Grunnþekking á sjóntrefjum

Uppfinning ljósleiðara hefur knúið byltinguna á sviði samskipta. Ef það er engin sjóntrefjar til að bjóða upp á háhraða rásir með háum afköstum getur internetið aðeins verið á fræðilegu stigi. Ef 20. öldin var tímabil rafmagns, þá er 21. öldin tímabil ljóssins. Hvernig nær ljós samskipti? Við skulum læra grunnþekkingu sjónsamskipta ásamt ritstjóranum hér að neðan.

1. hluti. Grunnþekking á ljósútbreiðslu

Að skilja ljósbylgjur
Ljósbylgjur eru í raun rafsegulbylgjur og í lausu rými er bylgjulengd og tíðni rafsegulbylgjna öfugt í hlutfalli. Afurð þeirra tveggja er jöfn ljóshraða, það er:

Raðaðu bylgjulengdum eða tíðni rafsegulbylgjna til að mynda rafsegulróf. Samkvæmt mismunandi bylgjulengdum eða tíðni er hægt að skipta rafsegulbylgjum í geislunarsvæði, útfjólubláa svæði, sýnilegt ljóssvæði, innrautt svæði, örbylgjuofn, útvarpsbylgjusvæði og langbylgjusvæði. Hljómsveitirnar sem notaðar eru til samskipta eru aðallega innrauða svæðið, örbylgjuofn og útvarpsbylgjusvæði. Eftirfarandi mynd mun hjálpa þér að skilja skiptingu samskiptabanda og samsvarandi fjölmiðla á nokkrum mínútum.

Söguhetjan í þessari grein, „Fiber Optic Communication,“ notar ljósbylgjur í innrauða hljómsveitinni. Þegar kemur að þessum tímapunkti gæti fólk velt því fyrir sér af hverju það verður að vera í innrauða hljómsveitinni? Þetta mál er tengt sjón -smittapi á ljósleiðaraefnum, nefnilega kísilgleri. Næst verðum við að skilja hvernig sjóntrefjar senda ljós.

Ljósbrot, speglun og heildarspeglun ljóss

Þegar ljós er sent frá einu efni til annars kemur ljósbrot og speglun á viðmótinu milli efnanna tveggja og ljósbrotshornið eykst með horni atviksljóssins. Eins og sýnt er á mynd ① → ②. Þegar atvikshornið nær eða fer yfir ákveðið horn hverfur brotið ljós og allt atviksljósið endurspeglast aftur, sem er heildarspeglun ljóss, eins og sýnt er í ② → ③ á eftirfarandi mynd.

Mismunandi efni eru með mismunandi ljósbrotsvísitölur, þannig að ljóshraði ljóss er breytilegur í mismunandi miðlum. Brotvísitalan er táknuð með n, n = c/v, þar sem C er hraðinn í lofttæmi og V er útbreiðsluhraði í miðlinum. Miðlungs með hærri ljósbrotsvísitölu er kallaður optískt þéttur miðill en miðill með lægri ljósbrotsvísitölu er kallaður sjónrænt dreifður miðill. Skilyrðin tvö fyrir heildarhugsun sem á sér stað eru:
1. Sending frá sjónrænan þéttan miðil til sjónrænt dreifður miðill
2..
Til að koma í veg fyrir leka á sjónmerkjum og draga úr flutningsmissi kemur sjónflutningur í ljós trefjum við heildar speglun.

2. hluti. Kynning á sjónbólgu fjölmiðlum (ljósleiðar)

Ljósleiðara

Með grunnþekkingunni á heildarútbreiðslu ljósa íhugunar er auðvelt að skilja hönnun uppbyggingar sjóntrefja. Bare trefjar ljósleiðaranna er skipt í þrjú lög: fyrsta lagið er kjarninn, sem er staðsettur í miðju trefjarinnar og er samsettur úr háháðu kísildíoxíði, einnig þekkt sem gler. Kjarnaþvermálið er venjulega 9-10 míkron (eins háttar), 50 eða 62,5 míkron (fjölstillingar). Trefjarkjarninn er með mikla ljósbrotsvísitölu og er notaður til að senda ljós. Annað lag klæðning: Staðsett umhverfis trefjarkjarnann, einnig samsett úr kísilgleri (með þvermál almennt 125 míkron). Brotvísitala klæðningarinnar er lítil og myndar heildar speglunarástand ásamt trefjakjarnanum. Þriðja laglagið: Ytra lagið er styrkt plastefni lag. Verndandi lagefnið hefur mikinn styrk og þolir mikil áhrif og verndar ljósleiðarinn gegn vatnsgufu og vélrænni slit.

Ljósskiptatap

Ljósleiðartap er mjög mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á gæði ljósleiðara. Helstu þættirnir sem valda dempingu sjónmerkja fela í sér frásogsmissi á efnum, dreifingartapi við smit og annað tap af völdum þátta eins og trefja beygju, samþjöppun og missi bryggju.

Bylgjulengd ljóssins er mismunandi og flutningsmissi í sjóntrefjum er einnig mismunandi. Til að lágmarka tapið og tryggja flutningsáhrif hafa vísindamenn verið skuldbundnir til að finna hentugasta ljósið. Ljósið á bylgjulengdarsviðinu 1260nm ~ 1360nm er með minnsta merkisröskun af völdum dreifingar og lægsta frásogstap. Í árdaga var þetta bylgjulengdarsvið notað sem sjónsamskiptabandið. Síðar, eftir langan tíma rannsóknar og iðkunar, tóku sérfræðingar smám saman saman lítið bylgjulengdarsvið (1260nm ~ 1625nm), sem hentar mest til sendingar í sjóntrefjum. Þannig að ljósbylgjurnar sem notaðar eru í ljósleiðarasamskiptum eru almennt í innrauða bandinu.

Ljósleiðaraflokkun

Multimode sjóntrefjar: Sendir margar stillingar, en stóru millidreifingardreifingin takmarkar tíðni sendingar stafrænna merkja og þessi takmörkun verður alvarlegri með aukinni flutningsfjarlægð. Þess vegna er fjarlægð margþættra ljósleiðara tiltölulega stutt, venjulega aðeins nokkur km.
Single Mode trefjar: Með mjög litlum þvermál trefja er fræðilega aðeins hægt að senda einn hátt, sem gerir það hentugt fyrir fjarskiptasamskipti.

3. hluti. Vinnuregla um ljósleiðarakerfi

Ljós trefjasamskiptakerfi

Samskiptavörurnar sem oft eru notaðar, svo sem farsímar og tölvur, senda upplýsingar í formi rafmagnsmerkja. Þegar sjónræn samskipti eru framkvæmdar er fyrsta skrefið að umbreyta rafmerkjum í sjónmerki, senda þau í gegnum ljósleiðara og breyta síðan sjónmerkjum í rafmerki til að ná tilgangi upplýsingaflutnings. Grunnljóssamskiptakerfið samanstendur af sjón sendanda, sjónmóttakara og ljósleiðara til að senda ljós. Til að tryggja gæði langlínumerkjasendingar og bæta flutningsbandbreidd eru almennt notaðir sjónrennsli og margfeldi.

Hér að neðan er stutt kynning á vinnureglu hvers íhluta í ljósleiðarakerfinu.

Ljós sendandi:Breytir rafmerkjum í sjónmerki, aðallega samsett úr merkis mótum og ljósgjafa.

Merki margfeldi:Hjón Margfeldi sjónræna burðarmerki um mismunandi bylgjulengdir í sömu ljóstrefjum til sendingar og ná áhrifum tvöföldunar flutningsgetu.

Ljóshríðskot:Meðan á sendingu stendur mun bylgjulögun og styrkleiki merkisins versna, svo það er nauðsynlegt að endurheimta bylgjulögunina í snyrtilegu bylgjuform upprunalega merkisins og auka ljósstyrkinn.

Merki Demultiplexer:Sundurliðaðu margþætt merki í upprunaleg einstök merki.

Sjónmóttakari:Breytir mótteknu sjónmerkinu í rafmagnsmerki, aðallega samsett úr ljósnemanum og demodulator.

4. hluti. Kostir og notkun sjónsamskipta

Kostir sjónsamskipta:

1.. Löng gengi fjarlægð, hagkvæm og orkusparandi
Miðað við sendingu 10 Gbps (10 milljarða 0 eða 1 merki á sekúndu) af upplýsingum, ef rafmagnssamskipti eru notuð þarf að miðla merkinu og laga á nokkurra hundruð metra á fresti. Í samanburði við þetta getur notkun sjónsamskipta náð yfir 100 km fjarlægð. Því færri sinnum sem merkið er aðlagað, því lægri er kostnaðurinn. Aftur á móti er efni sjóntrefja kísildíoxíð, sem hefur mikið forða og mun lægri kostnað en koparvír. Þess vegna hafa sjónsamskipti efnahagsleg og orkusparandi áhrif.

2.. Hröð upplýsingasending og mikil samskipta gæði

Til dæmis, núna þegar talað er við vini erlendis eða spjallað á netinu, er hljóðið ekki eins eftirliggjandi og áður. Á tímum fjarskipta treysta alþjóðleg samskipti aðallega á gervi gervitungl sem liða til sendingar, sem leiðir til lengri flutningsleiða og hægari merkis komu. Og sjónsamskipti, með hjálp kafbáta snúrur, styttir flutningsfjarlægðina og gerir upplýsingaflutning hraðar. Þess vegna getur notkun sjónsamskipta náð sléttari samskiptum við erlendis.

3.. Sterk getu gegn truflunum og góðum trúnaði

Rafmagnssamskipti geta upplifað villur vegna rafsegultryggingar, sem leiðir til minnkunar á samskipta gæðum. Hins vegar hafa sjónsamskipti ekki áhrif á rafmagnshljóð, sem gerir það öruggara og áreiðanlegri. Og vegna meginreglunnar um heildarhugsun er merkið algjörlega bundið við sjóntrefjarnar fyrir sendingu, þannig að trúnaðurinn er góður.

4. Stór flutningsgeta
Almennt geta rafmagnssamskipti aðeins sent 10Gbps (10 milljarða 0 eða 1 merki á sekúndu) af upplýsingum, en sjónsamskipti geta sent 1Tbps (1 trilljón 0 eða 1 merki) upplýsinga.

Notkun sjónsamskipta

Það eru margir kostir við sjónsamskipti og það hefur verið samþætt í hverju horni í lífi okkar frá þróun þess. Tæki eins og farsímar, tölvur og IP símar sem nota internetið tengja alla við svæði sitt, allt landið og jafnvel við alþjóðlegt samskiptanet. Sem dæmi má nefna að merki sem gefin eru út af tölvum og farsímum safnast saman á stöðvunarstöðvum samskipta rekstraraðila og búnað fyrir netþjónustuaðila og eru síðan send til ýmissa heimshluta í gegnum ljósleiðara í kafbáta snúrur.

Að átta sig á daglegum athöfnum eins og myndsímtölum, innkaupum á netinu, tölvuleikjum og binge að horfa á alla treysta á stuðning þess og aðstoð á bak við tjöldin. Tilkoma sjónkerfa hefur gert líf okkar þægilegra og þægilegra.