كيف تعمل الألياف البصرية? أنواع الألياف البصرية

---

الألياف الضوئية هي وسيلة لنقل المعلومات.. كيف تعمل الألياف البصرية? في الواقع, يتم تصنيعها وفقًا لمبدأ انعكاس الضوء الكلي. عادةً ما يكون قلب الألياف الضوئية عبارة عن أسطوانة مزدوجة متحدة المركز من زجاج الكوارتز. إنها هشة وتنكسر بسهولة, لذلك هناك حاجة إلى طبقات حماية إضافية. بالإضافة إلى غطاء بلاستيكي, تحتوي كابلات الألياف الضوئية الخارجية أيضًا على طبقة مدرعة.

جدول المحتويات

– أنواع الألياف الضوئية
مواد الإنتاج
وضع الإرسال
طلب
– كيف تعمل الألياف البصرية?
الضوء وخصائصه
انكسار وانعكاس الضوء
تحويل الإشارة الضوئية
– مزايا نقل الألياف البصرية
نطاق تردد واسع
خسارة منخفضة
وزن خفيف
مقاومة عالية للتدخل
أداء موثوق به
انخفاض التكاليف
– سيرة ذاتية

أنواع الألياف الضوئية

مع استمرار تقدم تكنولوجيا الاتصالات, يستمر نطاق منتجات الألياف الضوئية في النمو. لقد كان تطوير الألياف الضوئية لمختلف التطبيقات سريعًا بشكل خاص في السنوات الأخيرة. يمكن تصنيف كابلات الألياف الضوئية حسب المواد المستخدمة في تصنيعها., طريقة الإرسال واستخدامه.

مواد الإنتاج

1. ألياف زجاجية كوارتز عالية النقاء. هذه المواد لديها خسائر منخفضة, من ما يصل الى 0,47 ديسيبل / كم عند الأطوال الموجية الطويلة. مع المواد السيليكون من الجرمانيوم للمواد الأساسية والبوروسيليكات لتكسية الألياف الضوئية متعددة الأوضاع, الخسارة منخفضة مثل 0,5 ديسيبل / كم.
2. ألياف زجاجية متعددة المكونات. عادة ما تكون هذه الألياف زجاجية أكثر تقليدية ولها خسائر منخفضة. علي سبيل المثال, الألياف الزجاجية الصوديوم-بوروسيليكا-te لديها الحد الأدنى من الخسارة 3,4 ديسيبل / كم ل=0,84 ميكرومتر.
3. الألياف البلاستيكية. إنه أخف وزنا, رخيص, مرنة وأسهل في المعالجة من ألياف الكوارتز الضوئية. ولكن خسارتك عظيمة, أنا = 0,63 ميكرون حوالي 100-200 ديسيبل / كم.

وضع الإرسال

1. الألياف الضوئية أحادية الوضع. عادة ما يكون القطر الأساسي للألياف الضوئية أحادية الوضع 9 ا 10 ميكرومتر, قريبة من الطول الموجي. إنه قادر فقط على إرسال وضع موجة إشارة واحدة. لا يوجد وضع تشتت لأن الضوء ينتقل فقط على طول خط مستقيم فيه, دون انعكاس. وهذا يجعل ألياف أحادية الوضع مناسبة لأنظمة الجذع, قدرة عالية ومسافة طويلة, بسبب عرض النطاق الترددي الكبير للإرسال.
2. الألياف الضوئية المتعددة الأوضاع. عادة ما يكون القطر الأساسي للألياف متعددة الأوضاع 50 ا 62,5 ميكرومتر, أطول بكثير من الطول الموجي. يمكن أن ينقل أوضاع إضاءة متعددة. لكن, تشتت الوسائط كبير, مما يحد من التردد الذي يمكن أن تنتقل به الإشارات الرقمية. علي سبيل المثال, سيكون للألياف ذات سعة 600 ميجابايت/كم عرض نطاق ترددي يبلغ 300 ميجابايت فقط على مسافة 2 كم. نتيجة ل, يمكن نقل الألياف متعددة الأوضاع عبر مسافات قصيرة نسبيًا, عادة بضعة كيلومترات.

طلب

يمكن تقسيم كابلات الألياف الضوئية إلى ألياف اتصالات وألياف غير اتصالات حسب تطبيقاتها.. تشمل الألياف الخاصة أليافًا منخفضة الانكسار, ألياف عالية الانكسار, ألياف مغلفة, الألياف الأساسية السائلة, ألياف الليزر, ألياف هوائية خارجية, إلخ.

مواصفات الألياف الضوئية الأكثر استخداماً:

مونومودو: 8/125ميكرومتر, 9/125ميكرومتر, 10/125ميكرومتر
المتعدد: 50/125ميكرومتر, 62,5/125ميكرومتر
الشبكات الصناعية, الطبية ومنخفضة السرعة: 100/140ميكرومتر, 200/230ميكرومتر
البلاستيك للتحكم في السيارات: 98/1000ميكرومتر

كيف تعمل الألياف البصرية?

الضوء وخصائصه

الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية. الجزء المرئي من نطاق الطول الموجي يبدأ من 390 أ 760 نانومتر. الجزء من الضوء أعلاه 760 نانومتر هو الأشعة تحت الحمراء وواحد أقل من 390 نانومتر هو الأشعة فوق البنفسجية. الأطوال الموجية الثلاثة الأكثر استخدامًا في الألياف الضوئية هي 850, 1310 ذ 1550.

انكسار وانعكاس الضوء

ينتقل الضوء بسرعات مختلفة في المواد المختلفة. عندما ينتقل الضوء من مادة إلى أخرى, ينكسر وينعكس عند السطح البيني بين المادتين. تختلف زاوية الضوء المنكسر باختلاف زاوية الضوء الساقط. عندما تصل زاوية الضوء الساقط أو تتجاوز زاوية معينة, ينعكس كل الضوء الساقط, ما يسمى الانعكاس الكلي للضوء.

يعتمد اتصال الألياف الضوئية على هذه المبادئ. ينقسم الجزء الرئيسي من الألياف الضوئية عادةً إلى ثلاث طبقات. يوجد في الوسط نواة زجاجية ذات معامل انكسار عالي. وعلى الطبقة الخارجية يوجد طلاء زجاج السيليكا ذو معامل انكسار منخفض. الطبقة الخارجية عبارة عن طلاء راتينج مقوى.

تحويل الإشارة الضوئية

يتكون نظام النقل البصري من ثلاثة مكونات: مصدر الضوء, وسيلة النقل والكاشف. من الشائع أن تمثل النبضة الضوئية البتة 1 وأنه لا يوجد نبض ضوئي يمثل البتة 0. عندما يضرب الضوء الكاشف, ينتج نبضًا كهربائيًا. مع مصدر ضوء في أحد طرفي الألياف وكاشف في الطرف الآخر, يتم تشكيل نظام نقل أحادي الاتجاه. يستقبل إشارة كهربائية, يحولها إلى نبضة ضوئية وينقلها, ومن ثم يقوم الطرف المستقبل بتحويل نبضة الضوء مرة أخرى إلى إشارة كهربائية.

مزايا نقل الألياف البصرية

بعد ميمان, عالم أمريكي, اخترع أول ليزر في العالم في 1960, قدمت مصدر ضوء جيد للاتصال البصري. في العقدين التاليين، تم إجراء الأبحاث على وسائط النقل الضوئية و, أخيراً, تم تصنيع الألياف الضوئية منخفضة الخسارة. منذ ذلك الحين, دخلت الاتصالات البصرية مرحلة التطور السريع. يتمتع نقل الألياف الضوئية بالعديد من المزايا البارزة.

نطاق تردد واسع

يمثل نطاق التردد قدرة الإرسال. كلما زاد تردد الموجة الحاملة, كلما زاد عرض النطاق الترددي الذي يمكن أن تنتقل فيه الإشارة. على الرغم من أن الألياف الضوئية يمكن أن يكون لها خسائر مختلفة بسبب استخدام ترددات ضوئية مختلفة, عرض النطاق الترددي يمكن أن تصل 30.000 غيغاهيرتز. يمكن ترتيبها 2.000 الناقلات الضوئية في نطاق 30.000 جيجا هرتز باستخدام اتصالات بصرية متماسكة متقدمة. يمكنه استضافة ملايين القنوات.

خسارة منخفضة

لوس أفضل الكابلات المحورية لديها خسارة أكثر من 40 ديسيبل لكل كيلومتر عند إرسال الإشارات 800 ميغاهيرتز. لكن, خسائر الألياف الضوئية أقل بكثير. لنقل الضوء 1.31um, الخسارة لكل كيلومتر أقل من 0,35 ديسيبل. إذا تم نقل ضوء 1.55um, الخسارة لكل كيلومتر أقل, حتى 0,2 ديسيبل أو أقل. يسمح هذا المستوى من فقدان الطاقة بالنقل عبر مسافات أكبر بكثير.

وزن خفيف

الألياف الضوئية رقيقة جدًا. كابل ضوئي يتكون من بين 4 ذ 48 الألياف لديها أقل من 13 مم في القطر. إنها أصغر بكثير من 47 مم قطر الكابل المحوري القياسي. بجانب, الألياف الضوئية عبارة عن زجاج, مما يمنحها قطرًا صغيرًا ووزنًا خفيفًا. لان, فمن السهل جدا لتثبيت.

مقاومة عالية للتدخل

المكون الأساسي للألياف الضوئية هو الكوارتز., الذي ينقل الضوء فقط ولا يوصل الكهرباء. لذلك, الإشارات الضوئية المرسلة فيها لا تتأثر بالمجالات الكهرومغناطيسية. في هذا الطريق, يتميز نقل الألياف الضوئية بمقاومة عالية للتداخل الكهرومغناطيسي والصناعي. تقل احتمالية التنصت على الإشارات المرسلة عبر الألياف الضوئية وتسهل سريتها.

أداء موثوق به

ترتبط موثوقية النظام بعدد الأجهزة التي يتكون منها.. كلما زاد عدد الأجهزة الموجودة, كلما زاد احتمال الفشل. تحتوي أنظمة الألياف الضوئية على عدد أقل من الأجهزة وهي بطبيعة الحال أكثر موثوقية. بجانب, لوس أجهزة الألياف الضوئية لديهم عمر طويل, مع وقت تشغيل خالي من الأعطال 500.000 أ 750.000 ساعات.

انخفاض التكاليف

تم اقتراح قانون مور الجديد, ويسمى أيضًا القانون البصري. ينص هذا القانون على أن عرض النطاق الترددي للمعلومات المرسلة بواسطة الألياف الضوئية يزيد بمعامل واحد كل ستة أشهر., بينما ينخفض ​​السعر بعامل واحد. لقد وضع تطور تكنولوجيا الاتصالات البصرية أساسًا جيدًا جدًا لتطوير تكنولوجيا النطاق العريض للإنترنت..

سيرة ذاتية

يتم تحقيق مبدأ عمل كابلات الألياف الضوئية بشكل أساسي من خلال تحويل الإشارات الكهروضوئية ومبدأ نقل الضوء.. كجزء مهم من الاتصالات الحديثة, وسيستمر استخدام الألياف الضوئية وتطويرها في المستقبل.