Konesans

Kab fib optik yo pote enfòmasyon lè yo voye siyal limyè sou fil ultra-mens vè oswa fib plastik, ki bay vitès, kapasite, ak ranje transmisyon siyifikativman pi gwo konpare ak fil elektrik kwiv tradisyonèl yo. Konstwi ak twa kouch kle - yon nwayo enteryè, yon kouvèti ki antoure, ak yon kouch pwoteksyon ekstèn - kab sa yo sèvi kòm kolòn vètebral rezo bande modèn, enfrastrikti telecom, ak sistèm kominikasyon endistriyèl. Konprannki jan fib optik travayka ede anpil rezoud kèk pwoblèm difisil.

Ki sa ki fib optik

Fib optikse yon kondiktè kominikasyon ki sèvi ak limyè kòm transpòtè enfòmasyon li yo ak vè oswa plastik kòm mwayen transmisyon li yo. Pwosesis debaz la ap travay jan sa a: siyal elektrik yo konvèti nan pulsasyon limyè, transmèt nan gwo vitès nan fil trè mens vè, ak Lè sa a, konvèti tounen nan siyal elektrik nan fen k ap resevwa a. Yon fib kominikasyon estanda gen yon dyamèt apeprè 125 mikro - apeprè menm jan ak yon cheve imen. Malgre seksyon transvèsal-enkstrèmeman mens sa a, enteryè a gen yon estrikti konsantrik ak presizyon milti-kouch, ak chak kouch sèvi yon fonksyon endepandan.

Li enpòtan pou fè distenksyon ant fib optik ak kab fib optik. Akab fib optikse yon asanble kab konplè ki loje youn oswa plis fib optik ansanm ak manm fòs ak jakèt pwoteksyon, ki fèt pou transmèt done kòm pulsasyon limyè sou distans ki long.

Kat -Kouch Estrikti Fizik Fib Optik Kab la

Pou konprannkisa yon kab fibre optique fèt, ann gade pi pre kat kouch presizyon-li yo ki fèt soti anndan deyò.

Nwayo

Sitiye nan sant la anpil, nwayo a gen yon dyamèt ki sòti nan 8 a 62.5 mikro epi li sèvi kòm kanal aktyèl la nan ki siyal limyè vwayaje. Nwayo a fèt ak diyoksid Silisyòm (SiO₂) pite (SiO₂) ki dope ak tras kantite germanyòm (Ge) pou ogmante endèks refraktif li. Pite nwayo a dirèkteman detèmine distans transmisyon siyal ak nivo pèt - kominikasyon-fib klas mande pou pite vè 99.99% oswa pi wo.

Cladding

LaFib optik revètman kabantoure nwayo a ak yon dyamèt inifòm 125 mikromèt. Li se tou te fè nan diyoksid Silisyòm, men ak yon fòmil dopan diferan ki ba li yon endèks refraktif yon ti kras pi ba pase nwayo a. Diferans endèks refraktif sa a se kondisyon fizik ki pèmèt transmisyon siyal limyè - san li, limyè ta tou senpleman koule soti nan fib la.

Kouch (tanpon)

Youn oswa de kouch akrilat UV-gerikouchyo aplike sou CLADDING a, yo pote dyamèt fib total la nan 250 mikromèt. Kouch la pwoteje glas la kont mikrobending, grate, ak entrizyon imidite. Degradasyon kouch se youn nan kòz prensipal yo nan n bès pèfòmans nan fib apre itilizasyon alontèm -.

Jacket

Estrikti pwoteksyon ki pi eksteryè a anjeneral fèt ak polyethylene (PE) oswa klori polyvinyl (PVC), ak kèk aplikasyon espesyalize lè l sèvi avèk materyèl Low Smoke Zero Halogen (LSZH). Jakèt la ka gen ladan tou fib aramid (Kevlar), fil asye, oswa baton plastik ranfòsman vèr (FRP) kòm manm fòs pou reziste tension, konpresyon, ak koube pandan enstalasyon.

Ansanm, kat kouch sa yo - segondè-nwayo silica pite, kouvèti silica dope, kouch akrilat, ak jakèt polymère - fè esansyèl la.materyèl fib optikyo jwenn nan chak kab kominikasyon-.

Nan deplwaman aktyèl yo, plizyè douzèn a dè milye de fib optik yo mete ansanm nan yon kab optik. Kab optik ak fib optik yo se de konsèp diferan: fib se mwayen transmisyon an; kab se pwodwi konplè ki gen ladan fib, manm fòs, ak jakèt pwoteksyon.

Ki jan fib optik kab travay

Refleksyon Entèn Total

Prensip fondamantal la dèyèki jan fib optik kab transmèt done yose Refleksyon Entèn Total (TIR). Lè limyè vwayaje soti nan yon mwayen ki gen yon endèks refraktif ki pi wo nan youn ki gen yon endèks refraktif pi ba, ak ang ensidans lan depase ang kritik la, limyè a reflete 100% tounen nan pi wo -bò endèks la olye ke pase nan koòdone la. Fib optik eksplwate egzakteman prensip sa a: endèks refraktif nwayo a (apeprè 1.467) pi wo pase rvetman an (apeprè 1.460), kidonk siyal limyè yo kontinyèlman rebondi sou koòdone nwayo a-kladding nan ang ki pa fon, pwopaje sou fib la.

Yon paramèt kle isit la se Ouverture nimerik (NA). NA dekri ranje maksimòm ang lan sou ki fib la ka aksepte limyè fèk ap rantre, detèmine pa diferans nan endèks refraktif ant nwayo ak CLADDING. Yon NA ki pi gwo bay pi gwo tolerans kouple, sa ki fè li pi fasil aliman ak yon sous limyè, men tou, ogmante dispèsyon ak degrade bon jan kalite siyal. Sa a se youn nan konpwomi prensipal yo-nan konsepsyon fib.

Konplete lyen kominikasyon optik la

Pou konprannki jan fib optik kab travaynan yon sistèm reyèl-monde, nou bezwen gade twa etap debaz yo nan yonkominikasyon fib optiklyen.

Transmetè:Siyal elektrik yo premye kode nan yon sekans batman kè dijital (0s ak 1s), Lè sa a, yon sous limyè konvèti yo nan pulsasyon optik. Gen de kalite sous limyè: dyod lazè (LD) ak limyè -dyod emisyon (LED). Dyòd lazè ofri pi gwo pouvwa pwodiksyon, pi etwat lajè espèk, ak vitès modulasyon pi rapid, sa ki fè yo apwopriye pou senaryo long-distans, gwo-. Diriy yo koute pi ba -men yo gen pi laj lajè espèk, apwopriye pou aplikasyon pou distans kout-.

Fib (segman transmisyon):Yon fwa pulsasyon optik antre nan fib la, yo pwopaje sou nwayo a. Nan transmisyon long-distans, anplifikatè optik yo mete nan entèval regilye pou konpanse pou atenuasyon siyal. Multiplexing modèn divizyon longèdonn dans (DWDM) teknoloji fib optikka pote ansanm 80 a 160 chanèl longèdonn diferan nan yon sèl fib, chak poukont yo pote done, sa ki pèmèt yon sèl -kapasite fib nan terabit yo-pou chak-dezyèm nivo.

Reseptè:Yon fotodetektè (tipikman yon fotodyode PIN oswa fotodyode lavalas, APD) konvèti batman optik resevwa yo tounen nan siyal elektrik, ki Lè sa a, retabli nan done orijinal yo atravè rekiperasyon revèy ak sikui desizyon.

Atenuasyon siyal

Transmisyon limyè nan fib se pa yon pwosesis lossless. Atenuasyon siyal se kontrent debaz la nankominikasyon fib optikkonsepsyon sistèm.

Atenuasyon soti nan twa sous prensipal. Premye a se absòpsyon materyèl - iyon idroksil rezidyèl (OH⁻) nan glas la kreye pik absòpsyon nan longèdonn espesifik (apeprè 1383 nm), ki se poukisa fib kominikasyon modèn yo itilize prensipalman 1310 nm ak 1550 nm fenèt ki ba -. Dezyèm lan se Rayleigh gaye - entèraksyon ant iregilarite limyè ak mikwoskopik dansite nan glas la lakòz pèt gaye, mekanis pèt dominan nan longèdonn ki pi kout. Twazyèm lan se pèdi koube - reyon pliye fib ki twò piti lakòz siyal limyè koule soti nan nwayo a.

Pou referans, aktyèl endikap G.652D mòd sèl -fib la gen yon diminisyon tipik nan 0.35 dB / km nan 1310 nm ak 0.20 dB / km nan 1550 nm. Sa vle di ke nan 1550 nm, pouvwa siyal desann nan 1% nan nivo orijinal li apre vwayaje 100 km. Kòm yon rezilta, liy long-twòk yo mande pou anplifikatè optik chak 80 a 100 km pou rejenerasyon siyal.

Kalite kab fib optik:Single-Mòd vs. Multi-Mòd

Fib optik yo klase nan de gwo kategori ki baze sou kantite mòd transmisyon. Sa yokalite kab fib optikdiferan fondamantalman nan paramèt fizik, espesifikasyon pèfòmans, ak aplikasyon apwopriye.

Single -Mode Fibre (SMF)

Fib mòd sèl -gen yon dyamèt nwayo 8 a 10 mikro epi li pèmèt sèlman yon mòd fondamantal (LP01) pwopaje. Lè yo elimine dispèsyon entèmodal, yon sèl-mòd fib reyalize yon pwodi lajè-distans ki depase byen lwen fib milti{-mòd, sa ki fè li chwa estanda pou kominikasyon mwayen- ak long-.

Longèdonn fonksyònman tipik yo se 1310 nm ak 1550 nm, lè l sèvi avèk Distribiye Feedback Lazè Dyòd (DFB-LD) kòm sous limyè. Distans transmisyon ka rive jwenn dè dizèn a dè santèn de kilomèt (extensible a dè milye de kilomèt ak anplifikatè optik). Kòd koulè jakèt ekstèn lan jòn.

Deziyasyon estanda endikap yo enkli ITU-T G.652 (estanda sèl-mòd), G.655 (ki pa {-zewo dispèsyon deplase), ak G.657 (pliye-ensansib, ki fèt pou deplwaman FTTH).

Multi-Mòd Fib (MMF)

Fib milti-mòd gen yon dyamèt nwayo 50 oswa 62.5 mikromèt, sa ki pèmèt dè santèn a dè milye demòd fib optikpou pwopaje an menm tan. Diferan mòd vwayaje nan diferan vitès, rive nan reseptè a nan diferan moman - yon fenomèn yo rele dispèsyon entèmodal - ki dirèkteman limite distans transmisyon fib milti-mòd ak lajè band.

Longèdonn fonksyònman tipik yo se 850 nm ak 1300 nm, lè l sèvi avèk VCSELs (Vètikal Kavite Sifas Emisyon Lazè) oswa LED kòm sous limyè. Distans transmisyon yo anjeneral nan kèk santèn mèt. Pou idantifikasyon koulè jakèt: OM3/OM4 sèvi ak aqua, OM5 sèvi ak vèt lacho, ak OM1/OM2 sèvi ak zoranj.

Kritè Seleksyon

Pami yodiferan kalite kab fib, faktè a deside se distans transmisyon. Pou distans ki poko gen 300 mèt - tankou entèkoneksyon anndan{-done-sant, ak nan-kablaj nan bilding - fib milti{-mòd ofri yon avantaj pri, paske modil optik konpatib li yo siyifikativman mwens chè pase ekivalan yon sèl-mòd. Pi lwen pase 500 mèt - kolòn vètebral lakou lekòl la, rezo metwopolitèn, ak long-liy trunk long - mòd sèl-fib se sèl opsyon solid. Nan ranje distans respektif optimal yo, ni kalite a se inivèsèl siperyè; yon solisyon milti-mòd souvan bay pi ba pri total de posesyon.

Ki jan yo fè kab fib optik

Câbles fibre optique yo premyèman konpoze de ultra -ver silica pi (diyoksid silisyòm), ki trase nan filaman pi mens pase yon cheve moun pou transmisyon siyal optik. Yon kab fib optik tipik konsiste de plizyè eleman kle: yon nwayo santral ki pote siyal limyè yo, yon kouvèti vè ki antoure ki pèmèt refleksyon entèn, yon kouch pwoteksyon polymère ki pwoteje fib la kont domaj fizik, ak ranfòse manm fòs yo, tankou Kevlar oswa asye, ki amelyore rezistans mekanik kab la..Pwodiksyon fib optikchita nan entèseksyon jeni chimik presizyon ak syans optik. Tout pwosesis la divize an de etap: fabwikasyon preform ak desen fib.

Preform Fabrication

Yon prefòm se yon baton vè ki wo -pite apeprè 10 a 20 santimèt an dyamèt ak apeprè 1 mèt nan longè, ak pwofil endèks refraktif refraksyon nwayo-reklavaj la deja etabli anndan an. Gen kat metòd fabwikasyon prensipal: MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition), OVD (Deyò Vapor Deposition), VAD (Vapor Axial Deposition), ak PCVD (Plasma Chemical Vapor Deposition).

Lè w pran pwosesis OVD kòm egzanp: gaz tetrachloride SiCl₄ (SiCl₄) ak tetrachloride silisyòm pite (GeCl₄) ki gen anpil pite (GeCl₄) sibi reyaksyon oksidasyon nan yon flanm oksijèn idwojèn-. Patikil SiO₂ ak GeO₂ ki kapab lakòz yo depoze sou yon baton sib wotasyon, yo bati kouch pa kouch pou fòme yon kò vè ki mouye (yo rele yon "preform swi"), ki Lè sa a, dezidrate nan tanperati ki wo, sintered, ak tonbe nan yon prefòm solid, transparan.

Yon sèl preform ka bay dè santèn de kilomèt fib. Kalite prefòm la detèmine tout karakteristik pèfòmans optik fib la - ki gen ladan atenuasyon, dispèsyon, ak longèdonn koupe - ki bloke nan etap prefòm la epi yo pa ka korije pandan pwosesis desen an.

Desen fib

Se prefòm la manje nan yon gwo kay won trase, yon estrikti vètikal apeprè 20 a 30 mèt wotè. Se fen anba a nan preform la chofe apeprè 2,000 degre adousi glas la, ki se Lè sa a, trase anba gravite ak kontwòl tansyon nan yon fib ak yon dyamèt 125 mikromèt. Vitès desen ka rive nan 1,000 a 2,500 mèt pou chak minit.

Pandan pwosesis desen an, fib la pase nan yon kalib dyamèt lazè inline pou siveyans tan reyèl -ak presizyon ± 0.1 mikromèt, Lè sa a, imedyatman antre nan etap nan kouch - de kouch akrilat yo geri anba lanp UV, pote dyamèt la fib a 250 mikromèt. Pwosesis la tout antye soti nan ralantisman ak kouch geri nan mwens pase yon segonn.

Apre trase, fib la sibi tès prèv, tipikman sibi 0.69 GPa (apeprè 1% souch) nan tansyon elimine seksyon ki gen microcracks, asire ke fyab mekanik fib la anbake satisfè kondisyon an lavi sèvis 25 ane.

Avantaj kab fib optik sou kòb kwiv mete

Lè w konpare fib an kwiv, laavantaj ki genyen nan fib optikvin klè imedyatman. Tablo ki anba a mete aksan sou poukisa fib vin mwayen pi pito pou rezo modèn yo.

Fib ak kwiv yo konplemantè, pa konpetitif. Aktyèl achitekti rezo endikap swiv "fib-a--kwen" prensip - zo rèl do a ak kouch agrégasyon yo sèvi ak fib, pandan y ap kouch aksè a (dènye kèk dizèn mèt pou fini aparèy) kontinye sèvi ak kwiv. Modèl achitekti sa a pa espere chanje fondamantalman nan 5 a 10 ane kap vini yo.

Aplikasyon pou fib optik

Laitilize pou fib optikspan prèske tout endistri, soti nan telekominikasyon ak medikaman. Men zòn aplikasyon kle yo.

Telecom ak entènèt backbone

Entènèt mondyal la ap mache sou fib. Kab fib optik anba lanmè ak câbles kòf long-tère yo konekte kontinan. 5G estasyon debaz fronthaul ak rezo midhaul tou depann sou fib, ak chak estasyon debaz mande pou 6 a 12 nwayo fib. Nan echèl sa a, laitilizasyon kab fib optik nan rezofòme kolòn vètebral la nan koneksyon mondyal la.

Sant Done yo

Sant done yo itilize fib milti-mòd OM3/OM4 pou entèkoneksyon kout-distans gwo-entèn. Ant sant done yo, yo itilize fib yon sèl-mòd ak teknoloji kominikasyon optik aderan, ak vitès pou chak-longèdonn deja rive nan deplwaman 400G ak 800G.

FTTH (Fib nan kay la)

FTTH pote fib dirèkteman nan itilizatè rezidansyèl yo, lè l sèvi avèk teknoloji PON (Passive Optical Network) pou distribye siyal optik bay plizyè itilizatè final, reyalize aksè bande gigabit-nan pri ki ba.

Endistriyèl ak deteksyon

Detèktè fib optik yo itilize pou siveyans tanperati ak tansyon, lajman deplwaye nan tiyo lwil oliv ak gaz, kab kouran elektrik, sistèm avètisman dife tinèl, ak gwo -siveyans sante estriktirèl.

Medikal

Aplikasyon fib optiknan medikaman kontinye elaji - andoskop, lazè chirijikal, ak sistèm imaj tout konte sou fib optik pou ekleraj, imaj, ak presizyon chiriji sipò.

Militè ak Aerospace

Fib optik ranplase kòb kwiv mete nan kominikasyon militè yo, otobis done yo, ak sistèm ayewospasyal yo, ofri iminite EMI ak rezistans ekout. Jiroskop fib optik yo lajman itilize nan avyon ak sistèm gid misil.