Principen för fiberoptisk transmissionskommunikation uppnås baserat på den totala reflektionen av optiska signaler inuti fiberoptiken.
Principen bakom det är att på grund av ljusets olika utbredningshastigheter i olika ämnen, när ljus riktas från ett ämne till ett annat, uppstår brytning och reflektion i gränsytan mellan de två ämnena. Dessutom varierar vinkeln för brytt ljus med vinkeln för infallande ljus. När vinkeln för infallande ljus når eller överstiger en viss vinkel försvinner det brutna ljuset och allt infallande ljus reflekteras tillbaka, vilket kallas total reflektion av ljus.
Så vad är strukturen för optiska fibrer för att säkerställa total reflektion av optiska signaler, och kan alla optiska signaler reflekteras fullt ut? Låt oss lära oss om strukturen och typerna av optiska fibrer.
Fiberoptisk struktur och typer
Fiberoptisk struktur: Fiberoptiska nakna fibrer är vanligtvis uppdelade i tre lager: en central glaskärna med högt brytningsindex (kärndiameter i allmänhet 50 eller 62,5 μm), med en kiselglasbeklädnad med lågt brytningsindex i mitten (vanligtvis med en diameter på 125 μm) Det yttersta skiktet är beläggningsskiktet som används för förstärkning.
N.A.: Ljuset som faller in på fiberändytan kan inte överföras helt av fibern, endast det infallande ljuset inom ett visst vinkelområde kan överföras. Denna vinkel kallas den optiska fiberns numeriska öppning. En större numerisk öppning av optiska fibrer är fördelaktigt för fiberdockning. Den numeriska öppningen för optiska fibrer som tillverkas av olika tillverkare varierar.
Typer av optiska fibrer:
A. Enligt överföringssättet för ljus i optiska fibrer kan det delas in i enkelläges optiska fibrer och multimode optiska fibrer.
B.Delat med det optimala sändningsfrekvensfönstret: konventionell enkelmodsfiber och dispersionsskiftad enkelmodsfiber.
C. Enligt fördelningen av brytningsindex kan det delas in i optiska fibrer av mutationstyp och gradienttyp.
Vad är single-mode fiber och multi-mode fiber?
Mång-läge fiber:Den centrala glaskärnan är tjockare (50 eller 62,5) μm) Den kan sända flera ljuslägen. Men dess intermodala spridning är relativt stor, vilket begränsar frekvensen för sändning av digitala signaler och blir allvarligare med ökande avstånd. Till exempel har en 600MB/KM fiber endast en bandbredd på 300MB vid 2KM. Därför är avståndet för multi-mode fiberoptisk transmission relativt nära, vanligtvis bara några kilometer.
Enda-läge optisk fiber:Den centrala glaskärnan är relativt tunn (kärndiametern är i allmänhet 9 eller 10) μ m) Endast ett ljussätt kan sändas ut. Därför är dess intermodala spridning liten och lämplig för fjärrkommunikation, men dess kromatiska spridning spelar en stor roll. Därför har singelmodsfibrer höga krav på ljuskällans spektrala bredd och stabilitet, det vill säga att spektralbredden ska vara smal och stabiliteten ska vara god.
Vad är konventionella singelmodsfibrer och dispersionsskiftade singelmodsfibrer?
Konventionell typ:Fiberoptiktillverkare optimerar överföringsfrekvensen för optiska fibrer på en enda våglängd av ljus, såsom 1300nm.
Dispersionsförskjutningstyp:Tillverkare av fiberoptik optimerar överföringsfrekvensen för optiska fibrer till två våglängder av ljus, såsom 1300nm och 1550nm.
Vad är optiska fibrer av mutationstyp och gradienttyp?
Mutant typ:Brytningsindexet från den optiska fiberns centrala kärna till glasbeklädnaden är abrupt. Den har låg kostnad och hög spridning mellan olika lägen. Lämplig för låghastighetskommunikation på korta avstånd, såsom industriell styrning. Men på grund av den lilla intermodala dispersionen antar singelmodsfibrer alla en mutationstyp.
Fiber av gradienttyp:Brytningsindexet från fiberns centrala kärna till glasbeklädnaden minskar gradvis, vilket tillåter höglägesljus att fortplanta sig på ett sinusformigt sätt, vilket minskar spridningen mellan moden, ökar fiberbandbredden och ökar överföringsavståndet. Kostnaden är dock relativt hög. Nuförtiden är multimodfibrer mestadels fibrer av gradienttyp.
Så varför väljer vi fiberoptisk överföring istället för kabelöverföring? Låt oss prata om fördelarna med fiberoptik:
- Passbandet för optiska fibrer är mycket brett. Teoretiskt kan den nå 3 miljarder megahertz.
- Icke-reläsektionen är flera tiotal till över 100 kilometer lång, och koppartråden är bara några hundra meter lång.
- Inte påverkad av elektromagnetiska fält och strålning.
- Lätt och liten i storleken. Till exempel kan 900 par tvinnade kablar med en diameter på 3 tum och en vikt på 8 ton/KM anslutas till 21 000 linjer. Och den optiska kabeln med en kommunikationsvolym tio gånger som har en diameter på 0,5 tum och en vikt på 450P/KM.
- Fiberoptisk kommunikation är inte elektrifierad och kan användas säkert på brandfarliga och explosiva platser.
- Brett utbud av omgivningstemperaturer för användning.
- Kemisk korrosionsbeständighet och lång livslängd.