Hogyan működnek valóban a száloptikai kommunikációs kábelek?
A legalapvetőbb a kommunikációs optikai szálkábel üvegszálakból, mint a szálakból, körülbelül az emberi haj átmérőjéből áll, amelyek mindegyike a fénysebességben a fényhullámokra modulált üzeneteket továbbíthatja. Nagyobb sávszélességet kínálnak, mint a rézhuzal-kábel, és váltak az internet korának igényeinek kielégítésére, ahol nagy mennyiségű adat (pl. Streaming alkalmazásokat) kell elosztani az előfizető ezrei számára, mérföld távolságban és azonnal. A száloptikai kábelek nemcsak a kommunikációs rendszerekben találhatók, hanem ipari hálózatokban, érzékelési és avionikai alkalmazásokban is.
A száloptika működésének megértésének első lépése az, hogy megértsük, mi történik, amikor a levegőn vagy a vízen keresztül világít. A fény hullámként halad. Amikor áthalad a levegőn, a hullám elveszíti az energiát, és egyre inkább elterjed. Ennek eredményeként a fénysugár szélesebb és kevésbé intenzív. Ezt az intenzitási veszteséget csillapításnak nevezzük.
Amikor a fény belép a vízbe, akkor nem veszít energiát. Ehelyett a vízmolekulák körül hajlik, megkönnyítve a fény áthaladását. A víz szintén 1/v2 -es tényezővel lelassítja a fény sebességét, ahol V a vízben a fénysebesség. Ez azt jelenti, hogy a vízen áthaladó fény tovább halad, mint ha a levegőben haladna. Az optikai szálak ezeket az alapelveket használják az adatok egyik pontjáról a másikba történő továbbítására.
A legtöbb manapság használt optikai szálak üvegszálakból (a magból) állnak, amelyek tiszta szilícium -dioxidból készülnek, amelyet doppelt szilícium -dioxidból készült burkolat vesz körül. A mag olyan kicsi, hogy csak egyetlen fénysugár egy adott hullámhosszon haladhat át a végéig. Ezeket egyetlen módú szálaknak nevezzük. Ebben a kialakításban a burkolatréteg alacsonyabb törésmutatóval rendelkezik, és tükörként működik, hogy az üzemmódot a mag belsejében tartsa. Ezt a jelenséget teljes belső reflexiónak nevezik.
Az optikai szálak teljesítménye attól függ, hogy mennyire képesek továbbítani a fényt. Ennek mérésének egyik módja a rost visszatérési veszteségének (más néven beillesztési veszteségnek) mérése. A visszatérési veszteséget úgy definiálják, mint az előremeneti irány és a fordított irány teljesítmény közötti arány. Ha a visszatérési veszteség magas, akkor több fény veszít el, ha a roston halad, mint ha a visszatérési veszteség alacsony lenne.
A száloptikai kábelek előnyei
Az optikai szálaknak számos előnye van a hagyományos rézhuzalokkal szemben:
1.Artra-magas sebességű sebességváltó teljesítmény
Az optikai szálas táptalaj a jeleket a fotonimpulzusokon keresztül továbbítja, és átviteli sebessége elérheti a rézkábelek (jellemzően 100+ GBPS) ezerszerese, amely különösen alkalmas alkalmazási forgatókönyvekre, amelyek szigorú valós idejű követelményekkel, például 4K/8K streaming médiaátviteli és felhőalapú számítástechnikai szolgáltatásokkal. Az egyirányú optikai rost laboratóriumi környezetben elérte az 1 petabit/s áttörési sebességet.
2.Ultra-nagy sávszélességű kapacitás
A hullámhosszú multiplexelés (WDM) technológiájának érett alkalmazásának köszönhetően egyetlen optikai szál egyidejűleg képes különféle hullámhosszúságú optikai jeleket hordozni, mint például a C-sáv (1530-1565 NM) és az L-sáv (1565-1625 nm). A sűrű hullámhosszú multiplexing (DWDM) technológián keresztül több mint 96 csatorna egyszálas párhuzamos átviteli csatornát lehet elérni, elméletileg elérve a TBPS-szintű sávszélesség-kapacitást.
3.Artra-alacsony veszteség átviteli jellemzői
A kvarc optikai rost csillapítási együtthatója 0. 2dB/km az 1550 nm -es ablakban. Az erbium-adalékolt szálas erősítő (EDFA) technológiával több mint 100 km-es relé-mentes sebességváltó távolságot érhet el. Összehasonlításképpen: a CAT6A rézkábel elvesztése 21,3dB / 100 méter 100 MHz -en.
4.Lektromágneses immunitási jellemzők
Az optikai szál Sio₂ dielektromos hullámvezető szerkezetet használ a jelek továbbítására, amelyek alapvetően elkerülik az elektromágneses interferencia (EMI) és a rádiófrekvenciás interferencia (RFI) problémákat, amelyekkel a rézkábelek szembesülnek. Ez a szolgáltatás pótolhatatlanná teszi az erős elektromágneses környezetben, például a nagyfeszültségű alállomásokban (nagyobb vagy egyenlő 500 kV-os) és az orvosi MRI berendezés helyiségekben.
5.Transzmissziós biztonsági mechanizmus
Az optikai rostrendszer információs szivárgási kockázata elsősorban a felmondási berendezésekben létezik. Az átvitel során nincs elektromágneses sugárzás. Az OTDR technológia a 0 01dB szintjén képes figyelni az optikai veszteség -rendellenességet. A NIST SP 800-53 szabvány szerint az optikai szálas csatorna fizikai rétegbiztonsága eléri a III. Osztály védelmi szintjét, amely messze meghaladja a rézkábel I. osztályú szintjét.
A kommunikációs száloptikai kábel típusai
2 alaptípusú szála van, egy üzemmód és multimódus. Az egyirányú optikai szál kisebb átmérőjű (8. 3-10 mikronok), és a sávszélesség szempontjából előnyei vannak, és hosszabb távolságok elérése érdekében, míg a multimódusú optikai szálak nagyobb mag átmérőjűek (50 mikron vagy annál nagyobb), és könnyen támogatják az Enterprise és Data Center networks-ban, amely jellemzően kevesebb, mint az egyirányú installáció.
Az optikai rost technológiát manapság sok szempontból használják. Hang- és videójelek továbbítására, számítógépes adatok hordozására és az információk nagy távolságra történő továbbítására használják.
Az optikai szálakat endoszkópok előállítására használják, amelyek lehetővé teszik az orvosok számára, hogy az emberi test belsejében és műtétet végezzenek invazív szikével eljárások nélkül. A nagy magszálak lézerenergiát hordozhatnak a tetoválások eltávolításának, a történelmi műemlékek tisztításának és a lézer által irányított védelmi rendszerek táplálásának megkönnyítéséhez.
Az elosztott száloptikai érzékelés (DFOS) lehetővé teszi az optikai szál teljes hosszát érzékelő eszközként. Az olyan szerkezetek, mint az üzemanyag -csővezetékek, hidak és repülőgépek szárnyai, beágyazhatják az optikai szálakat, hogy felismerjék azokat a paramétereket, mint a feszültség, a hőmérséklet vagy a hang, és elősegíthetik azok szerkezeti integritását.