Fibră optică linie de comunicație (LOI) sunt un sistem pentru transmiterea semnalelor luminoase cu microunde banda de frecvență. Acest tip de link-uri este considerată ca fiind cea mai promițătoare. Avantajele legăturilor bazate pe fibră optică sunt pierderi mici, lățime de bandă mare, greutate redusă și dimensiuni compacte, economiile de metale neferoase, grad ridicat de protecție împotriva interferențelor externe și reciprocă.
line-fibră optică de transmisie de date format din trei componente principale: sursa de lumină, purtătorul pe care se propagă lumina de semnal și un receptor de semnal.
Elementul principal al cablului optic este o fibră optică (waveguide optic) format într-o formă cilindrică subțire a fibrei de sticlă, prin care se transmit semnale luminoase.
Fibra optică are o structură dublu strat compus dintr-un miez și placare cu diferiți indici de refracție n1 și respectiv n2. Miezul servește pentru a transmite energie electromagnetică. Scopul shell - crearea condițiilor de reflexie totală la interfața „core-shell“ și o protecție contra interferenței luminii din mediul înconjurător.
Principiul de funcționare se bazează pe fibră optică, folosind procesele de reflexie și refracție a undei optice la interfața dintre două medii cu proprietăți optice diferite (indici de refracție).
Atunci când fasciculul cade pe interfața a două medii, în general, apar refractate și reflectate valuri. unghiul de incidență # 966; n este întotdeauna egal cu unghiul de reflexie # 966; Neg. unghiul de refracție # 966, etc asociate cu unghiul de incidență a următoarei relații:
unde n1 și n2 sunt indicii de refracție ai celor două medii.
În cazul în care n1> n2. apoi rezultă din formula care # 966; etc> # 966; n (figura 1.1.). Deoarece unghiul de incidență pe granița a două medii de mai dens, se poate ajunge la o stare în care raza refractată va aluneca de-a lungul frontierei dintre mass-media, fără tranziție într-un mediu optic mai puțin dens.
Unghiul de incidență la care se observă acest efect se numește unghiul de limitare de reflexie internă totală. Pentru toate unghiurile de incidență care depășește limita, fasciculul nu depășește limita dintre două medii. Acest fenomen se numește reflexie internă totală, și a pus bazele pentru transmiterea de radiații optice în fibra.
Fibrele de bază sunt compuse în general din cuarț, iar plicul poate fi un polimer sau cuarț. Prima se numește o fibră de cuarț cuarț, cuarț și al doilea polimer (compusul cu siliciu organic). Pe baza caracteristicilor fizice și optice ale primului exemplu de realizare preferat. sticlă de cuarț are un indice de refracție de 1,46.
În afara fibrei este un strat de protecție pentru prevenirea acesteia de influențele mecanice.
Distinge monomod (figura din mijloc) și multimod (superioară și valoarea inferioară) de fibre optice (Fig.1.2) [1]. Conceptul de „moda“ descrie modul de propagare a razelor de lumină în miezul interior al cablului.
O fibră optică monomod are un diametru un miez
5 ... 10 m. În acest caz, practic, toate razele de lumină propagată de-a lungul axei de fibre optice nu este reflectată de conductorul exterior. Lățimea de bandă a cablului de până la sute de gigahertzi per kilometru. Procesul tehnologic de fabricație este complicată, ceea ce face destul de scump. Mai mult decât atât, într-un astfel de diametru mic din fibre este dificil de a direcționa fasciculul de lumină fără pierderi de energie. Cu o creștere în diametru miez de fibră, există mai multe căi posibile (modurile) de propagare radiație.
Cablul multimod este utilizat pentru miezuri interioare de diametru mai mare, care este mai ușor de fabricat punct de vedere tehnologic. două standarde mai comune Cablul multimod definit: 62.5 / 125 50/125 microni și microni, 125 de microni în care: - diametrul conductorului exterior. Cablurile multimode în conductorul interior, în același timp, există unele raze de lumină reflectate de conductorul exterior la unghiuri diferite. Unghiul de reflexie este numit fascicul de moda. În fibra multimod cu o schimbare lină a indicelui de refracție al fiecărui mod de moduri de propagare este complexă. Cablurile multimod au o lățime de bandă mai îngustă - 500-800 MHz / km. Îngustarea banda se produce din cauza pierderilor de energie luminoasă în reflecții și interferențe datorită razelor de moduri diferite.
La rândul său, fibrele multimod se realizează în trepte și cu gradient. În etapa a miezului fibrei indicele de refracție este constantă, și există o creștere bruscă a densității optice la interfața dintre miez - shell. În gradientul indicelui de refracție cu miez de fibre scade continuu, de la centru spre periferie, și o varietate de raze le propagă într-o cale de serpentine.
Linii de fibră optică lățime de bandă. La transmiterea datelor cu peste un semnal de legătură de fibră optică în mod tipic este convertit de la optic la electric, apoi transmis prin fibră optică sub formă de lumină și la sfârșitul legăturii este convertit înapoi într-un semnal electric. Astăzi limita de lățime de bandă în 10Gb / s este cauzată de imposibilitatea de a converti electrice la semnal optic și vice-versa.
O fibră optică din sticlă, care, la rândul său, se face din nisip - un material ieftin disponibil în cantități nelimitate.
Atenuarea intensității luminii prin care trece prin sticla depinde de lungimea de undă. În sistemele de telecomunicații folosind gama de lungimi de undă trei: 0,85, 1,30, 1,55 microni. Cele două din urmă au caracteristici de atenuare bune (mai puțin de 5% pierdere pe kilometru). Gama de 0,85 microni are o atenuare mai mare, dar pentru această lungime de undă surse de lumina (lasere) și electronică pot fi realizate din același material (galiu arseniura).
Link-ul de lățime de bandă sau de fibre de lățime de bandă este dependentă de mai mulți factori. Practic acest lucru:
• lățimea de bandă (lungimea față / cutoff puls de lumină) Convertorul-electron optic la linia de intrare;
• lungime de undă și lățimea liniei spectrală a emițătorului optic;
• tipul și proprietățile fibrei optice utilizate;
• convertor de lățime de bandă opto-electronic, pe linia de ieșire.
Ca un semnal electric într-o convertoare optice sunt acum, folosind LED-uri și diode laser.
naștere-toamna timp a emisiei de lumină din LED-urile 1 ... 20 ns, în timp ce diode laser - 0,5 ... 2 ns.
Mai multe diferente semnificative in caracteristicile spectrale ale emițătorii. Lățimea Spectrum: Fig. 3.1, și - LED-urile de la nivelul de 0,5 din 30 ... 50 nm; b - laser diode 0.1. 2 nm; în - laserul cu un singur mod de 0,1 ... 0,4 nm.
Principalul factor care limitează capacitatea de dispersie opto-fibre este de la linii lungi mari.
Dispersia - de data aceasta dispersia componentelor spectrale de semnal și optice ale modului de înmulțire a lungul unei fibre optice. Aceasta conduce la faptul că propagarea puterii semnalului legăturii este diminuat în timp. Durata semnalului este crescut, iar amplitudinea scade.
„Intermode“ variance componentă explicată prin faptul că semnalul de lumină care intră în linia propagates de-a lungul fibrei în diferite moduri (modurile) și timpul său de propagare a lungul acestor căi este diferită (Fig. 1.4).
Valorile tipice pentru dispersia modală face fibra optică în trepte de 30 ... 50 ns / km, iar pentru fibra de gradient 2 ... 4 ns / km.
Fibra monomod există doar un singur mod de propagare a semnalului și componenta dispersiei modale este absentă. Firește, odată cu creșterea lungimii link a crește dispersie.
Componenta spectrală a dispersiei cauzată de dependența indicelui de refracție miez pe lungimea de undă de emisie, în special din lățimea spectrului de frecvențe de emisie. Odată cu scăderea lățimii liniei spectrale este redusă, iar componenta spectrală a dispersiei. Dispersia conduce la o extindere a duratei impulsului în timp ce trece prin fibra optică (până la un plafon) și scăderea lățimii de bandă liniei. Conform lățime de bandă de frecvență și intervalul de transmisie mai bune sunt monomodală, și cel mai rău - pasul multimode.
Valorile reale ale liniilor de comunicații prin fibră optică de lățime de bandă fibra single-mode este
4000 MHz / km. line E. Comunicare 100 km în lungime va avea o lățime de bandă
Transmisia Liniile de benzi peste fibra multimod are o valoare gradient de circa 500 ... 1500 MHz / km.
Costul de linii și componente monomodale este semnificativ mai mare decât costul de link-uri multimode.
legăturile electrice
Una dintre primele și este încă folosit în mod obișnuit prin cablu este o pereche de fire răsucite. Se compune din două fire de cupru izolate răsucite. Răsucirea reduce interacțiunea electromagnetică a mai multor perechi torsadate adiacente.
Cablu coaxial are un design asimetric și constă dintr-un miez de cupru interior si panglica. Este mai bine decât ecranată torsadate, și poate furniza transmisia de date la distanțe mai mari la viteze mai mari. Cablurile moderne au o lățime de bandă de aproximativ 1 GHz.
cabluri coaxiale cu o impedanță caracteristică de 50 ohmi descrise în standardul EIA / TIA-568:
„Gros“ cablu coaxial și RG-8, RG-11 are o impedanță de 50 ohmi și un diametru exterior de 0,5 inci; diametru conductor interior de 2,17 mm oferă caracteristici mecanice și electrice bune.
"Thin" cablu coaxial (RG-58 / U, RG-58 A / U și RG-58 C / U) are un conductor interior, cu un diametru de 0,89 mm, ceea ce mărește flexibilitatea și simplifică asamblarea. Atenuarea în cablurile de acest tip este mai mare decât în „gros“, prin urmare, este necesar să se reducă lungimea cablului pentru a obține aceeași amortizare în segmentul.
RG-59 Cablu de televiziune cu impedanța caracteristică de 75 ohmi este utilizat pe scară largă în televiziune prin cablu.