Hoe werken de optische communicatiekabels echt?
Op zijn meest basale bestaat een optische vezelkabel van de communicatie uit glazen strengen, zoals draden, ongeveer de diameter van het menselijk haar, die elk berichten kunnen verzenden die op lichtgolven met de snelheid van het licht worden gemoduleerd. Ze bieden een grotere bandbreedte dan koperdraadkabel en zijn de go-to-optie geworden om te voldoen aan de eisen van het tijdperk van internet waar grote hoeveelheden gegevens (bijv. Streaming-apps) moeten worden verdeeld onder duizenden abonnees, kilometers verderop en onmiddellijk. Vezeloptische kabels worden niet alleen aangetroffen in communicatiesystemen, ze worden ook gebruikt in industriële netwerken, detectie en avionica -applicaties.
De eerste stap om te begrijpen hoe glasvezel werkt, is om te begrijpen wat er gebeurt als u licht door lucht of water stuurt. Licht reist als een golf. Wanneer het door de lucht gaat, verliest de golf wat energie en wordt meer verspreid. Het resultaat is dat de lichtstraal breder en minder intens wordt. Dit verlies van intensiteit wordt verzwakking genoemd.
Wanneer licht het water binnenkomt, verliest dit echter geen energie. In plaats daarvan buigt het zich rond de watermoleculen, waardoor het voor het licht gemakkelijker kan gaan. Water vertraagt ook de snelheid van het licht met een factor 1/v2 waar v de snelheid van het licht in water is. Dit betekent dat licht dat door water reist verder zal reizen dan wanneer het door de lucht reist. Optische vezels gebruiken deze principes om gegevens van het ene punt naar het andere te dragen.
De meeste optische vezels die tegenwoordig in gebruik zijn, bestaan uit glazen strengen (de kern) gemaakt van zuiver silica omgeven door bekledingsmateriaal gemaakt van gedoteerd silica. De kern is zo klein dat slechts een enkele straal van het licht op een bepaalde golflengte naar het einde kan reizen. Dit worden single-mode vezels genoemd. In dit ontwerp heeft de bekledingslaag een lagere brekingsindex en werkt ze als een spiegel om de modus in de kern te houden. Dit fenomeen staat bekend als totale interne reflectie.
De prestaties van optische vezels hangt af van hoe goed ze licht kunnen overbrengen. Een manier om dit te meten is door het retourverlies (ook wel insertieverlies genoemd) van de vezel te meten. Retourverlies wordt gedefinieerd als de verhouding tussen het vermogen in de voorwaartse richting en het vermogen in de omgekeerde richting. Als het retourverlies hoog is, zal er meer licht verloren gaan wanneer het door de vezel reist dan als het retourverlies laag was.
Voordelen van glasvezelkabels
Optische vezels hebben veel voordelen ten opzichte van traditionele koperen draden:
1. Upra-hoge snelheid transmissieprestaties
Optische vezelmedia verzendt signalen via fotonpulsen, en de transmissiesnelheid kan duizend keer bereiken die van koperen kabels (meestal 100+ GBP's), wat met name geschikt is voor toepassingsscenario's met strikte realtime vereisten zoals 4K/8K streaming media-transmissie en cloud computing-services. Optische vezel met één modus heeft een doorbraakstransmissie van 1 petabit/s in laboratoriumomgevingen bereikt.
2.ULTRA-grote bandbreedtecapaciteit
Dankzij de rijpe toepassing van Wavellength Division Multiplexing (WDM) -technologie kan een enkele optische vezel tegelijkertijd optische signalen van verschillende golflengten bevatten, zoals C-band (1530-1565 nm) en L-band (1565-1625 nm). Door middel van dichte golflengte-divisie multiplexing (DWDM) -technologie kunnen meer dan 96 kanalen met parallelle transmissie met één vezel worden bereikt, waardoor theoretisch honderden bandbreedtecapaciteit op TBPS-niveau bereikt.
3.ULTRA-LOW verliesoverdrachtskenmerken
Quartz optische vezel heeft een verzwakkingscoëfficiënt van 0. 2db/km in het venster 1550nm. Met de Erbium-gedoteerde vezelversterker (EDFA) -technologie kan het een relaisvrije transmissie-afstand van meer dan 100 km bereiken. Ter vergelijking: het verlies van Cat6a -koperen kabel is 21,3 dB per 100 meter bij 100 MHz.
4. Elektromagnetische immuniteitskenmerken
Optische vezel maakt gebruik van SIO₂ diëlektrische golfgeleiderstructuur om signalen uit te zenden, die fundamenteel de elektromagnetische interferentie (EMI) en radiofrequentie -interferentie (RFI) -problemen vermijden waarmee koperen kabels worden geconfronteerd. Deze functie maakt het onvervangbaar voor bedrading in sterke elektromagnetische omgevingen zoals hoogspanningsstations (groter dan of gelijk aan 500KV) en medische MRI-apparatuurkamers.
5. Beveiligingsmechanisme
Het risico op het lekkages van de informatie van optisch vezelsysteem bestaat voornamelijk in de beëindigingsapparatuur. Er is geen elektromagnetische straling tijdens de transmissie. De OTDR -technologie kan de optische verliesafwijking volgen op het niveau van 0. 01DB in realtime. Volgens de NIST SP 800-53 standaard bereikt de fysieke laagbeveiliging van het optische vezelkanaal het Klasse III -beschermingsniveau, dat het Klasse I -niveau van koperen kabel ver overschrijdt.
Soorten communicatieglasvezelkabel
Er zijn 2 basistypen vezels, enkele modus en multimode. Optische vezel met één modus is kleiner in kerndiameter (8. 3-10 micron) en heeft voordelen in termen van bandbreedte en reiken voor langere afstanden, terwijl optische vezels met multimode grotere kerndiameters hebben (50 micron of groter) en gemakkelijk de meeste afstanden te ondersteunen die nodig zijn in ondernemings- en datacenternetwerken, bij een kosten van een single-mode-installaties.
Optische vezeltechnologie wordt tegenwoordig op veel manieren gebruikt. Het wordt gebruikt voor het verzenden van spraak- en videosignalen, het vervoeren van computergegevens en voor het verzenden van informatie over lange afstanden.
Optische vezels worden gebruikt om endoscopen te produceren die artsen in het menselijk lichaam kunnen bekijken en een operatie kunnen uitvoeren zonder invasieve scalpelprocedures. Grote kernvezels kunnen laserergie vervoeren om de verwijdering van tatoeages, het reinigen van historische monumenten en de stroom van laser-gerichte verdedigingssystemen te vergemakkelijken.
Gedistribueerde vezeloptische detectie (DFOS) zorgt ervoor dat de gehele lengte van een optische vezel als detectieapparaat kan worden gebruikt. Structuren zoals brandstofpijpleidingen, bruggen en vliegtuigvleugels kunnen optische vezels erin ingebed hebben om parameters als spanning, temperatuur of geluid te detecteren en helpen hun structurele integriteit te waarborgen.
