Η αρχή της επικοινωνίας μετάδοσης οπτικών ινών επιτυγχάνεται με βάση τη συνολική ανάκλαση των οπτικών σημάτων μέσα στην οπτική ίνα.
Η αρχή πίσω από αυτό είναι ότι λόγω των διαφορετικών ταχυτήτων διάδοσης του φωτός σε διαφορετικές ουσίες, όταν το φως κατευθύνεται από τη μια ουσία στην άλλη, η διάθλαση και η ανάκλαση συμβαίνουν στη διεπιφάνεια μεταξύ των δύο ουσιών. Επιπλέον, η γωνία του διαθλασμένου φωτός ποικίλλει ανάλογα με τη γωνία του προσπίπτοντος φωτός. Όταν η γωνία προσπίπτοντος φωτός φτάσει ή υπερβαίνει μια ορισμένη γωνία, το διαθλασμένο φως εξαφανίζεται και όλο το προσπίπτον φως ανακλάται προς τα πίσω, κάτι που ονομάζεται ολική ανάκλαση του φωτός.
Ποια είναι λοιπόν η δομή των οπτικών ινών για να διασφαλιστεί η πλήρης ανάκλαση των οπτικών σημάτων και μπορούν όλα τα οπτικά σήματα να ανακλώνται πλήρως; Ας μάθουμε για τη δομή και τους τύπους των οπτικών ινών.
Δομή και τύποι οπτικών ινών
Δομή οπτικών ινών: Οι γυμνές ίνες οπτικών ινών χωρίζονται γενικά σε τρία στρώματα: έναν κεντρικό γυάλινο πυρήνα υψηλού δείκτη διάθλασης (διάμετρος πυρήνα γενικά 50 ή 62,5 μ m), με γυάλινη επένδυση από πυρίτιο χαμηλού δείκτη διάθλασης στη μέση (συνήθως με διάμετρο 125 μ m). Το πιο εξωτερικό στρώμα είναι το στρώμα επίστρωσης που χρησιμοποιείται για την ενίσχυση.
N.A.: Το προσπίπτον φως στην ακραία όψη της ίνας δεν μπορεί να μεταδοθεί εξ ολοκλήρου από την ίνα, μόνο το προσπίπτον φως μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος γωνίας μπορεί να μεταδοθεί. Αυτή η γωνία ονομάζεται αριθμητικό άνοιγμα της οπτικής ίνας. Ένα μεγαλύτερο αριθμητικό άνοιγμα οπτικών ινών είναι ευεργετικό για τη σύνδεση ινών. Το αριθμητικό άνοιγμα των οπτικών ινών που παράγονται από διαφορετικούς κατασκευαστές ποικίλλει.
Τύποι οπτικών ινών:
A. Σύμφωνα με τον τρόπο μετάδοσης του φωτός στις οπτικές ίνες, μπορεί να χωριστεί σε μονοτροπικές οπτικές ίνες και πολλαπλές οπτικές ίνες.
B. Διαιρείται με το παράθυρο βέλτιστης συχνότητας μετάδοσης: συμβατική ίνα μονής λειτουργίας και ίνα μονής λειτουργίας μετατοπισμένης διασποράς.
Γ. Σύμφωνα με την κατανομή του δείκτη διάθλασης, μπορεί να χωριστεί σε οπτικές ίνες τύπου μετάλλαξης και τύπου βαθμίδωσης.
Τι είναι η ίνα απλής λειτουργίας και η ίνα πολλαπλής λειτουργίας?
Πολυ-ίνα λειτουργίας:Ο κεντρικός γυάλινος πυρήνας είναι παχύτερος (50 ή 62,5) μ m) Μπορεί να μεταδώσει πολλαπλούς τρόπους φωτός. Αλλά η διατροπική διασπορά του είναι σχετικά μεγάλη, γεγονός που περιορίζει τη συχνότητα μετάδοσης ψηφιακών σημάτων και γίνεται πιο σοβαρή με την αύξηση της απόστασης. Για παράδειγμα, μια οπτική ίνα 600MB/KM έχει μόνο εύρος ζώνης 300MB στα 2KM. Επομένως, η απόσταση για τη μετάδοση οπτικών ινών πολλαπλών λειτουργιών είναι σχετικά κοντινή, συνήθως μόνο λίγα χιλιόμετρα.
Μονόκλινο-λειτουργία οπτικής ίνας:Ο κεντρικός γυάλινος πυρήνας είναι σχετικά λεπτός (η διάμετρος του πυρήνα είναι γενικά 9 ή 10) μ m) Μπορεί να μεταδοθεί μόνο ένας τρόπος φωτός. Επομένως, η διατροπική διασπορά του είναι μικρή και κατάλληλη για απομακρυσμένη επικοινωνία, αλλά η χρωματική διασπορά του παίζει σημαντικό ρόλο. Επομένως, οι ίνες μονής λειτουργίας έχουν υψηλές απαιτήσεις για το φασματικό πλάτος και τη σταθερότητα της πηγής φωτός, δηλαδή το φασματικό πλάτος πρέπει να είναι στενό και η σταθερότητα να είναι καλή.
Τι είναι οι συμβατικές ίνες μονής λειτουργίας και οι ίνες μονής λειτουργίας με μετατόπιση διασποράς?
Συμβατικός τύπος:Οι κατασκευαστές οπτικών ινών βελτιστοποιούν τη συχνότητα μετάδοσης των οπτικών ινών σε ένα μόνο μήκος κύματος φωτός, όπως τα 1300 nm.
Τύπος μετατόπισης διασποράς:Οι κατασκευαστές οπτικών ινών βελτιστοποιούν τη συχνότητα μετάδοσης των οπτικών ινών σε δύο μήκη κύματος φωτός, όπως 1300nm και 1550nm.
Τι είναι οι οπτικές ίνες τύπου μετάλλαξης και βαθμίδωσης?
Τύπος μετάλλαξης:Ο δείκτης διάθλασης από τον κεντρικό πυρήνα της οπτικής ίνας μέχρι τη γυάλινη επένδυση είναι απότομος. Έχει χαμηλό κόστος και υψηλή διασπορά μεταξύ των λειτουργιών. Κατάλληλο για επικοινωνία μικρής ταχύτητας σε μικρές αποστάσεις, όπως βιομηχανικός έλεγχος. Ωστόσο, λόγω της μικρής διατροπικής διασποράς, οι μονοτροπικές ίνες υιοθετούν όλες έναν τύπο μετάλλαξης.
Ίνα τύπου ντεγκραντέ:Ο δείκτης διάθλασης από τον κεντρικό πυρήνα της ίνας προς τη γυάλινη επένδυση μειώνεται σταδιακά, επιτρέποντας στο φως υψηλής λειτουργίας να διαδίδεται με ημιτονοειδή τρόπο, μειώνοντας τη διασπορά μεταξύ των τρόπων λειτουργίας, αυξάνοντας το εύρος ζώνης ινών και αυξάνοντας την απόσταση μετάδοσης. Ωστόσο, το κόστος είναι σχετικά υψηλό. Σήμερα, οι πολύτροπες ίνες είναι ως επί το πλείστον ίνες τύπου gradient.
Λοιπόν, γιατί επιλέγουμε μετάδοση οπτικών ινών αντί για μετάδοση με καλώδιο; Ας μιλήσουμε για τα πλεονεκτήματα των οπτικών ινών:
- Η ζώνη διέλευσης των οπτικών ινών είναι πολύ μεγάλη. Θεωρητικά, μπορεί να φτάσει τα 3 δισεκατομμύρια megahertz.
- Το μη ρελέ τμήμα έχει μήκος αρκετές δεκάδες έως πάνω από 100 χιλιόμετρα και το χάλκινο σύρμα έχει μήκος μόνο μερικές εκατοντάδες μέτρα.
- Δεν επηρεάζεται από ηλεκτρομαγνητικά πεδία και ακτινοβολία.
- Ελαφρύ και μικρό σε μέγεθος. Για παράδειγμα, 900 ζεύγη καλωδίων συνεστραμμένου ζεύγους με διάμετρο 3 ιντσών και βάρος 8 τόνων/KM μπορούν να συνδεθούν σε 21000 γραμμές. Και το οπτικό καλώδιο με όγκο επικοινωνίας δέκα φορές που έχει διάμετρο 0,5 ίντσες και βάρος 450P/KM.
- Η επικοινωνία με οπτικές ίνες δεν είναι ηλεκτρισμένη και μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ασφάλεια σε εύφλεκτα και εκρηκτικά μέρη.
- Ευρύ φάσμα θερμοκρασίας περιβάλλοντος για χρήση.
- Αντοχή στη χημική διάβρωση και μεγάλη διάρκεια ζωής.