Օպտիկական մանրաթելերի հիմնական գիտելիքներ

Օպտիկական մանրաթելերի գյուտը հեղափոխությունն է հասցրել կապի ոլորտում: Եթե ​​չկա օպտիկական մանրաթել, բարձր հզորության բարձր արագությամբ ալիքներ ապահովելու համար, ինտերնետը կարող է մնալ միայն տեսական փուլում: Եթե ​​20-րդ դարը էլեկտրաէներգիայի դարաշրջանն էր, ապա 21-րդ դարը լույսի դարաշրջան է: Ինչպես է լույսը հասնում հաղորդակցությանը: Եկեք սովորենք օպտիկական հաղորդակցության հիմնական գիտելիքները ներքեւի խմբագրի հետ միասին:

Մաս 1. Լույսի տարածման հիմնական գիտելիքներ

Հասկանալով թեթեւ ալիքները
Թեթեւ ալիքները իրականում էլեկտրամագնիսական ալիքներ են, իսկ ազատ տարածության մեջ էլեկտրամագնիսական ալիքների ալիքի երկարությունն ու հաճախությունը հակադարձ համեմատական ​​են: Երկուսի արտադրանքը հավասար է լույսի արագությանը, այսինքն.

Կազմակերպեք էլեկտրամագնիսական ալիքների ալիքի երկարությունները կամ հաճախականությունները `էլեկտրամագնիսական սպեկտր կազմելու համար: Ըստ տարբեր ալիքի երկարությունների կամ հաճախականությունների, էլեկտրամագնիսական ալիքները կարելի է բաժանել ճառագայթահարման շրջանի, ուլտրամանուշակագույն տարածաշրջանի, տեսանելի լույսի տարածաշրջանի, ինֆրակարմիր տարածաշրջանի, ռադիոյի ալիքի տարածաշրջան եւ երկար ալիքի շրջան: Հաղորդակցման համար օգտագործվող խմբերը հիմնականում ինֆրակարմիր տարածաշրջանը, միկրոալիքային տարածաշրջանը եւ ռադիոյի ալիքի մարզը: Հետեւյալ պատկերը կօգնի ձեզ հասկանալ կապի կապանքների բաժանումը եւ համապատասխան տարածողական լրատվամիջոցները րոպեներով:

Այս հոդվածի գլխավոր հերոսը, «օպտիկամանրաթելային հաղորդակցությունը», օգտագործում է թեթեւ ալիքներ ինֆրակարմիր նվագախմբում: Երբ խոսքը վերաբերում է այս կետին, մարդիկ կարող են մտածել, թե ինչու է այն պետք է լինի ինֆրակարմիր նվագախմբում: Այս հարցը կապված է օպտիկական մանրաթելային նյութերի, մասնավորապես Silica ապակու օպտիկական փոխանցման կորստի հետ: Հաջորդը, մենք պետք է հասկանանք, թե ինչպես են օպտիկական մանրաթելերը փոխանցում լույսը:

Լույսի վերափոխում, արտացոլում եւ ընդհանուր արտացոլում

Երբ լույսը արտանետվում է մեկ նյութից մյուսը, ճեղքումը եւ արտացոլումը տեղի են ունենում երկու նյութերի միջերեսի միջերեսի վրա, իսկ միջադեպի տեսանկյունից վեր է աճում: Ինչպես ցույց է տրված Նկար ① → ②. Երբ միջադեպի անկյունը հասնում է կամ գերազանցում է որոշակի անկյան, ապա վիրավորական լույսն անհետանում է, եւ միջադեպի բոլոր լույսը արտացոլվում է հետեւյալ ցուցանիշով:

Տարբեր նյութեր ունեն տարբեր ռեֆրակցիոն ցուցանիշներ, ուստի թեթեւ տարածման արագությունը տարբերվում է տարբեր լրատվամիջոցներում: Ռեֆրակցիոն ինդեքսը ներկայացված է N, N = C / V- ով, որտեղ C- ն վակուումի արագությունն է, եւ V- ն միջինում տարածման արագությունն է: Ավելի բարձր ռեֆրակցիոն ինդեքսով միջին միջոցը կոչվում է օպտիկական խիտ միջոց, մինչդեռ ավելի ցածր ռեֆրատորային ինդեքսով միջինը կոչվում է օպտիկական նոսր միջոց: Տեղի ունեցած ընդհանուր արտացոլման համար երկու պայմաններն են.
1. Փոխանցում օպտիկական խիտ միջինից օպտիկական նոսր միջոցի փոխանցում
2-ը. Դեպքի անկյունը ավելի մեծ է կամ հավասար է ընդհանուր արտացոլման կրիտիկական տեսանկյունից
Օպտիկական ազդանշանի արտահոսքից խուսափելու եւ փոխանցման կորուստը նվազեցնելու համար օպտիկական մանրաթելերում օպտիկական փոխանցումը տեղի է ունենում արտացոլման ընդհանուր պայմաններում:

Մաս 2. Օպտիկական տարածման լրատվամիջոցների (օպտիկամանրաթելային) ներդրում

Օպտիկամանրաթելային կառուցվածք

Ընդհանուր արտացոլման լույսի տարածման հիմնական գիտելիքներով հեշտ է հասկանալ օպտիկական մանրաթելերի ձեւավորման կառուցվածքը: Օպտիկական մանրաթելից մերկամանրաթելը բաժանված է երեք շերտերի. Առաջին շերտը հիմնականն է, որը գտնվում է մանրաթելի կենտրոնում եւ բաղկացած է նաեւ բարձր մաքրության սիլիկոնային երկօքսիդից: Հիմնական տրամագիծը, ընդհանուր առմամբ, 9-10 միկրո է (մեկ ռեժիմ), 50 կամ 62,5 միկրո (բազմամյա ռեժիմ): Օպտիկամանրաթելային միջուկը ունի բարձր ռեֆրակցիոն ինդեքս եւ օգտագործվում է լույս փոխանցելու համար: Երկրորդ շերտի ծածկույթ. Գտնվում է մանրաթելային միջուկի շուրջը, որը բաղկացած է նաեւ սիլիցի ապակուց (ընդհանուր առմամբ 125 միկրո տրամագծով): Ծածկույթի վերափոխման refractive ինդեքսը ցածր է, մանրաթելային միջուկի հետ միասին ձեւավորելով արտացոլման ընդհանուր պայման: Երրորդ ծածկույթի շերտը. Արտաքին շերտը երկաթբետոնե խեժի ծածկույթ է: Պաշտպանիչ շերտի նյութը ունի բարձր ուժ եւ կարող է դիմակայել մեծ ազդեցություններին, օպտիկական մանրաթելից պաշտպանելով ջրի գոլորշիի էրոզիայի եւ մեխանիկական քայքայումից:

Օպտիկական փոխանցման կորուստ

Օպտիկամանրաթելային փոխանցման կորուստը շատ կարեւոր գործոն է, որն ազդում է օպտիկամանրաթելային հաղորդակցության որակի վրա: Օպտիկական ազդանշանների թուլացումն առաջացնող հիմնական գործոնները ներառում են նյութերի կլանման կորուստ, փոխանցման ընթացքում կորուստների ցրումը եւ այլ կորուստներ, որոնք առաջացել են ըստ ֆաթրերի ճկման, սեղմման եւ նավահանգստի կորուստների:

Լույսի ալիքի երկարությունը տարբեր է, եւ օպտիկական մանրաթելերում փոխանցման կորուստը նույնպես տարբեր է: Կորուստը նվազագույնի հասցնելու եւ փոխանցման էֆեկտը ապահովելու համար գիտնականները պարտավորվել են գտնել ամենահարմար լույսը: 1260NM ~ 1360NM- ի ալիքի երկարության միջակայքում լույսը ունի ամենափոքր ազդանշանային աղավաղումը, որը առաջացել է ցրման եւ կլանման ամենացածր կորստի պատճառով: Առաջին օրերին այս ալիքի երկարության միջակայքը ընդունվեց որպես օպտիկական կապի խումբ: Ավելի ուշ, հետախուզական եւ պրակտիկայի երկար ժամանակահատվածից հետո փորձագետներն աստիճանաբար ամփոփեցին ցածր կորստի ալիքի երկարությունը (1260nm ~ 1625nm), որն առավել հարմար է օպտիկական մանրաթելերում փոխանցման համար: Այսպիսով, օպտիկամանրաթելային հաղորդակցության մեջ օգտագործված թեթեւ ալիքները հիմնականում գտնվում են ինֆրակարմիր նվագախմբում:

Օպտիկամանրաթելային դասակարգում

Multimode օպտիկական մանրաթել. Փոխանցում է բազմաթիվ ռեժիմներ, բայց մեծ միջմարդկային ցրումը սահմանափակում է թվային ազդանշանների փոխանցման հաճախականությունը, եւ այս սահմանափակումն ավելի կտրուկ դառնում է փոխանցման հեռավորության վրա: Հետեւաբար, MultiMode օպտիկական փոխանցման հեռավորությունը համեմատաբար կարճ է, սովորաբար ընդամենը մի քանի կիլոմետր:
Մեկ ռեժիմի մանրաթել. Շատ փոքր մանրաթելային տրամագծով տեսականորեն կարող է փոխանցվել միայն մեկ ռեժիմ, այն հարմար դարձնելով հեռավոր հաղորդակցության համար:

Մաս 3. Օպտիկամանրաթելային հաղորդակցման համակարգի աշխատանքային սկզբունքը

Օպտիկական մանրաթելային հաղորդակցության համակարգ

Հաղորդակցման արտադրանքը սովորաբար օգտագործվում է, ինչպիսիք են բջջային հեռախոսները եւ համակարգիչները, տեղեկատվությունը փոխանցում են էլեկտրական ազդանշանների տեսքով: Օպտիկական հաղորդակցություն անցկացնելիս առաջին քայլը էլեկտրական ազդանշանները օպտիկական ազդանշանների վերածելն է, դրանք փոխանցել օպտիկամանրաթելային մալուխների միջոցով, այնուհետեւ օպտիկական ազդանշանները վերածել էլեկտրական ազդանշանների: Օպտիկական հաղորդակցման հիմնական համակարգը բաղկացած է օպտիկական հաղորդիչից, օպտիկական ստացողից եւ օպտիկամանրաթելային միացում `լույսը փոխանցելու համար: Երկար հեռավորության ազդանշանի փոխանցման որակը ապահովելու եւ փոխանցման թողունակության բարելավման համար, ընդհանուր առմամբ օգտագործվում են օպտիկական կրկնողներ եւ մուլտիպլեքսներ:

Ստորեւ ներկայացված է օպտիկամանրաթելային հաղորդակցության համակարգում յուրաքանչյուր բաղադրիչի աշխատանքային սկզբունքին հակիրճ ներածություն:

Օպտիկական հաղորդիչ.Էլեկտրական ազդանշանները վերածում են օպտիկական ազդանշանների, հիմնականում բաղկացած են ազդանշանային մոդուլյատորներից եւ թեթեւ աղբյուրներից:

Signal Multiplexer:Զույգեր տարբեր ալիքի ազդանշաններ տարբեր ալիքի երկարությունների ազդանշաններ փոխանցման համար նույն օպտիկական մանրաթելից, հասնելով կրկնապատկման կարողությունների ազդեցության:

Օպտիկական կրկնողՓոխանցման ընթացքում ազդանշանի ալիքի ձեւը եւ ինտենսիվությունը կվատթարանան, ուստի անհրաժեշտ է վերականգնել ալիքի ձեւը բնօրինակ ազդանշանի կոկիկ ալիքի ձեւով եւ բարձրացնել լույսի ինտենսիվությունը:

Ազդանշանային demultiplexer:Քայքայվել մուլտիպլեքսավորված ազդանշանը իր բնօրինակ անհատական ​​ազդանշանների մեջ:

Օպտիկական ստացող.Ստացված օպտիկական ազդանշանը վերածում է էլեկտրական ազդանշանի, հիմնականում բաղկացած է ֆոտոդետրեկտորից եւ emodulator- ից:

Մաս 4. Օպտիկական հաղորդակցության առավելություններ եւ ծրագրեր

Օպտիկական հաղորդակցության առավելությունները.

1: Երկար ռելե հեռավորությունը, տնտեսական եւ էներգախնայողությունը
Ստանձնելով տեղեկատվության 10 ԳԲ / վրկ (10 միլիարդ 0 կամ 1 ազդանշան) փոխանցումը, եթե էլեկտրական հաղորդակցությունը օգտագործվում է, ազդանշանը պետք է փոխանցվի եւ կարգավորվի յուրաքանչյուր մի քանի հարյուր մետր: Դրա համեմատ օպտիկական հաղորդակցության օգտագործումը կարող է հասնել ավելի քան 100 կիլոմետր հեռավորության վրա: Ազդանշանն ավելի քիչ ժամանակները ճշգրտվում են, այնքան ցածր է ծախսը: Մյուս կողմից, օպտիկական մանրաթելերի նյութը սիլիկոնային երկօքսիդ է, որն ունի առատ պաշարներ եւ շատ ավելի ցածր գին, քան պղնձե մետաղալարերը: Հետեւաբար, օպտիկական հաղորդակցությունը ունի տնտեսական եւ էներգախնայող ազդեցություն:

2-ը Տեղեկատվության արագ փոխանցում եւ կապի բարձր որակ

Օրինակ, այժմ, երբ արտասահմանում ընկերների հետ խոսելը կամ առցանց զրուցելը, ձայնը այնքան էլ զավեշտում չէ, ինչպես նախկինում: Հեռահաղորդակցության դարաշրջանում միջազգային հաղորդակցությունը հիմնականում ապավինում է արհեստական ​​արբանյակների վրա, որպես փոխանցման ռելեներ, ինչը հանգեցնում է ավելի երկար փոխանցման ուղիներ եւ դանդաղ ազդանշանային ժամանում: Եվ օպտիկական հաղորդակցությունը, սուզանավային մալուխների օգնությամբ կրճատում է փոխանցման հեռավորությունը, ավելի արագ տեղեկատվության փոխանցում կատարելը: Հետեւաբար, օպտիկական հաղորդակցությունը օգտագործելը կարող է հասնել արտերկրի հետ ավելի հարթ հաղորդակցման:

3. Հակատարի միջամտության ուժեղ ունակություն եւ լավ գաղտնիություն

Էլեկտրական հաղորդակցությունը կարող է սխալներ զգալ էլեկտրամագնիսական միջամտության պատճառով, հանգեցնելով կապի որակի անկմանը: Այնուամենայնիվ, օպտիկական հաղորդակցությունը չի ազդում էլեկտրական աղմուկի վրա, այն ավելի անվտանգ եւ հուսալի դարձնելով: Եվ ընդհանուր արտացոլման սկզբունքի պատճառով ազդանշանը ամբողջովին սահմանափակվում է օպտիկական մանրաթելով փոխանցման համար, ուստի գաղտնիությունը լավն է:

4. Փոխանցման մեծ հզորություն
Ընդհանրապես, էլեկտրական հաղորդակցությունը կարող է փոխանցել միայն տեղեկատվության 10 ԳԲ-ին (10 միլիարդ 0 կամ 1 ազդանշան), իսկ օպտիկական հաղորդակցությունը կարող է տեղեկատվության փոխանցել 1 տբ / վրկ (1 տրիլիոն 0 կամ 1 ազդանշան):

Օպտիկական հաղորդակցության կիրառում

Օպտիկական հաղորդակցության շատ առավելություններ կան, եւ այն ինտեգրվել է մեր կյանքի յուրաքանչյուր անկյունում `դրա զարգացման օրվանից: Այնպիսի սարքեր, ինչպիսիք են բջջային հեռախոսները, համակարգիչները եւ IP հեռախոսները, որոնք ինտերնետում օգտագործում են ինտերնետը, բոլորը կապում են իրենց տարածաշրջանում, ամբողջ երկիրը եւ նույնիսկ գլոբալ հաղորդակցման ցանցը: Օրինակ, համակարգիչների եւ բջջային հեռախոսների կողմից արտանետվող ազդանշանները հավաքվում են տեղական հաղորդակցման օպերատորի բազային կայաններում եւ ցանցային մատակարարի սարքավորումների վրա, եւ այնուհետեւ փոխանցվում են աշխարհի տարբեր մասեր օպտիկամանրաթելային մալուխների միջոցով:

Ամենօրյա գործունեության իրականացում, ինչպիսիք են տեսազանգերը, առցանց գնումներ, տեսախաղեր եւ Binge, որոնք դիտում են բոլորին ապավինում են կադրերի հետեւում նրա աջակցությանը եւ օգնությանը: Օպտիկական ցանցերի առաջացումը մեր կյանքը ավելի հարմարավետ եւ հարմար է դարձրել: