ידע

העיקרון של תקשורת שידור סיבים אופטיים מושג בהתבסס על השתקפות מוחלטת של אותות אופטיים בתוך הסיבים האופטיים.

העיקרון מאחוריו הוא שבשל מהירויות התפשטות האור השונות בחומרים שונים, כאשר האור מופנה מחומר אחד למשנהו, מתרחשות שבירה והשתקפות בממשק שבין שני החומרים. יתרה מכך, זווית האור השבור משתנה עם זווית האור הנופל. כאשר זווית האור הנכנסת מגיעה או עולה לזווית מסוימת, האור שנשבר נעלם וכל האור הנכנס מוחזר בחזרה, מה שנקרא השתקפות מוחלטת של אור.

אז מה המבנה של סיבים אופטיים כדי להבטיח השתקפות מוחלטת של אותות אופטיים, והאם כל האותות האופטיים יכולים להשתקף במלואם? בואו ללמוד על המבנה והסוגים של סיבים אופטיים.

מבנה וסוגי סיבים אופטיים

מבנה סיבים אופטיים: סיבים אופטיים חשופים מחולקים בדרך כלל לשלוש שכבות: ליבת זכוכית מרכזית עם אינדקס שבירה גבוה (קוטר ליבה בדרך כלל 50 או 62.5 מיקרומטר), עם חיפוי זכוכית סיליקון עם מקדם שבירה נמוך באמצע (בדרך כלל בקוטר של 125 מיקרומטר) השכבה החיצונית ביותר היא שכבת הציפוי המשמשת לחיזוק.

N.A.: האור הנכנס על פני קצה הסיב אינו יכול להיות מועבר כולו על ידי הסיב, רק את האור הנכנס בטווח זווית מסוים ניתן להעביר. זווית זו נקראת הצמצם המספרי של הסיב האופטי. צמצם מספרי גדול יותר של סיבים אופטיים מועיל לעגינה של סיבים. הצמצם המספרי של סיבים אופטיים המיוצרים על ידי יצרנים שונים משתנה.

סוגי סיבים אופטיים:

א.לפי מצב השידור של האור בסיבים אופטיים, ניתן לחלק אותו לסיבים אופטיים חד-מודים וסיבים אופטיים רב-מצבים.

ב. מחולק על ידי חלון תדר השידור האופטימלי: סיבים חד-מודים רגילים וסיבים חד-מודים עם פיזור.

ג. על פי התפלגות מקדם השבירה, ניתן לחלק אותו לסיבים אופטיים מסוג מוטציה וסיבים אופטיים מסוג שיפוע.

מהם סיבים חד מצבים וסיבים מרובי מצבים?

רַב-סיב מצב:ליבת הזכוכית המרכזית עבה יותר (50 או 62.5) מיקרומטר. היא יכולה להעביר מספר אופני אור. אבל הפיזור הבין-מודאלי שלו גדול יחסית, מה שמגביל את תדירות העברת האותות הדיגיטליים ונעשה חמור יותר עם הגדלת המרחק. לדוגמה, לסיב של 600MB/KM יש רק רוחב פס של 300MB ב-2KM. לכן, המרחק עבור שידור סיבים אופטיים מרובים הוא קרוב יחסית, בדרך כלל רק כמה קילומטרים.

יחיד-מצב סיב אופטי:ליבת הזכוכית המרכזית דקה יחסית (קוטר הליבה הוא בדרך כלל 9 או 10) מיקרומטר) ניתן להעביר רק מצב אחד של אור. לכן, הפיזור הבין-מודאלי שלו קטן ומתאים לתקשורת מרחוק, אבל לפיזור הכרומטי שלו יש תפקיד מרכזי. לכן, לסיבים חד-מודים דרישות גבוהות לרוחב הספקטרלי ויציבות מקור האור, כלומר, הרוחב הספקטרלי צריך להיות צר והיציבות צריכה להיות טובה.

מהם סיבים חד-מודים קונבנציונליים וסיבים חד-מודים עם פיזור?

סוג קונבנציונלי:יצרני סיבים אופטיים מייעלים את תדר השידור של סיבים אופטיים על אורך גל יחיד של אור, כגון 1300 ננומטר.

סוג תזוזה של פיזור:יצרני סיבים אופטיים מייעלים את תדר השידור של סיבים אופטיים לשני אורכי גל של אור, כגון 1300 ננומטר ו- 1550 ננומטר.

מהם סיבים אופטיים מסוג מוטציה וסוג שיפוע?

סוג מוטציה:מקדם השבירה מהליבה המרכזית של הסיב האופטי ועד לחיפוי הזכוכית הוא פתאומי. יש לו עלות נמוכה ופיזור בין מצבים גבוה. מתאים לתקשורת למרחקים קצרים במהירות נמוכה, כגון בקרה תעשייתית. עם זאת, בשל הפיזור הבין-מודאלי הקטן, סיבים חד-מודאליים מאמצים כולם סוג מוטציה.

סיבים מסוג שיפוע:מקדם השבירה מהליבה המרכזית של הסיב לחיפוי הזכוכית יורד בהדרגה, מה שמאפשר לאור מצב גבוה להתפשט בצורה סינוסואידלית, להפחית את פיזור בין מצבים, להגדיל את רוחב הפס של הסיבים ולהגדיל את מרחק השידור. עם זאת, העלות גבוהה יחסית. כיום, סיבים מולטי-מודים הם בעיקר סיבים מסוג שיפוע.

אז למה אנחנו בוחרים בשידור סיבים אופטיים במקום בשידור כבלים? בואו נדבר על היתרונות של סיבים אופטיים:

• פס המעבר של סיבים אופטיים הוא רחב מאוד. תיאורטית, הוא יכול להגיע ל-3 מיליארד מגה-הרץ.
• קטע ללא ממסר הוא באורך של כמה עשרות עד למעלה מ-100 קילומטרים, ואורך חוט הנחושת הוא רק כמה מאות מטרים.
• לא מושפע משדות אלקטרומגנטיים וקרינה.
• קל משקל וקטן בגודל. לדוגמה, 900 זוגות של כבלים זוג מעוותים בקוטר של 3 אינץ' ומשקל של 8 טון/KM יכולים להתחבר ל-21000 קווים. והכבל האופטי בעל נפח תקשורת פי עשרה בקוטר של 0.5 אינץ' ומשקל של 450P/KM.
• תקשורת סיבים אופטיים אינה מחושמלת וניתן להשתמש בה בבטחה במקומות דליקים ונפיצים.
• מגוון רחב של טמפרטורת סביבה לשימוש.
• עמידות בפני קורוזיה כימית וחיי שירות ארוכים.