erityisen sopiva sovellusskenaarioihin, joissa on tiukat reaaliaikaiset vaatimukset, kuten 4K/8K Streaming Media Transmission- ja Cloud Computing Services. Yhden moodin optinen kuitu on saavuttanut läpimurron siirtonopeuden 1 petabit/s laboratorioympäristöissä.
2.Ultra-suuri kaistanleveyskapasiteetti
Aallonpituuden multipleksointi (WDM) -tekniikan kypsään soveltamisen ansiosta yksi optinen kuitu voi samanaikaisesti kuljettaa eri aallonpituuksien, kuten c-kaista (1530-1565 nm) ja L-kaista (1565-1625 nm) optisia signaaleja. Tiheän aallonpituusjakautumisen multipleksointi (DWDM) -tekniikan avulla voidaan saavuttaa yli 96 yhden kuidun yhdensuuntaista siirtoa, jolloin saadaan satoja TBPS-tason kaistanleveyskapasiteettia.
3.Ultra-matala häviöiden siirtoominaisuudet
Kvartsin optisen kuidun vaimennuskerroin on 0. 2db/km 1550nm -ikkunassa. Erbium-seostetun kuituvahvistimen (EDFA) tekniikan avulla se voi saavuttaa yli 100 km: n välitysetäisyyden. Vertailun vuoksi CAT6A -kuparikaapelin menetys on 21,3 dB / 100 metriä 100MHz: llä.
4. Sähköinen immuniteetin ominaisuudet
Optinen kuitu käyttää signaalien lähettämistä signaalien dielektristä aaltojohtorakennetta, joka välttää pohjimmiltaan sähkömagneettiset häiriöt (EMI) ja radiotaajuushäiriöt (RFI), joita kuparikaapelit kohtaavat. Tämä ominaisuus tekee siitä korvaamattoman johdotukseen vahvoissa sähkömagneettisissa ympäristöissä, kuten korkeajänniteasteissa (suurempi tai yhtä suuret kuin 500 kV) ja lääketieteelliset MRI-laitteiden huoneet.
5.Transmission -turvamekanismi
Tietovuoto on optisen kuitujärjestelmän riski pääasiassa lopetuslaitteissa. Lähetyksen aikana ei ole sähkömagneettista säteilyä. OTDR -tekniikka voi seurata optisen menetyksen poikkeavuutta 0. 01DB tasolla reaaliajassa. NIST SP 800-53 -standardin mukaan optisen kuitukanavan fyysinen kerrosturva saavuttaa luokan III suojaustason, joka ylittää huomattavasti luokan I tason kuparikaapelin.
Tyypit viestintäkuitukaapeli
Kuitutyyppejä on 2, yhden moodin ja multimoodin. Yhden moodin optinen kuitu on pienempi ytimen halkaisijalla (8. 3-10 mikronit) ja sillä on etuja kaistanleveydessä ja tavoittamisessa pidemmille etäisyyksille, kun taas monimuotoiset optiset kuidut ovat suurempia ytimen halkaisijoita (50 mikronia tai suurempi) ja ne tukevat helposti Enterprise and Data Center Networks -tapahtumaa vaaditaan.
Optista kuitutekniikkaa käytetään nykyään monin tavoin. Sitä käytetään ääni- ja videosignaalien lähettämiseen, tietokonetietojen kuljettamiseen ja tietojen lähettämiseen pitkien matkojen kautta.
Optisia kuituja käytetään endoskooppien valmistukseen, jotka antavat lääkäreille mahdollisuuden katsella ihmiskehon sisällä ja suorittaa leikkaus ilman invasiivisia skalpelin toimenpiteitä. Suuret ydinkuidut voivat kuljettaa laserenergiaa tatuointien poistamisen helpottamiseksi, historiallisten monumenttien puhdistuksen ja laserohjattujen puolustusjärjestelmien virran puhdistamisen.
Hajautettu kuituoptinen tunnistus (DFO) mahdollistaa optisen kuidun koko pituuden tunnistamisen laitteena. Rakenteet, kuten polttoaineputket, sillat ja ilma -alusten siivet, voivat upotettuja optisia kuituja sellaisten parametrien havaitsemiseksi, kuten rasitus, lämpötila tai ääni ja auttavat varmistamaan niiden rakenteellisen eheyden.