دانش

اصل ارتباط انتقال فیبر نوری بر اساس بازتاب کلی سیگنال های نوری در داخل فیبر نوری به دست می آید.

اصل پشت آن این است که به دلیل سرعت های مختلف انتشار نور در مواد مختلف، هنگامی که نور از یک ماده به ماده دیگر هدایت می شود، شکست و انعکاس در سطح مشترک بین دو ماده رخ می دهد. علاوه بر این، زاویه نور شکست با زاویه نور تابشی متفاوت است. هنگامی که زاویه نور تابشی به یک زاویه خاص می رسد یا از آن فراتر می رود، نور شکست ناپدید می شود و تمام نور فرودی به عقب منعکس می شود که به آن بازتاب کلی نور می گویند.

بنابراین ساختار فیبرهای نوری برای اطمینان از انعکاس کامل سیگنال های نوری چیست و آیا همه سیگنال های نوری می توانند به طور کامل منعکس شوند؟ بیایید با ساختار و انواع فیبرهای نوری آشنا شویم.

ساختار و انواع فیبر نوری

ساختار فیبر نوری: فیبرهای لخت فیبر نوری به طور کلی به سه لایه تقسیم می شوند: یک هسته شیشه ای مرکزی با ضریب شکست بالا (قطر هسته معمولاً 50 یا 62.5 میکرومتر) با روکش شیشه ای سیلیکونی با ضریب شکست کم در وسط (معمولاً با قطر 125 میکرومتر) بیرونی ترین لایه لایه پوششی است که برای تقویت استفاده می شود.

N.A.: نور تابیده شده بر روی صفحه انتهایی فیبر را نمی توان به طور کامل توسط فیبر منتقل کرد، فقط نور فرودی در یک محدوده زاویه مشخص می تواند منتقل شود. این زاویه را دیافراگم عددی فیبر نوری می نامند. دیافراگم عددی بزرگتر از فیبرهای نوری برای اتصال فیبر مفید است. دیافراگم عددی فیبرهای نوری تولید شده توسط سازندگان مختلف متفاوت است.

انواع فیبرهای نوری:

الف. با توجه به نحوه انتقال نور در فیبرهای نوری، می توان آن را به فیبرهای نوری تک حالته و فیبرهای نوری چند حالته تقسیم کرد.

B. تقسیم شده توسط پنجره فرکانس انتقال بهینه: فیبر تک حالته معمولی و فیبر تک حالته با پراکندگی تغییر یافته است.

ج. با توجه به توزیع ضریب شکست، می توان آن را به فیبرهای نوری نوع جهش و نوع گرادیان تقسیم کرد.

فیبر تک حالته و فیبر چند حالته چیست؟?

چند-فیبر حالت:هسته شیشه مرکزی ضخیم تر است (50 یا 62.5) میکرومتر) می تواند چندین حالت نور را منتقل کند. اما پراکندگی بین وجهی آن نسبتاً زیاد است که فرکانس ارسال سیگنال های دیجیتال را محدود می کند و با افزایش فاصله شدیدتر می شود. به عنوان مثال، یک فیبر 600 مگابایتی/کیلومتر در فاصله 2 کیلومتری تنها 300 مگابایت پهنای باند دارد. بنابراین، فاصله برای انتقال فیبر نوری چند حالته نسبتا نزدیک است، معمولاً فقط چند کیلومتر.

تنها-حالت فیبر نوری:هسته شیشه مرکزی نسبتاً نازک است (قطر هسته معمولاً 9 یا 10) میکرومتر است) فقط یک حالت نور می تواند منتقل شود. بنابراین، پراکندگی بین وجهی آن کوچک و مناسب برای ارتباط از راه دور است، اما پراکندگی رنگی آن نقش اصلی را ایفا می کند. بنابراین، فیبرهای تک حالته برای عرض طیفی و پایداری منبع نور الزامات بالایی دارند، یعنی عرض طیفی باید باریک و پایداری خوب باشد.

فیبرهای تک حالته معمولی و الیاف تک حالته با تغییر پراکندگی چیست؟?

نوع متعارف:تولید کنندگان فیبر نوری فرکانس انتقال فیبرهای نوری را در یک طول موج نور مانند 1300 نانومتر بهینه می کنند.

نوع جابجایی پراکندگی:تولید کنندگان فیبر نوری فرکانس انتقال فیبرهای نوری را به دو طول موج نور مانند 1300 نانومتر و 1550 نانومتر بهینه می کنند.

فیبرهای نوری نوع جهش و گرادیان چیست؟?

نوع جهش یافته:ضریب شکست از هسته مرکزی فیبر نوری تا روکش شیشه ناگهانی است. هزینه کم و پراکندگی بین حالت بالایی دارد. مناسب برای ارتباطات با سرعت کم فاصله کوتاه مانند کنترل صنعتی. با این حال، به دلیل پراکندگی بین وجهی کوچک، الیاف تک حالته همه یک نوع جهش را اتخاذ می کنند.

فیبر نوع گرادیان:ضریب شکست از هسته مرکزی فیبر به روکش شیشه به تدریج کاهش می یابد و به نور حالت بالا اجازه می دهد تا به صورت سینوسی منتشر شود، پراکندگی بین حالت ها کاهش می یابد، پهنای باند فیبر افزایش می یابد و فاصله انتقال افزایش می یابد. با این حال، هزینه نسبتا بالا است. امروزه فیبرهای چند حالته بیشتر از نوع الیاف گرادیان هستند.

بنابراین، چرا ما انتقال فیبر نوری را به جای انتقال کابلی انتخاب می کنیم؟ بیایید در مورد مزایای فیبر نوری صحبت کنیم:

• باند عبور فیبرهای نوری بسیار گسترده است. از نظر تئوری، می تواند به 3 میلیارد مگاهرتز برسد.
• طول بخش غیر رله چند ده تا بیش از 100 کیلومتر است و طول سیم مسی تنها چند صد متر است.
• تحت تأثیر میدان های الکترومغناطیسی و تشعشعات قرار نمی گیرد.
• سبک و کم حجم. به عنوان مثال، 900 جفت کابل جفت تابیده با قطر 3 اینچ و وزن 8 تن/کیلومتر می تواند به 21000 خط متصل شود. و کابل نوری با حجم دهی ارتباطی که قطر 0.5 اینچ و وزن 450P/KM دارد.
• ارتباط فیبر نوری برق دار نیست و می توان با خیال راحت در مکان های قابل اشتعال و انفجار استفاده کرد.
• طیف گسترده ای از دمای محیط برای استفاده.
• مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی و عمر طولانی.