کابل فیبر نوری چه کاری انجام می دهد؟

کابل های فیبر نوری اطلاعات را به عنوان پالس نور از طریق رشته های شیشه یا پلاستیک منتقل کنید. آنها به عنوان ستون فقرات ارتباطات مدرن خدمت می کنند و امکان انتقال داده های پر سرعت در مسافت های طولانی با حداقل از دست دادن سیگنال را فراهم می کنند.

کارکرد اصلی

فیبر نوری سیگنال های الکتریکی را با استفاده از فرستنده به نور تبدیل می کند. نور از طریق کابل از طریق کل بازتاب داخلی ، که بین هسته و روکش است ، عبور می کند. در مقصد ، یک گیرنده نور را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند.

اجزای کلیدی

• هسته: مرکز شیشه ای/پلاستیکی نازک که دارای نور است
• روکش: لایه بیرونی که نور را به سمت داخل منعکس می کند
• پوشش بافر: ژاکت پلاستیکی محافظ
• اعضای قدرت: تقویت کننده الیاف (به عنوان مثال ، Kevlar)
• ژاکت بیرونی: نمای بیرونی مقاوم در برابر آب و هوا

مشخصات فنی

الیاف تک حالت (هسته 9 میکرومتر) دارای نور لیزر مادون قرمز (1310-1550 نانومتر) برای مسافت بیش از 100 کیلومتر هستند. الیاف چند حالته (هسته 50-62.5 میکرومتر) از منابع نوری LED برای اجرای کوتاه تر (2 کیلومتر) استفاده می کنند.

مقایسه عملکرد

مکانیک انتقال سیگنال

پالس های نور یکپارچگی سیگنال را از طریق کل بازتاب داخلی حفظ می کنند. محاسبه زاویه بحرانی از قانون اسنل پیروی می کند: θ _جف = گناه ^-1 (N ₂ /n ₁ ) ، جایی که n ₁ و n ₂ شاخص های انکسار هسته و روکش هستند.

سناریوهای استقرار

• کابل های زیرزمینی : 400 سیستم در سطح جهانی 1.3 متر کیلومتر در سطح جهان
• فوت (فیبر به خانه) : ارتباطات مصرف کننده مستقیم
• مراکز داده : معماری برگ ستون فقرات با پیوندهای 400 گیگابیت در ثانیه
• صنعتی : اتوماسیون کارخانه مقاوم به EMI

محدودیت ها و ملاحظات

هزینه های نصب بیش از مس 10-30 ٪ است. تجهیزات تخصصی مورد نیاز برای ترکیبی (از دست دادن 0.1dB در هر شکاف). حداقل شعاع خم (به طور معمول قطر کابل 10-20)) از نشت نور جلوگیری می کند.

جدول زمانی تکامل

1977: اولین نصب تجاری (شیکاگو)
1988: کابل tat-8 transatlantic (40،000 تماس به طور همزمان)
2016: رکورد 4000 کیلومتری (1Tbps تک کانال)
2023: سیستم های زیرزمینی که در هر جفت فیبر به 24 تن در ثانیه می رسند

تحولات آینده

چند برابر کردن تقسیم فضایی با استفاده از الیاف چند هسته ای (7 هسته نشان داده شده است). الیاف هسته توخالی باعث کاهش تأخیر به 3μs/کیلومتر می شوند. ادغام با شبکه های رمزنگاری کوانتومی.

شیرجه عمیق فنی

سیستم های فیبر نوری برای افزایش ظرفیت ، چند برابر تقسیم طول موج (WDM) را افزایش می دهند. WDM متراکم (DWDM) حداکثر 160 طول موج در هر فیبر را پشتیبانی می کند ، هر کدام دارای 100 گیگابیت در ثانیه هستند. بازسازی سیگنال از طریق آمپلی فایرهای فیبر دوپ شده Erbium (EDFA) در فاصله 80-100 کیلومتری قرار می گیرد و تقویت نوری را بدون تبدیل الکتریکی حفظ می کند. اثرات غیرخطی مانند مخلوط کردن چهار موج در سطح قدرت بیش از 17dbm قابل توجه می شود و نیاز به طراحی فیبر تغییر یافته دارد. جبران پراکندگی حالت قطبی (PMD) برای پیوندهای فراتر از 40 کیلومتر که با سرعت 100 گیگابیت در ثانیه کار می کنند بسیار مهم است.

علم مادی

سیلیس ذوب شده فوق العاده گور (SIO ₂ ) مواد اصلی را تشکیل می دهد ، با افزایش دوپینگ ژرمانیوم ، ضریب انکسار افزایش می یابد. روکش دار از سیلیس فلوئور دوپ با 0.36 ٪ ضریب شکست کمتری استفاده می کند. تولید شامل رسوب بخار شیمیایی اصلاح شده (MCVD) است ، جایی که گازها لایه های سیلیکون را در داخل لوله های preform در دمای 1900 درجه سانتیگراد سپرده می کنند. نقاشی فیبر در دمای 2000 درجه سانتیگراد رخ می دهد و 10 کیلومتر در دقیقه را با قطر کنترل می کند تا 0.1 میکرومتر. $ $