Πώς λειτουργούν πραγματικά τα καλώδια των οπτικών οπτικών ινών;
Στα πιο βασικά του, ένα καλώδιο οπτικών ινών επικοινωνίας αποτελείται από γυάλινες κλώνες, όπως τα σπειρώματα, για τη διάμετρο των ανθρώπινων μαλλιών, καθένα από τα οποία μπορεί να μεταδίδει μηνύματα που διαμορφώνονται σε φωτεινά κύματα με την ταχύτητα του φωτός. Προσφέρουν μεγαλύτερο εύρος ζώνης από το καλώδιο καλωδίου χαλκού και έχουν γίνει η επιλογή go-to για να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις της ηλικίας του Διαδικτύου, όπου μεγάλες ποσότητες δεδομένων (π.χ. εφαρμογές ροής) πρέπει να διανέμονται σε χιλιάδες συνδρομητές, μίλια μακριά και στιγμιαία. Τα καλώδια οπτικών ινών δεν βρίσκονται μόνο στα συστήματα επικοινωνίας, χρησιμοποιούνται επίσης σε βιομηχανικά δίκτυα, ανίχνευση και εφαρμογές αεροηλεκτρονικής.
Το πρώτο βήμα για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των οπτικών ινών είναι να καταλάβετε τι συμβαίνει όταν στέλνετε φως μέσω του αέρα ή του νερού. Το φως ταξιδεύει ως κύμα. Όταν περνάει από τον αέρα, το κύμα χάνει κάποια ενέργεια και γίνεται πιο απλωμένη. Το αποτέλεσμα είναι ότι η δέσμη φωτός γίνεται ευρύτερη και λιγότερο έντονη. Αυτή η απώλεια έντασης ονομάζεται εξασθένηση.
Όταν το φως εισέρχεται στο νερό, ωστόσο, δεν χάνει καμία ενέργεια. Αντ 'αυτού, κάμπτεται γύρω από τα μόρια του νερού, διευκολύνοντας το φως να περάσει. Το νερό επίσης επιβραδύνει την ταχύτητα του φωτός με συντελεστή 1/v2 όπου V είναι η ταχύτητα του φωτός στο νερό. Αυτό σημαίνει ότι το φως που ταξιδεύει μέσα από το νερό θα ταξιδέψει μακρύτερα από ό, τι αν ταξιδεύει στον αέρα. Οι οπτικές ίνες χρησιμοποιούν αυτές τις αρχές για να μεταφέρουν δεδομένα από το ένα σημείο στο άλλο.
Οι περισσότερες οπτικές ίνες που χρησιμοποιούνται σήμερα αποτελούνται από γυάλινες σκέλη (ο πυρήνας) από καθαρό πυρίτιο που περιβάλλεται από υλικό επένδυσης από ντοπατένιου πυριτίου. Ο πυρήνας είναι τόσο μικρός που μόνο μία ακτίνα φωτός σε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος μπορεί να ταξιδέψει μέχρι το τέλος. Αυτές ονομάζονται ίνες μονής λειτουργίας. Σε αυτό το σχέδιο, το στρώμα επένδυσης έχει χαμηλότερο δείκτη διάθλασης και ενεργεί σαν καθρέφτης για να διατηρήσει τη λειτουργία μέσα στον πυρήνα. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως συνολική εσωτερική αντανάκλαση.
Η απόδοση των οπτικών ινών εξαρτάται από το πόσο καλά μπορούν να μεταδώσουν το φως. Ένας τρόπος μέτρησης αυτού είναι η μέτρηση της απώλειας επιστροφής (που ονομάζεται επίσης απώλεια εισαγωγής) της ίνας. Η απώλεια επιστροφής ορίζεται ως η αναλογία μεταξύ της ισχύος προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός και της ισχύος προς την αντίθετη κατεύθυνση. Εάν η απώλεια επιστροφής είναι υψηλή, θα χαθεί περισσότερο φως όταν ταξιδεύετε μέσα από την ίνα απ 'ό, τι εάν η απώλεια επιστροφής ήταν χαμηλή.
Πλεονεκτήματα καλωδίων οπτικών ινών
Οι οπτικές ίνες έχουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι παραδοσιακών καλωδίων χαλκού:
1.Ultra-High-Speed Transmission Performance
Τα οπτικά μέσα ινών μεταδίδουν σήματα μέσω παλμών φωτονίων και ο ρυθμός μετάδοσης του μπορεί να φτάσει χιλιάδες φορές από εκείνη των καλωδίων χαλκού (συνήθως 100+ Gbps), το οποίο είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για σενάρια εφαρμογής με αυστηρές απαιτήσεις σε πραγματικό χρόνο, όπως οι υπηρεσίες μετάδοσης μέσων 4K/8K. Η οπτική ίνα ενός τρόπου λειτουργίας έχει επιτύχει ένα ρυθμό μετάδοσης 1 σε εργαστηριακά περιβάλλοντα.
2.Ultra-Large Bandwidth χωρητικότητα
Χάρη στην ώριμη εφαρμογή της τεχνολογίας πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (WDM), μια ενιαία οπτική ίνα μπορεί να μεταφέρει ταυτόχρονα οπτικά σήματα διαφορετικών μηκών κύματος όπως C-Band (1530-1565 nm) και L-band (1565-1625 nm). Μέσω της τεχνολογίας πολυπλεξίας διαίρεσης πυκνού μήκους κύματος (DWDM), μπορούν να επιτευχθούν περισσότερα από 96 κανάλια παράλληλης μετάδοσης μονής ίνας, θεωρητικά φτάνοντας σε εκατοντάδες χωρητικότητα εύρους ζώνης σε επίπεδο TBPS.
3.Ultra-Low Loss Losts Χαρακτηριστικά
Η οπτική ίνα χαλαζία έχει συντελεστή εξασθένησης 0. 2dB/km στο παράθυρο 1550Nm. Με την τεχνολογία ενισχυτή ινών με πρόσκρουση (EDFA), μπορεί να επιτύχει μια απόσταση μετάδοσης χωρίς ρελέ άνω των 100km. Σε σύγκριση, η απώλεια του καλωδίου χαλκού Cat6a είναι 21,3dB ανά 100 μέτρα στα 100MHz.
4. Ηλεκτρομαγνητικά χαρακτηριστικά ανοσίας
Η οπτική ίνα χρησιμοποιεί δομή διηλεκτρικού κυματοδηγού Sio₂ για τη μετάδοση σημάτων, τα οποία αποφεύγουν θεμελιωδώς την ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή (EMI) και τα προβλήματα παρεμβολής ραδιοσυχνότητας (RFI) που αντιμετωπίζουν τα καλώδια χαλκού. Αυτό το χαρακτηριστικό το καθιστά αναντικατάστατο για την καλωδίωση σε ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά περιβάλλοντα, όπως υποσταθμοί υψηλής τάσης (μεγαλύτεροι ή ίσοι με 500KV) και ιατρικές αίθουσες εξοπλισμού MRI.
5. Μηχανισμός ασφαλείας μετάδοσης
Ο κίνδυνος διαρροής πληροφοριών του συστήματος οπτικών ινών υπάρχει κυρίως στον εξοπλισμό τερματισμού. Δεν υπάρχει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία κατά τη διάρκεια της μετάδοσης. Η τεχνολογία OTDR μπορεί να παρακολουθεί την ανωμαλία της οπτικής απώλειας στο επίπεδο 0. 01dB σε πραγματικό χρόνο. Σύμφωνα με το πρότυπο NIST SP 800-53, η ασφάλεια φυσικού στρώματος του καναλιού οπτικών ινών φτάνει στο επίπεδο προστασίας της κατηγορίας III, το οποίο υπερβαίνει κατά πολύ το επίπεδο χαλκού κατηγορίας Ι.
Τύποι καλωδίων οπτικών ινών επικοινωνίας
Υπάρχουν 2 βασικοί τύποι ινών, μονής λειτουργίας και πολλαπλών κώδικα. Η οπτική ίνα μιας λειτουργίας είναι μικρότερη σε διάμετρο πυρήνα (8. 3-10 microns) και κρατά τις προϋποθέσεις από την άποψη του εύρους ζώνης και την προσέγγιση για μεγαλύτερες αποστάσεις, ενώ οι οπτικές ίνες πολλαπλών κωδικών έχουν μεγαλύτερες διαμέτρους πυρήνα (50 microns ή μεγαλύτερα) και υποστηρίζουν εύκολα τις περισσότερες αποστάσεις που απαιτούνται σε δίκτυα των εταιρειών και των δεδομένων, με κόστος συνήθως λιγότερο από τις μεμονωμένες εγκαταστάσεις.
Η τεχνολογία οπτικών ινών χρησιμοποιείται με πολλούς τρόπους σήμερα. Χρησιμοποιείται για τη μετάδοση σήματος φωνής και βίντεο, τη μεταφορά δεδομένων υπολογιστή και για την αποστολή πληροφοριών σε μεγάλες αποστάσεις.
Οι οπτικές ίνες χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ενδοσκοπίων που επιτρέπουν στους γιατρούς να βλέπουν μέσα στο ανθρώπινο σώμα και να εκτελούν χειρουργική επέμβαση χωρίς να χρειάζεται διεισδυτικές διαδικασίες του νυστέρι. Οι μεγάλες ίνες πυρήνα μπορούν να μεταφέρουν ενέργεια λέιζερ για να διευκολύνουν την απομάκρυνση των τατουάζ, τον καθαρισμό των ιστορικών μνημείων και την τροφοδοσία των αμυντικών συστημάτων που κατευθύνονται από λέιζερ.
Η κατανεμημένη ανίχνευση οπτικών ινών (DFOS) επιτρέπει τη χρήση ολόκληρου του μήκους μιας οπτικής ίνας ως συσκευή ανίχνευσης. Οι δομές όπως οι αγωγοί καυσίμων, οι γέφυρες και τα πτερύγια αεροσκαφών μπορούν να έχουν οπτικές ίνες ενσωματωμένες σε αυτές για να ανιχνεύσουν τέτοιες παραμέτρους όπως το στέλεχος, τη θερμοκρασία ή τον ήχο και να βοηθήσουν στη διασφάλιση της δομικής ακεραιότητάς τους.