Šviesolaidinio ryšio privalumai
● Didelis ryšio pajėgumas
● Ilgas relės atstumas
● Atsparus elektromagnetiniams trukdžiams
● Gausūs ištekliai
● Lengvas ir mažo dydžio šviesolaidis
Trumpa optinio ryšio raidos istorija
● Daugiau nei prieš 2000 metų: Švyturių bokštai – šviesos, vėliavų signalai
● 1880: Optinis telefonas – belaidis optinis ryšys
● 1970 m.: šviesolaidinis ryšys
● 1966 m.: Dr. Kao Kuenas, „šviesolaidžio tėvas“, pirmasis pasiūlė šviesolaidinio ryšio idėją.
● 1970 m.: Kapron iš Corning instituto pagamino šviesolaidžius su 20 dB/km nuostoliais.
● 1977 m.: pirmoji Čikagos komercinė 45 Mb/s linija.
Elektromagnetinis spektras
Refrakcija / atspindys ir visiškas vidinis šviesos atspindys
Kadangi šviesa skirtingose medžiagose sklinda skirtingu greičiu, šviesai pereinant iš vienos medžiagos į kitą, dviejų medžiagų sąsajoje atsiranda refrakcija ir atspindys. Be to, lūžusios šviesos kampas keičiasi kartu su krintančios šviesos kampu. Kai krintančios šviesos kampas pasiekia arba viršija tam tikrą kampą, lūžusi šviesa išnyksta, o visa krintanti šviesa atsispindi atgal; tai visiškas vidinis atspindys. Skirtingos medžiagos laužia to paties bangos ilgio šviesą skirtingais kampais (ty skirtingos medžiagos turi skirtingus lūžio rodiklius), o ta pati medžiaga laužia skirtingo bangos ilgio šviesą skirtingais kampais. Šiais principais pagrįstas šviesolaidinis ryšys. Atspindėjimo pasiskirstymas: svarbus parametras, apibūdinantis optines medžiagas, yra lūžio rodiklis, žymimas N. Šviesos greičio C vakuume ir šviesos greičio V medžiagoje santykis yra medžiagos lūžio rodiklis.
N＝C/V
Kvarcinio stiklo, naudojamo šviesolaidiniame ryšyje, lūžio rodiklis yra maždaug 1,5.
Šviesolaidinė struktūra
Plikas šviesolaidinis kabelis paprastai susideda iš trijų sluoksnių:
Pirmas sluoksnis: didelio-lūžio
Antrasis sluoksnis: mažo -lūžio-indekso silicio stiklo danga viduryje (skersmuo paprastai yra 125 μm).
Trečias sluoksnis: išorinė armuojanti dervos danga.
Pagrindinės žinios apie šviesą
1) Šerdis: didelis lūžio rodiklis, naudojamas šviesai perduoti;
2) Danga: mažas lūžio rodiklis kartu su šerdimi sudaro sąlygas visiškam vidiniam atspindžiui;
3) Striukė: didelio stiprumo, gali atlaikyti didesnį poveikį ir apsaugo optinį pluoštą.
3 mm šviesolaidinis kabelis, oranžinis MM daugiamodis
Geltona SM Singlemode
Skaidulinio optinio kabelio matmenys:
Išorinis skersmuo paprastai yra 125 µm (vidutinis žmogaus plaukas yra 100 µm)
Vidinis skersmuo: vienmo-režimo 9 µm, kelių režimų 50/62,5 µm
Skaitmeninė diafragma
Ne visa šviesa, patenkanti į galinį optinio pluošto paviršių, yra perduodama per skaidulą; perduodama tik tam tikrame kampiniame diapazone krintanti šviesa. Šis kampas vadinamas skaitine optinio pluošto apertūra. Didesnė skaitmeninė diafragma yra naudinga optinio pluošto sujungimui. Skirtingų įmonių gaminamų optinių skaidulų skaitmeninė diafragma skiriasi.
Optinių skaidulų tipai
Atsižvelgiant į šviesos perdavimo būdą skaiduloje, optiniai pluoštai gali būti klasifikuojami kaip:
Kelių{0}}režimų (MM)
Vieno{0}}režimo (SM)
Kelių režimų pluoštas: turi storesnę centrinę stiklo šerdį (50 arba 62,5 μm), leidžiančią perduoti įvairius šviesos režimus. Tačiau jo intermodalinė sklaida yra reikšminga, ribojanti perduodamų skaitmeninių signalų dažnį, o šis apribojimas didėja didėjant atstumui. Pavyzdžiui, 600 MB/km šviesolaidžio pralaidumas 2 km atstumu bus tik 300 MB/km. Todėl kelių režimų pluošto perdavimo atstumas yra palyginti trumpas, paprastai tik keli kilometrai.
Vienmodė{0}}pluoštas: turi plonesnę centrinę stiklo šerdį (paprastai 9 arba 10 μm skersmens), leidžiančią perduoti tik vieno režimo šviesą. Iš esmės tai yra žingsninio-indekso pluošto tipas, tačiau jo šerdies skersmuo labai mažas. Teoriškai jis leidžia tik vienu tiesios linijos-linijos šviesos keliu patekti į skaidulą ir sklisti tiesia linija šerdyje. Pluošto impulsų išplėtimas yra minimalus. Todėl jo intermodalinė sklaida yra labai maža, todėl jis tinkamas tolimam-ryšiui. Tačiau jo chromatinė dispersija atlieka svarbų vaidmenį, o tai reiškia, kad vienmodės skaidulos turi aukštus reikalavimus šviesos šaltinio spektriniam pločiui ir stabilumui, tai yra, spektrinis plotis turi būti siauras, o stabilumas – geras.
Šviesolaidinė klasifikacija
Pagal medžiagą:
● Stiklo pluoštas: ir šerdis, ir apkala yra stiklas. Maži nuostoliai, didelis perdavimo atstumas, didelė kaina.
● Silikono pluoštas su apvalkalu: šerdis yra stiklas, apvalkalas plastikinis. Panašios savybės kaip stiklo pluoštas, mažesnė kaina.
● Plastikinis pluoštas: tiek šerdis, tiek apvalkalas yra plastikiniai. Dideli nuostoliai, labai trumpas perdavimo atstumas, labai maža kaina. Plačiai naudojamas buitinėje technikoje, garso įrangoje ir vaizdo perdavimui nedideliu{2} atstumu.
● Pagal optimalaus perdavimo dažnio langą: įprastinis vieno{0}}moda skaidulinis ir dispersinis-perkeltas vieno-modemo pluoštas.
● Įprasta: pluošto gamintojai optimizuoja pluošto perdavimo dažnį vienam bangos ilgiui, pvz., 1300 nm.
● Sklaida{0}}Paslinkta: pluošto gamintojai optimizuoja pluošto perdavimo dažnį dviem bangos ilgiams, pvz., 1300 nm ir 1550 nm.
● Staigus poslinkis: lūžio rodiklis staigiai keičiasi nuo šerdies iki stiklo apvalkalo. Maža kaina, didelė intermodalinė sklaida. Tinka trumpo-atstumo, mažo-greičio ryšiui, pvz., pramoniniam valdymui. Tačiau vienmodės skaidulos turi labai mažą intermodalinę dispersiją, todėl visos jos yra klasifikuojamos{6}}indekso skaidulos.
●Laipsniuotos{0}}indekso skaidulos: lūžio rodiklis palaipsniui mažėja nuo šerdies iki apvalkalo, todėl aukšto-režimo šviesa gali sklisti sinusiškai. Tai sumažina intermodalinę sklaidą, padidina pluošto pralaidumą ir prailgina perdavimo atstumą, tačiau tai yra brangesnė. Dauguma daugiamodių skaidulų šiandien yra{4}}klasifikuotos skaidulos.
