Принцип передачи данных по оптоволокну основан на полном отражении оптических сигналов внутри оптоволокна.
Принцип, лежащий в основе этого, заключается в том, что из-за различных скоростей распространения света в различных веществах, когда свет направляется из одного вещества в другое, на границе между двумя веществами происходят преломление и отражение. Более того, угол преломленного света меняется в зависимости от угла падающего света. Когда угол падающего света достигает или превышает определенный угол, преломленный свет исчезает, а весь падающий свет отражается обратно, что называется полным отражением света.
Так какова же структура оптических волокон, обеспечивающая полное отражение оптических сигналов, и могут ли все оптические сигналы быть полностью отражены? Давайте узнаем о структуре и типах оптических волокон.
Структура и типы оптоволокна
Структура оптоволокна: Волоконно-оптические волокна без оболочки обычно делятся на три слоя: центральный стеклянный сердечник с высоким показателем преломления (диаметр сердечника обычно составляет 50 или 62,5 мкм) с оболочкой из кремниевого стекла с низким показателем преломления в середине (обычно диаметром 125 мкм). Самый внешний слой — это слой покрытия, используемый для армирования.
N.A.: Свет, падающий на торец волокна, не может быть передан волокном полностью, может быть передан только падающий свет в определенном диапазоне углов. Этот угол называется числовой апертурой оптического волокна. Большая числовая апертура оптических волокон выгодна для стыковки волокон. Числовая апертура оптических волокон, производимых разными производителями, различается.
Типы оптических волокон:
A. В зависимости от способа передачи света в оптических волокнах их можно разделить на одномодовые оптические волокна и многомодовые оптические волокна.
B. Разделенные по оптимальному частотному окну передачи: обычное одномодовое волокно и одномодовое волокно со смещенной дисперсией.
C.По распределению показателя преломления оптические волокна можно разделить на мутационные и градиентные.
Что такое одномодовое волокно и многомодовое волокно??
Мульти-режим волокна:Центральный стеклянный сердечник толще (50 или 62,5) мкм. Он может передавать несколько мод света. Но его интермодовая дисперсия относительно велика, что ограничивает частоту передачи цифровых сигналов и становится более серьезной с увеличением расстояния. Например, волокно 600 МБ/КМ имеет полосу пропускания всего 300 МБ на 2 км. Поэтому расстояние для многомодовой волоконно-оптической передачи относительно близко, обычно всего несколько километров.
Одинокий-режим оптического волокна:Центральная стеклянная сердцевина относительно тонкая (диаметр сердцевины обычно составляет 9 или 10) мкм). Может передаваться только одна мода света. Поэтому ее интермодовая дисперсия мала и подходит для удаленной связи, но ее хроматическая дисперсия играет главную роль. Поэтому к одномодовым волокнам предъявляются высокие требования к спектральной ширине и стабильности источника света, то есть спектральная ширина должна быть узкой, а стабильность должна быть хорошей.
Что такое обычные одномодовые волокна и одномодовые волокна со смещенной дисперсией??
Обычный тип:Производители оптоволокна оптимизируют частоту передачи оптических волокон на одной длине волны света, например, 1300 нм.
Тип смещения дисперсии:Производители оптоволокна оптимизируют частоту передачи оптических волокон для двух длин волн света, например, 1300 нм и 1550 нм.
Что такое оптические волокна мутационного и градиентного типов??
Тип мутанта:Показатель преломления от центральной сердцевины оптического волокна до стеклянной оболочки резкий. Он имеет низкую стоимость и высокую межмодовую дисперсию. Подходит для низкоскоростной связи на короткие расстояния, например, для промышленного управления. Однако из-за небольшой межмодовой дисперсии все одномодовые волокна принимают мутационный тип.
Волокно градиентного типа:Показатель преломления от центральной сердцевины волокна до стеклянной оболочки постепенно уменьшается, что позволяет высокомодовому свету распространяться синусоидально, уменьшая межмодовую дисперсию, увеличивая пропускную способность волокна и увеличивая расстояние передачи. Однако стоимость относительно высока. В настоящее время многомодовые волокна в основном являются волокнами градиентного типа.
Итак,почему мы выбираем оптоволоконную передачу вместо кабельной? Давайте поговорим о преимуществах оптоволокна:
- Полоса пропускания оптических волокон очень широка. Теоретически она может достигать 3 миллиардов мегагерц.
- Длина нерелейного участка составляет от нескольких десятков до более 100 километров, а длина медного провода — всего несколько сотен метров.
- Не подвержен влиянию электромагнитных полей и радиации.
- Легкий и небольшой по размеру. Например, 900 пар витых пар с диаметром 3 дюйма и весом 8 тонн/км могут соединить до 21000 линий. А оптический кабель с объемом связи в десять раз больше имеет диаметр 0,5 дюйма и вес 450P/км.
- Волоконно-оптическая связь не электрифицирована и может безопасно использоваться в пожароопасных и взрывоопасных местах.
- Широкий диапазон температур окружающей среды для использования.
- Устойчивость к химической коррозии и длительный срок службы.