Kiudoptilise edastusside põhimõte saavutatakse optiliste signaalide täielikul peegeldumisel fiiberoptikas.
Selle põhimõte seisneb selles, et valguse erineva levimiskiiruse tõttu erinevates ainetes toimub valguse suunamisel ühelt ainelt teisele nende kahe aine vahelisel kokkupuutepinnal murdumine ja peegeldus. Veelgi enam, murdunud valguse nurk varieerub sõltuvalt langeva valguse nurgast. Kui langeva valguse nurk saavutab või ületab teatud nurga, kaob murdunud valgus ja kogu langev valgus peegeldub tagasi, mida nimetatakse valguse täielikuks peegeldumiseks.
Milline on optiliste kiudude struktuur, et tagada optiliste signaalide täielik peegeldus, ja kas kõik optilised signaalid võivad täielikult peegelduda? Õpime tundma optiliste kiudude struktuuri ja tüüpe.
Kiudoptiline struktuur ja tüübid
Kiudoptiline struktuur: Kiudoptilised paljad kiud jagunevad tavaliselt kolmeks kihiks: keskne suure murdumisnäitajaga klaassüdamik (südamiku läbimõõt tavaliselt 50 või 62,5 μm), mille keskel on madala murdumisnäitajaga räniklaasist kattekiht (tavaliselt läbimõõduga 125 μm) Kõige välimine kiht on tugevdamiseks kasutatav kattekiht.
N.A.: Kiu otsapinnale langevat valgust ei saa kiud täielikult edastada, edastada saab ainult teatud nurga all langevat valgust. Seda nurka nimetatakse optilise kiu numbriliseks apertuuriks. Optiliste kiudude suurem arvuline ava on kasulik fiiberdokkimisel. Erinevate tootjate toodetud optiliste kiudude arvuline ava on erinev.
Optiliste kiudude tüübid:
A. Vastavalt valguse ülekanderežiimile optilistes kiududes võib selle jagada ühemoodilisteks ja mitmerežiimilisteks optilisteks kiududeks.
B.Jagatuna optimaalse edastussageduse akna järgi: tavaline ühemoodiline kiud ja hajutatud ühemoodiline kiud.
C. Murdumisnäitaja jaotuse järgi võib selle jagada mutatsioonitüüpi ja gradienttüüpi optilisteks kiududeks.
Mis on ühemoodiline ja mitmemoodiline kiud?
Mitu-režiimi kiud:Keskmine klaasisüdamik on paksem (50 või 62,5) μm) See suudab edastada mitut valgusrežiimi. Kuid selle intermodaalne hajuvus on suhteliselt suur, mis piirab digitaalsete signaalide edastamise sagedust ja muutub vahemaa suurenedes karmimaks. Näiteks 600 MB/KM kiu ribalaius on 2 km kaugusel ainult 300 MB. Seetõttu on mitmerežiimilise fiiberoptilise edastuse kaugus suhteliselt väike, tavaliselt vaid paar kilomeetrit.
Vallaline-režiimis optiline kiud:Keskmine klaasisüdamik on suhteliselt õhuke (südamiku läbimõõt on tavaliselt 9 või 10) μm) Valgust saab edastada ainult ühel viisil. Seetõttu on selle intermodaalne dispersioon väike ja sobib kaugsuhtluseks, kuid selle kromaatiline dispersioon mängib suurt rolli. Seetõttu on ühemoodilistel kiududel kõrged nõuded valgusallika spektraallaiusele ja stabiilsusele, st spektraallaius peaks olema kitsas ja stabiilsus hea.
Mis on tavalised ühemoodilised kiud ja dispersiooninihkega ühemoodilised kiud?
Tavaline tüüp:Kiudoptika tootjad optimeerivad optiliste kiudude edastussagedust ühel valguse lainepikkusel, näiteks 1300 nm.
Dispersiooni nihke tüüp:Kiudoptiliste kiudude tootjad optimeerivad optiliste kiudude edastussagedust kahe valguse lainepikkusega, näiteks 1300 nm ja 1550 nm.
Mis on mutatsiooni tüüpi ja gradiendi tüüpi optilised kiud?
Mutandi tüüp:Murdumisnäitaja optilise kiu kesksüdamikust klaaskatteni on järsk. Sellel on madal hind ja kõrge režiimidevaheline dispersioon. Sobib lühikese vahemaa madala kiirusega side jaoks, näiteks tööstuslikuks juhtimiseks. Väikese intermodaalse dispersiooni tõttu kasutavad ühemoodilised kiud aga mutatsioonitüüpi.
Gradiendi tüüpi kiud:Murdumisnäitaja kiu kesksüdamikust klaaskatteni väheneb järk-järgult, võimaldades kõrgrežiimil valgusel levida sinusoidaalselt, vähendades režiimidevahelist hajumist, suurendades kiu ribalaiust ja suurendades ülekandekaugust. Selle maksumus on siiski suhteliselt kõrge. Tänapäeval on mitmemoodilised kiud enamasti gradienttüüpi kiud.
Niisiis, miks me valime kaabliedastuse asemel fiiberoptilise edastuse? Räägime fiiberoptika eelistest:
- Optiliste kiudude pääsuriba on väga lai. Teoreetiliselt võib see ulatuda 3 miljardi megahertsini.
- Releeta osa on mitukümmend kuni üle 100 kilomeetri pikk ja vasktraat vaid paarsada meetrit pikk.
- Ei mõjuta elektromagnetväljad ja kiirgus.
- Kerge ja väikese suurusega. Näiteks 900 paari keerdpaarkaableid, mille läbimõõt on 3 tolli ja kaal 8 tonni/km, saab ühendada 21 000 liiniga. Ja kümnekordse sidemahuga optiline kaabel, mille läbimõõt on 0,5 tolli ja kaal 450 P/KM.
- Fiiberoptiline side ei ole elektrifitseeritud ja seda saab ohutult kasutada tule- ja plahvatusohtlikes kohtades.
- Lai kasutustemperatuuri vahemik.
- Keemiline korrosioonikindlus ja pikk kasutusiga.