L-invenzjoni tal-fibra ottika mexxiet ir-rivoluzzjoni fil-qasam tal-komunikazzjoni. Jekk ma jkun hemm l-ebda fibra ottika li tipprovdi kanali ta 'veloċità għolja ta' kapaċità għolja, l-internet jista 'jibqa' biss fl-istadju teoretiku. Jekk is-seklu 20 kien l-era tal-elettriku, allura s-seklu 21 huwa l-era tad-dawl. Id-dawl kif jikseb il-komunikazzjoni? Ejja nitgħallmu l-għarfien bażiku tal-komunikazzjoni ottika flimkien mal-editur hawn taħt.
Parti 1. Għarfien bażiku tal-propagazzjoni tad-dawl
Nifhmu l-mewġ tad-dawl
Il-mewġ tad-dawl huma attwalment mewġ elettromanjetiku, u fl-ispazju ħieles, it-tul ta 'mewġa u l-frekwenza tal-mewġ elettromanjetiku huma inversament proporzjonali. Il-prodott tat-tnejn huwa ugwali għall-veloċità tad-dawl, jiġifieri:
Irranġa t-tulijiet tal-mewġ jew il-frekwenzi tal-mewġ elettromanjetiku sabiex tifforma spettru elettromanjetiku. Skond it-tulijiet ta 'mewġ jew frekwenzi differenti, mewġ elettromanjetiku jista' jinqasam f'reġjun ta 'radjazzjoni, reġjun ultravjola, reġjun tad-dawl viżibbli, reġjun infra-aħmar, reġjun tal-majkrowejv, reġjun tal-mewġ tar-radju, u reġjun ta' mewġ twil. Il-faxex użati għall-komunikazzjoni huma prinċipalment ir-reġjun infra-aħmar, ir-reġjun tal-majkrowejv, u r-reġjun tal-mewġ tar-radju. L-immaġni li ġejja tgħinek tifhem id-diviżjoni tal-baned ta 'komunikazzjoni u l-midja ta' propagazzjoni korrispondenti f'minuti.
Il-protagonist ta 'dan l-artikolu, "Fiber Optic Communication", juża mewġ ħafif fil-medda infra-aħmar. Meta niġu għal dan il-punt, in-nies jistgħu jistaqsu għaliex għandu jkun fil-banda infra-aħmar? Din il-kwistjoni hija relatata mat-telf ta 'trasmissjoni ottika ta' materjali tal-fibra ottika, jiġifieri ħġieġ tas-silika. Sussegwentement, għandna bżonn nifhmu kif il-fibri ottiċi jittrasmettu d-dawl.
Rifrazzjoni, riflessjoni, u riflessjoni totali tad-dawl
Meta d-dawl jiġi emess minn sustanza għal oħra, ir-rifrazzjoni u r-riflessjoni jseħħu fl-interface bejn iż-żewġ sustanzi, u l-angolu ta 'rifrazzjoni jiżdied bl-angolu tad-dawl inċidentali. Kif muri fil-Figura ① → ②. Meta l-angolu inċidentali jilħaq jew jaqbeż ċertu angolu, id-dawl rifrattat jisparixxi u d-dawl inċidentali kollu huwa rifless lura, li huwa r-riflessjoni totali tad-dawl, kif muri f '② → ③ fil-figura li ġejja.
Materjali differenti għandhom indiċi ta 'rifrazzjoni differenti, u għalhekk il-veloċità tal-propagazzjoni tad-dawl tvarja f'medja differenti. L-indiċi ta 'rifrazzjoni huwa rrappreżentat minn n, n = c / v, fejn C hija l-veloċità fil-vakwu u V hija l-veloċità tal-propagazzjoni fil-medju. Medju b'indiċi ta 'rifrazzjoni ogħla jissejjaħ mezz ottikament dens, filwaqt li mezz b'indiċi ta' rifrazzjoni aktar baxx huwa msejjaħ mezz ottikament skars. Iż-żewġ kundizzjonijiet biex isseħħ riflessjoni totali huma:
1. Trasmissjoni minn mezz ottikament dens għal mezz ottikament skars
2. L-angolu inċidentali huwa akbar minn jew daqs l-angolu kritiku tar-riflessjoni totali
Sabiex tiġi evitata t-tnixxija tas-sinjal ottiku u titnaqqas it-telf ta 'trasmissjoni, it-trasmissjoni ottika fil-fibri ottiċi sseħħ taħt kondizzjonijiet ta' riflessjoni totali.
Parti 2. Introduzzjoni għall-midja tal-propagazzjoni ottika (fibra ottika)
Bl-għarfien bażiku tal-propagazzjoni tad-dawl tar-riflessjoni totali, huwa faċli li tifhem l-istruttura tad-disinn tal-fibri ottiċi. Il-fibra vojta tal-fibra ottika hija maqsuma fi tliet saffi: l-ewwel saff huwa l-qalba, li tinsab fiċ-ċentru tal-fibra u hija magħmula minn dijossidu tas-silikon ta 'purità għolja, magħrufa wkoll bħala ħġieġ. Id-dijametru tal-qalba huwa ġeneralment 9-10 mikron (mod wieħed), 50 jew 62.5 mikron (multi-modalità). Il-qalba tal-fibra għandha indiċi ta 'rifrazzjoni għolja u tintuża biex tittrasmetti d-dawl. Kisi tat-tieni saff: Jinsab madwar il-qalba tal-fibra, magħmul ukoll minn ħġieġ tas-silika (b'dijametru ta '125 mikron ġeneralment). L-indiċi ta 'rifrazzjoni tal-kisi huwa baxx, li jifforma kundizzjoni ta' riflessjoni totali flimkien mal-qalba tal-fibra. It-tielet saff tal-kisi: Is-saff l-iktar imbiegħed huwa kisi ta 'reżina rinforzat. Il-materjal tas-saff protettiv għandu saħħa għolja u jista 'jiflaħ impatti kbar, li jipproteġi l-fibra ottika mill-erożjoni tal-fwar tal-ilma u l-brix mekkaniku.
It-telf ta 'trasmissjoni tal-fibra ottika huwa fattur importanti ħafna li jaffettwa l-kwalità tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika. Il-fatturi ewlenin li jikkawżaw attenwazzjoni ta 'sinjali ottiċi jinkludu telf ta' assorbiment ta 'materjali, telf ta' tifrix waqt it-trasmissjoni, u telf ieħor ikkawżat minn fatturi bħal liwi tal-fibra, kompressjoni u telf ta 'docking.
It-tul ta 'mewġa tad-dawl huwa differenti, u t-telf ta' trasmissjoni fil-fibri ottiċi huwa wkoll differenti. Sabiex jitnaqqas it-telf u jiġi żgurat l-effett ta 'trasmissjoni, ix-xjentisti ġew impenjati li jsibu l-iktar dawl adattat. Id-dawl fil-firxa tat-tul ta 'mewġa ta' 1260nm ~ 1360nm għandu l-iżgħar distorsjoni tas-sinjal ikkawżata mit-tixrid u l-inqas telf ta 'assorbiment. Fil-jiem bikrija, din il-firxa ta 'mewġ ġiet adottata bħala l-medda ta' komunikazzjoni ottika. Aktar tard, wara perjodu twil ta 'esplorazzjoni u prattika, l-esperti ġabru fil-qosor firxa ta' mewġ ta 'telf baxx (1260nm ~ 1625nm), li huwa l-iktar adattat għat-trasmissjoni fil-fibri ottiċi. Allura l-mewġ tad-dawl użat fil-komunikazzjoni tal-fibra ottika huma ġeneralment fil-medda infra-aħmar.
Klassifikazzjoni tal-fibra ottika
Fibra ottika multimode: tittrasmetti modi multipli, iżda d-dispersjoni inter-modali l-kbira tillimita l-frekwenza tat-trasmissjoni ta 'sinjali diġitali, u din il-limitazzjoni ssir iktar severa biż-żieda fid-distanza ta' trasmissjoni. Għalhekk, id-distanza ta 'trasmissjoni b'fibra ottika b'ħafna mod hija relattivament qasira, ġeneralment biss ftit kilometri.
Fibra tal-mod wieħed: b'dijametru żgħir ħafna tal-fibra, teoretikament mod wieħed biss jista 'jiġi trasmess, li jagħmilha adattata għal komunikazzjoni mill-bogħod.
| Oġġett ta 'paragun | Fibra multimode | Fibra tal-modalità waħda |
| Spiża tal-fibra ottika | spiża għolja | spiża baxxa |
| Rekwiżiti ta 'tagħmir ta' trasmissjoni | Rekwiżiti baxxi ta 'tagħmir, spejjeż baxxi ta' tagħmir | Rekwiżiti għoljin ta 'tagħmir, ħtiġijiet ta' sors ta 'dawl għoli |
| Attenwazzjoni | għoli | baxx |
| Tul tat-Trasmissjoni: 850NM-1300NM | 1260nm-1640nm | |
| Konvenjenti għall-użu | Dijametru tal-qalba akbar, faċli biex timmaniġġa | Konnessjoni aktar kumplessa għall-użu |
| Distanza ta 'trasmissjoni | Netwerk lokali | |
| (inqas minn 2km) | Netwerk ta 'Aċċess | Netwerk ta 'Distanza Medju sa Lonja |
| (Akbar minn 200km) | ||
| Bandwidth | Wisa 'tal-banda limitat | Kważi wisa 'tal-banda |
| Konklużjoni | Fibra ottika tiswa aktar, iżda l-ispiża relattiva tal-attivazzjoni tan-netwerk hija inqas | Prestazzjoni ogħla, iżda spiża ogħla għall-istabbiliment ta 'netwerk |
Parti 3. Prinċipju tax-xogħol tas-sistema ta 'komunikazzjoni tal-fibra ottika
Sistema ta 'komunikazzjoni tal-fibra ottika
Il-prodotti ta 'komunikazzjoni użati b'mod komuni, bħal telefowns ċellulari u kompjuters, jittrasmettu informazzjoni fil-forma ta' sinjali elettriċi. Meta twettaq komunikazzjoni ottika, l-ewwel pass huwa li tikkonverti sinjali elettriċi f'sinjali ottiċi, tittrasmettihom permezz ta 'kejbils tal-fibra ottika, u mbagħad tikkonverti s-sinjali ottiċi f'sinjali elettriċi biex tikseb l-iskop tat-trasmissjoni ta' informazzjoni. Is-sistema bażika ta 'komunikazzjoni ottika tikkonsisti minn trasmettitur ottiku, riċevitur ottiku, u ċirkwit tal-fibra ottika għat-trasmissjoni tad-dawl. Sabiex tiġi żgurata l-kwalità tat-trasmissjoni tas-sinjal fuq distanza twila u ttejjeb il-wisa 'tal-frekwenza tat-trasmissjoni, ir-ripetituri ottiċi u l-multiplexers huma ġeneralment użati.
Hawn taħt hawn introduzzjoni qasira għall-prinċipju tax-xogħol ta 'kull komponent fis-sistema ta' komunikazzjoni tal-fibra ottika.
Trasmettitur ottiku:Jikkonverti s-sinjali elettriċi f'sinjali ottiċi, prinċipalment magħmul minn modulaturi tas-sinjal u sorsi tad-dawl.
Signal Multiplexer:Koppji multipli ta 'sinjali ta' trasportatur ottiku ta 'tulijiet ta' mewġ differenti fl-istess fibra ottika għat-trasmissjoni, u jiksbu l-effett ta 'l-irduppjar tal-kapaċità ta' trasmissjoni.
Ripetitur Ottiku:Matul it-trasmissjoni, il-forma tal-mewġ u l-intensità tas-sinjal sejrin għall-agħar, u għalhekk huwa meħtieġ li terġa 'tiġi stabbilita l-forma tal-mewġ għall-forma tal-mewġ pulita tas-sinjal oriġinali u tiżdied l-intensità tad-dawl.
Sinjal Demultiplexer:Iddekomponi s-sinjal multiplexed fis-sinjali individwali oriġinali tiegħu.
Riċevitur ottiku:Jikkonverti s-sinjal ottiku riċevut f'sinjal elettriku, magħmul prinċipalment minn fotodetettur u demodulatur.
Parti 4. Vantaġġi u Applikazzjonijiet ta 'Komunikazzjoni Ottika
Vantaġġi tal-komunikazzjoni ottika:
1. Distanza twila tar-relay, ekonomiku u li jiffranka l-enerġija
Jekk wieħed jassumi t-trasmissjoni ta '10 Gbps (10 biljun 0 jew 1 sinjali kull sekonda) ta 'informazzjoni, jekk tintuża komunikazzjoni elettrika, is-sinjal jeħtieġ li jiġi mgħoddi u aġġustat kull ftit mijiet ta' metri. Meta mqabbel ma 'dan, l-użu ta' komunikazzjoni ottika jista 'jikseb distanza ta' relay ta 'aktar minn 100 kilometru. Iktar ma jkun inqas darbiet is-sinjal, inqas tkun l-ispiża. Min-naħa l-oħra, il-materjal tal-fibra ottika huwa dijossidu tas-silikon, li għandu riżervi abbundanti u spiża ferm aktar baxxa minn wajer tar-ram. Għalhekk, il-komunikazzjoni ottika għandha effett ekonomiku u li jiffranka l-enerġija.
2. Trasmissjoni ta 'informazzjoni mgħaġġla u kwalità għolja ta' komunikazzjoni
Pereżempju, issa meta tkellem ma 'ħbieb barra mill-pajjiż jew tiċċettja onlajn, il-ħoss ma jibqax daqshekk qabel. Fl-era tat-telekomunikazzjoni, il-komunikazzjoni internazzjonali tiddependi prinċipalment fuq satelliti artifiċjali bħala rilejs għat-trasmissjoni, li tirriżulta fi mogħdijiet ta 'trasmissjoni itwal u wasla tas-sinjal aktar bil-mod. U l-komunikazzjoni ottika, bl-għajnuna ta 'kejbils sottomarini, tqassar id-distanza ta' trasmissjoni, tagħmel it-trasmissjoni ta 'informazzjoni aktar malajr. Għalhekk, l-użu ta 'komunikazzjoni ottika jista' jikseb komunikazzjoni lixxa ma 'barranin.
3. Kapaċità qawwija kontra l-interferenza u kunfidenzjalità tajba
Il-komunikazzjoni elettrika tista 'tesperjenza żbalji minħabba interferenza elettromanjetika, li twassal għal tnaqqis fil-kwalità tal-komunikazzjoni. Madankollu, il-komunikazzjoni ottika mhix affettwata mill-istorbju elettriku, li tagħmilha aktar sikura u aktar affidabbli. U minħabba l-prinċipju tar-riflessjoni totali, is-sinjal huwa limitat kompletament għall-fibra ottika għat-trasmissjoni, u għalhekk il-kunfidenzjalità hija tajba.
4. Kapaċità kbira ta 'trasmissjoni
Ġeneralment, komunikazzjoni elettrika tista 'tittrasmetti biss 10Gbps (10 biljun 0 jew 1 sinjali kull sekonda) ta' informazzjoni, filwaqt li l-komunikazzjoni ottika tista 'tittrasmetti 1TBPS (1 triljun 0 jew 1 sinjali) ta' informazzjoni.
Applikazzjoni ta 'Komunikazzjoni Ottika
Hemm ħafna vantaġġi għall-komunikazzjoni ottika, u ġiet integrata f'kull rokna ta 'ħajjitna mill-iżvilupp tagħha. Apparat bħal telefowns ċellulari, kompjuters, u telefowns IP li jużaw l-internet jgħaqqdu lil kulħadd mar-reġjun tagħhom, il-pajjiż kollu, u anke man-netwerk ta 'komunikazzjoni globali. Pereżempju, sinjali li joħorġu minn kompjuters u telefowns ċellulari jinġabru fl-istazzjonijiet bażi tal-operatur tal-komunikazzjoni lokali u tagħmir tal-fornitur tan-netwerk, u mbagħad jiġu trasmessi lil diversi partijiet tad-dinja permezz ta 'kejbils tal-fibra ottika fil-kejbils sottomarini.
Ir-realizzazzjoni ta 'attivitajiet ta' kuljum bħal sejħiet bil-vidjo, xiri onlajn, logħob tal-kompjuter, u raża li tara kollha jiddependu fuq l-appoġġ u l-għajnuna tiegħu wara l-kwinti. It-tfaċċar ta 'netwerks ottiċi għamel ħajjitna aktar komda u konvenjenti.
Ħin ta 'wara: Mar-31-2025
