ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელის საშუალებით მონაცემთა გადაცემის პრინციპი
მოგეხსენებათ, კომპიუტერში ყველა მონაცემი წარმოდგენილია ნულებისა და ერთის სახით. ყველა სტანდარტული კაბელი გადასცემს ორობით მონაცემებს ელექტრული იმპულსების გამოყენებით. და მხოლოდ ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელი, იგივე პრინციპის გამოყენებით, გადასცემს მონაცემებს სინათლის იმპულსების გამოყენებით. სინათლის წყარო აგზავნის მონაცემებს ოპტიკურ-ბოჭკოვანი „არხით“ და მიმღებმა მხარემ უნდა გადაიყვანოს მიღებული მონაცემები საჭირო ფორმატში.
ოპტიკური გადამცემი არხი შედგება გადამცემისგან, სინათლის სახელმძღვანელო ოპტიკური ბოჭკოსა და მიმღებისგან.
არსებობს ორი ტიპი ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელები:
- მულტიმოდური, ან მულტიმოდური კაბელი, უფრო იაფი, მაგრამ დაბალი ხარისხის ( მმ);
- ერთჯერადი რეჟიმიკაბელი, უფრო ძვირია, მაგრამ აქვს საუკეთესო მახასიათებლები (ს.მ.).
ამ ტიპებს შორის ძირითადი განსხვავებები ეხება სხვადასხვა რეჟიმებისინათლის სხივების გავლა კაბელში.
ერთრეჟიმიან კაბელს აქვს ცენტრალური ბოჭკოვანი დიამეტრი 3 - 10 მიკრონი. მონაცემთა გადაცემისთვის გამოიყენება 1300 და 1500 ნმ ტალღის სიგრძის სინათლე. დისპერსია და სიგნალის დაკარგვა ამ სიხშირეებზე ძალიან მცირეა, რაც საშუალებას იძლევა სიგნალების გადაცემა ბევრად უფრო დიდ მანძილზე, ვიდრე მულტიმოდური კაბელით. თუმცა, ერთი რეჟიმიანი კაბელის სიგრძემ შეიძლება 80 კმ-ს მიაღწიოს.
მრავალმოდურ კაბელში სინათლის სხივების ტრაექტორიებს აქვს შესამჩნევი გაფანტვა, რის შედეგადაც კაბელის მიმღებ ბოლოში სიგნალის ფორმა დამახინჯებულია (ნახ). ცენტრალურ ბოჭკოს აქვს დიამეტრი 62,5 μm, ხოლო გარე მოპირკეთების დიამეტრი 125 μm (ამას ზოგჯერ უწოდებენ 62,5/125). კაბელის დასაშვები სიგრძე 2-5 კმ-ს აღწევს.
მონაცემების გადასაცემად, ოპტიკური ბოჭკოს ერთ ბოლოზე დამონტაჟებულია გადამცემი-ემიტერი, მეორეზე კი ფოტომიმღები. ამრიგად, ერთდროულად გამოიყენება ორი ბოჭკო, რომელთაგან ერთი გადასცემს და მეორე იღებს მონაცემებს. მიღებული ოპტიკური სიგნალი გარდაიქმნება ელექტრულ სიგნალად სპეციალური მოწყობილობების - მედია გადამყვანების (სურ. 107) გამოყენებით, რომლებსაც აქვთ ოპტიკური ბოჭკოვანი და გრეხილი წყვილი კაბელის შეერთების პორტები. მედია გადამყვანები შეიძლება შეიქმნას მოდულების სახით, რომლებიც ჩართულია უშუალოდ გადამრთველის სლოტში, როგორც ნაჩვენებია ნახ.
IN Ბოლო დროსბოჭკოების რაოდენობის შესანახად (ისევე როგორც დამაკავშირებელი აღჭურვილობა), ტალღის სიგრძის მულტიპლექსირება (WDM, ტალღის გაყოფის მულტიპლექსირება): ერთ ტალღის სიგრძეზე ისინი გადასცემენ სიგნალს ერთი მიმართულებით, მეორეზე - საპირისპირო მიმართულებით. ამ მიზნით გამოიყენება გადამცემები ჩაშენებული WDM და ერთი ბოჭკოვანი კონექტორით. ხაზის მოპირდაპირე ბოლოებზე დამონტაჟებულია სხვადასხვა ტიპის გადამცემი: ერთ გადამცემს აქვს ტალღის სიგრძე 1300 ნმ, მიმღებს აქვს 1550 ნმ; მეორეს პირიქით აქვს.
მულტიმოდური ბოჭკოვანი, თავის მხრივ, ორი ტიპისაა: საფეხურიანი და გრადიენტური პროფილებირეფრაქციული ინდექსი მისი კვეთის გასწვრივ.
ნახ.1 ერთრეჟიმიანი და მრავალმოდური ოპტიკური ბოჭკო
ამავდროულად, მულტიმოდურები გამოიყენება საშუალო და მოკლე დიაპაზონის ქსელებში. აქვს მულტიმოდურისგან განსხვავებული სტრუქტურა. ახლახან ითქვა, რომ მრავალმოდურ ოპტიკურ ბოჭკოვან კაბელებს აქვთ უპირატესობა ერთრეჟიმიან კაბელებთან შედარებით, ეს არსებითად მართალია, რადგან ისინი ასჯერ აღემატება ერთრეჟიმს შესრულებაში. მაგრამ, მიუხედავად ამ ყველაფრისა, დიდ დისტანციებზე მაინც სასურველია ერთრეჟიმიანი ოპტიკური კაბელების გამოყენება, რადგან მათ ამ სფეროში დიდი ხანია დაამტკიცეს თავი.
ერთრეჟიმიანი ოპტიკური კაბელის დანიშნულება
თანამედროვე ერთრეჟიმიანი ოპტიკური კაბელი არის ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელის ტიპი და განკუთვნილია სინათლის ერთი სხივის გადასაცემად (მრავალრეჟიმიანი სხივები ერთდროულად გადაიცემა მულტირეჟიმით) სატელეკომუნიკაციო ქსელების ნაწილად გამოყენებისას და მაგისტრალების ორგანიზებისას, რომლებიც გადასცემენ მონაცემებს დიდი ხნის განმავლობაში. დისტანციებზე.მიუხედავად იმისა, რომ სტრუქტურა მსგავსია, არსებული ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელები განსხვავდება მათი მახასიათებლებით, რაც დამოკიდებულია მოდულების რაოდენობაზე, სისქეზე, ბოჭკოების რაოდენობაზე, გარე საფარის მასალაზე და ა.შ. ერთრეჟიმიანი ოპტიკური კაბელი, მულტიმოდურისგან განსხვავებით, სიგნალის გადაცემისას, განსაზღვრებით, მოკლებულია ინტერრეჟიმურ დისპერსიას, რაც წარმოიქმნება ბოჭკოში ერთდროულად შეყვანილი სხვადასხვა რეჟიმის შედეგად, რომელიც აღწევს კაბელის საპირისპირო ბოლოს სხვადასხვა დროს. ჯერ. კაბელის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მახასიათებელია აგრეთვე მისი ბირთვის SCS დიამეტრი ერთრეჟიმზე, რომელიც ჩვეულებრივ 8-10 მიკრონია.
ავტორი პრაქტიკული კვლევასხვადასხვა ოპტიკური კაბელების ექსპერტებმა დაადგინეს, რომ ობიექტებს შორის 500 მეტრზე მეტი დისტანციებზე, ღირს უპირატესობა მიენიჭოს ერთრეჟიმიან კაბელებს, რომლებიც უზრუნველყოფენ გადაცემის მაღალ და საიმედო სიჩქარეს დიდ დისტანციებზე ფართომასშტაბიანი ქსელების აშენებისას. მულტიმოდური კაბელიდაბალი შედეგები აჩვენა.
ერთრეჟიმიანი ოპტიკური კაბელის მახასიათებლები
ერთი რეჟიმის ოპტიკურმა კაბელმა მიიღო სახელი იმის გამო, რომ ექსპლუატაციის დროს ოპტიკურ ბოჭკოში იქმნება მცირე რაოდენობის რეჟიმები, ამიტომ პირობითად ვარაუდობენ, რომ სინათლე ვრცელდება ერთ გზაზე, ამიტომ ასეთ ბოჭკოს უწოდებენ ერთრეჟიმს. . ასე რომ, თანამედროვე ოპტიკურ ბოჭკოს შეუძლია ორასზე მეტი პარალელური ბოჭკოს გადატანა და, როგორც წესი, შესაძლებელია სხვადასხვა ტიპის ბოჭკოების კომბინაციების გაერთიანება ერთ კაბელში.სტრუქტურულად, ბოჭკოვანი კაბელი შედგება ერთი ან რამდენიმე ოპტიკური ბოჭკოებისგან, რომლებიც არსებითად შუშის ძაფებია. შესაბამისად, ინფორმაციის გადაცემა ოპტიკურ ბოჭკოში სინათლის გადაცემით ხორციელდება. ეს იყენებს პროცესს, რომელსაც ეწოდება მთლიანი შიდა ასახვა. მოქმედების პრინციპი ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ სინათლის ტალღები აისახება საზღვრიდან, რომელიც აშორებს ორ გამჭვირვალე მედიას სხვადასხვა რეფრაქციული ინდექსით.
ყველაზე ხშირად, ერთრეჟიმიანი ოპტიკური კაბელი გამოიყენება ოპტიკურ-ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო სისტემების ორგანიზებისთვის, რომლებიც დაგებულია გვირაბების, კოლექტორების და შენობებისა და შენობების შიგნით. მისი გარე გარსი ჩვეულებრივ დამზადებულია მასალებისგან, რომლებიც არ უჭერენ მხარს ან ავრცელებენ წვას.
ერთრეჟიმიანი ოპტიკური კაბელის უპირატესობები
თანამედროვე ერთრეჟიმიანი ოპტიკური კაბელი ხასიათდება მნიშვნელოვანი უპირატესობებით ადრე გამოყენებული სპილენძის გამტარებლებთან შედარებით. ეს აუცილებლად მოიცავს:- მნიშვნელოვნად უფრო დიდი გამტარობა,
- ხმაურის იმუნიტეტის გაზრდილი ხარისხი (კერძოდ, ელექტრომაგნიტური ჩარევისა და ჩარევის იმუნიტეტის სფეროში),
- შედარებით მცირე მოცულობა და წონა,
- მსუბუქი სიგნალი დაბალი შესუსტებით,
- ახლად დაკავშირებული აღჭურვილობის გალვანური იზოლაცია,
- საიმედო დაცვა არაავტორიზებული კავშირები, რომელიც დამატებით იცავს გადაცემულ ინფორმაციას და ა.შ.
ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელების უზარმაზარი მრავალფეროვნების მიუხედავად, მათში ბოჭკოები თითქმის იგივეა. უფრო მეტიც, ბოჭკოების მწარმოებლები გაცილებით ნაკლებია (Corning, Lucent და Fujikura ყველაზე ცნობილი) ვიდრე კაბელების მწარმოებლები.
დიზაინის ტიპზე, უფრო სწორად, ბირთვის ზომიდან გამომდინარე, ოპტიკური ბოჭკოები იყოფა ერთ-რეჟიმად (OM) და მულტირეჟიმად (MM). მკაცრად რომ ვთქვათ, ეს ცნებები გამოყენებული უნდა იყოს კონკრეტულ ტალღის სიგრძესთან მიმართებაში, მაგრამ 8.2 სურათის განხილვის შემდეგ ცხადი ხდება, რომ ტექნოლოგიის განვითარების ამჟამინდელ ეტაპზე ეს არ შეიძლება იყოს გათვალისწინებული.
ბრინჯი. 8.3. ერთრეჟიმიანი და მრავალმოდური ოპტიკური ბოჭკოები
მრავალმოდური ბოჭკოების შემთხვევაში, ბირთვის დიამეტრი (ჩვეულებრივ 50 ან 62,5 მკმ) არის სიდიდის თითქმის ორი რიგით მეტი სინათლის ტალღის სიგრძეზე. ეს ნიშნავს, რომ სინათლეს შეუძლია ბოჭკოში გადაადგილება რამდენიმე დამოუკიდებელი ბილიკის (რეჟიმების) გასწვრივ. აშკარაა, რომ სხვადასხვა რეჟიმს აქვს სხვადასხვა სიგრძე და მიმღების სიგნალი დროთა განმავლობაში შესამჩნევად "გავრცელდება".
ამის გამო, საფეხურიანი ბოჭკოების სახელმძღვანელოს ტიპი (ვარიანტი 1), მუდმივი რეფრაქციული ინდექსით (მუდმივი სიმკვრივით) ბირთვის მთელ კვეთაზე, დიდი ხნის განმავლობაში არ გამოიყენება დიდი რეჟიმის დისპერსიის გამო.
იგი შეიცვალა გრადიენტური ბოჭკოთი (ვარიანტი 2), რომელსაც აქვს ბირთვის მასალის არათანაბარი სიმკვრივე. ნახატი ნათლად აჩვენებს, რომ სხივების ბილიკის სიგრძე მნიშვნელოვნად მცირდება გლუვის გამო. მიუხედავად იმისა, რომ ბოჭკოვანი ღერძიდან უფრო შორს მიმავალი სხივები უფრო დიდ დისტანციას ატარებენ, მათ ასევე აქვთ უფრო მაღალი გავრცელების სიჩქარე. ეს ხდება იმის გამო, რომ მასალის სიმკვრივე ცენტრიდან გარე რადიუსამდე მცირდება პარაბოლური კანონის მიხედვით. და სინათლის ტალღა უფრო სწრაფად მოძრაობს ნაკლები სიმკვრივეგარემო.
შედეგად, უფრო გრძელი ტრაექტორიები ანაზღაურდება უფრო დიდი სიჩქარით. პარამეტრების წარმატებული შერჩევით, გამრავლების დროში სხვაობა შეიძლება მინიმუმამდე დაიყვანოს. შესაბამისად, შეფასებული ბოჭკოს დისპერსია რეჟიმი-რეჟიმზე გაცილებით ნაკლები იქნება, ვიდრე მუდმივი ბირთვის სიმკვრივის მქონე ბოჭკოზე.
თუმცა, რაც არ უნდა დაბალანსებული იყოს გრადიენტური მულტიმოდური ბოჭკოები, ამ პრობლემის სრულად აღმოფხვრა შესაძლებელია მხოლოდ საკმარისად მცირე ბირთვის დიამეტრის მქონე ბოჭკოების გამოყენებით. რომელშიც, შესაბამისი ტალღის სიგრძეზე, ერთი სხივი გავრცელდება.
სინამდვილეში, საერთო ბოჭკოს აქვს ბირთვის დიამეტრი 8 მიკრონი, რაც საკმაოდ ახლოსაა ტალღის საერთო სიგრძესთან 1.3 მიკრონი. ინტერსიხშირული დისპერსია რჩება არაიდეალურ გამოსხივების წყაროსთან, მაგრამ მისი გავლენა სიგნალის გადაცემაზე ასჯერ ნაკლებია, ვიდრე ინტერმოდალური ან მატერიალური დისპერსია. შესაბამისად, ერთრეჟიმიანი კაბელის გამტარუნარიანობა ბევრად აღემატება მულტიმოდური კაბელის გამტარუნარიანობას.
როგორც ხშირად ხდება, უფრო მაღალი ხარისხის ბოჭკოს ტიპს აქვს თავისი ნაკლი. პირველ რიგში, რა თქმა უნდა, ეს უფრო მეტია მაღალი ფასი, კომპონენტების ღირებულებისა და ინსტალაციის ხარისხის მოთხოვნების გამო.
ჩანართი 8.1. ერთრეჟიმიანი და მულტიმოდური ტექნოლოგიების შედარება.
| Პარამეტრები | სინგლემოდი | მულტიმოდური |
| გამოყენებული ტალღის სიგრძე | 1.3 და 1.5 მკმ | 0,85 მკმ, ნაკლებად ხშირად 1,3 მკმ |
| შესუსტება, dB/km. | 0,4 - 0,5 | 1,0 - 3,0 |
| გადამცემის ტიპი | ლაზერული, ნაკლებად ხშირად LED | სინათლის დიოდი |
| ბირთვის სისქე. | 8 მკმ | 50 ან 62,5 მკმ |
| ბოჭკოების და კაბელების ღირებულება. | მულტიმოდის დაახლოებით 70%. | - |
| სწრაფი Ethernet გრეხილი წყვილის გადამყვანის საშუალო ღირებულება. | $300 | $100 |
| სწრაფი Ethernet გადაცემის დიაპაზონი. | დაახლოებით 20 კმ | 2 კმ-მდე |
| სპეციალურად შექმნილი Fast Ethernet მოწყობილობების გადაცემის დიაპაზონი. | 100 კმ-ზე მეტი. | 5 კმ-მდე |
| გადაცემის შესაძლო სიჩქარე. | 10 GB ან მეტი. | 1 გბ-მდე. შეზღუდულ სიგრძეზე |
| განაცხადის არეალი. | ტელეკომუნიკაციები | ლოკალური ქსელები |
კონექტორების ტიპები და ტიპები
განვიხილოთ მოხსნადი კავშირები. თუ გრეხილ წყვილზე დაფუძნებული მაღალსიჩქარიანი ელექტრული ხაზების დიაპაზონის ზღვარი დამოკიდებულია კონექტორებზე, მაშინ ოპტიკურ-ბოჭკოვანი სისტემებში დამატებითი დანაკარგები, რომლებსაც ისინი ახდენენ, საკმაოდ მცირეა. მათში შესუსტება არის დაახლოებით 0,2-0,3 დბ (ან რამდენიმე პროცენტი).
აქედან გამომდინარე, სავსებით შესაძლებელია კომპლექსური ტოპოლოგიის ქსელების შექმნა აქტიური აღჭურვილობის გამოყენების გარეშე, ჩვეულებრივ კონექტორებზე ბოჭკოების გადართვით. ამ მიდგომის უპირატესობები განსაკუთრებით შესამჩნევია მოკლე, მაგრამ ვრცელი ბოლო მილის ქსელებში. ძალიან მოსახერხებელია თითოეული სახლისთვის ერთი წყვილი ბოჭკოების გადატანა საერთო ხერხემლიდან, დარჩენილი ბოჭკოების შეერთება შეერთების ყუთში "გასასვლელად".
რა არის მთავარი მოხსნადი კავშირი? რა თქმა უნდა, თავად კონექტორი. მისი ძირითადი ფუნქციებია ბოჭკოების დამაგრება ცენტრის სისტემაში (შემერთებელი) და ბოჭკოს დაცვა მექანიკური და კლიმატური ზემოქმედებისგან.
კონექტორების ძირითადი მოთხოვნები შემდეგია:
· სიგნალის მინიმალური შესუსტების და უკანა ასახვის დანერგვა;
· მინიმალური ზომები და წონა მაღალი სიმტკიცით;
· გრძელვადიანი მუშაობა პარამეტრების გაუარესების გარეშე;
· კაბელზე (ბოჭკოვანი) დაყენების სიმარტივე;
· მარტივი დაკავშირება და გათიშვა.
დღეისათვის ცნობილია რამდენიმე ათეული სახის კონექტორები და არ არსებობს არც ერთი, რომელზეც მთლიანი ინდუსტრიის განვითარება იქნებოდა სტრატეგიულად ორიენტირებული. მაგრამ დიზაინის ყველა ვარიანტის მთავარი იდეა მარტივი და საკმაოდ აშკარაა. აუცილებელია ბოჭკოების ღერძების ზუსტად გასწორება და მათი ბოლოების ერთმანეთთან მჭიდროდ დაჭერა (კონტაქტის შექმნა).
ბრინჯი. 8.6. პინის ტიპის ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კონექტორის მუშაობის პრინციპი
კონექტორების უმეტესი ნაწილი იწარმოება სიმეტრიული დიზაინის მიხედვით, როდესაც კონექტორების დასაკავშირებლად გამოიყენება სპეციალური ელემენტი - დამაკავშირებელი (შემერთებელი). გამოდის, რომ ჯერ ბოჭკო ფიქსირდება და კონცენტრირებულია კონექტორის წვერში, შემდეგ კი თავად რჩევები კონცენტრირებულია კონექტორში.
ამრიგად, თქვენ ხედავთ, რომ სიგნალზე გავლენას ახდენს შემდეგი ფაქტორები:
· შიდა დანაკარგები - გამოწვეული ტოლერანტებით ოპტიკური ბოჭკოების გეომეტრიულ ზომებზე. ეს არის ბირთვის ექსცენტრიულობა და ელიფტიურობა, განსხვავება დიამეტრებში (განსაკუთრებით სხვადასხვა ტიპის ბოჭკოების შეერთებისას);
· გარე დანაკარგები, რომლებიც დამოკიდებულია კონექტორების ხარისხზე. ისინი წარმოიქმნება წვერების რადიალური და კუთხოვანი გადაადგილების, ბოჭკოების ბოლო ზედაპირების არაპარალელიზმისა და მათ შორის ჰაერის უფსკრულის გამო (ფრენელის დანაკარგები);
· საპირისპირო ასახვა. წარმოიქმნება ჰაერის უფსკრულის არსებობის გამო (შუქის ნაკადის ფრესნელის ასახვა საპირისპირო მიმართულებამინა-ჰაერი-მინის ინტერფეისზე). TIA/EIA-568A სტანდარტის მიხედვით, უკანა ასახვის კოეფიციენტი ნორმალიზებულია (არეკილი სინათლის ნაკადის სიმძლავრის თანაფარდობა დაცემის სიძლიერესთან). ის არ უნდა იყოს -26 დბ-ზე უარესი ერთრეჟიმიანი კონექტორებისთვის, ხოლო -20 დბ-ზე უარესი მულტიმოდისთვის;
· დაბინძურება, რამაც თავის მხრივ შეიძლება გამოიწვიოს ორივე გარე დანაკარგებიდა საპირისპირო ასახვა.
ოპტიკური ბოჭკოების სახეები
არსებობს ოპტიკური ბოჭკოების ორი ტიპი: მულტიმოდური (მმ) და ერთჯერადი რეჟიმი (ს.მ.), განსხვავდება სინათლის სახელმძღვანელო ბირთვის დიამეტრით. მულტიმოდური ბოჭკოვანითავის მხრივ, გამოდის ორ ტიპად: რეფრაქციული ინდექსის საფეხურიანი და გრადიენტური პროფილებით მისი განივი მონაკვეთის გასწვრივ.
Multimode Step Index Optical Fiber
საფეხუროვანი ოპტიკურ ბოჭკოში ათასამდე რეჟიმი სხვადასხვა განაწილებით ოპტიკური ბოჭკოს კვეთაზე და სიგრძეზე შეიძლება იყოს აღგზნებული და გამრავლებული. რეჟიმებს განსხვავებული ოპტიკური ბილიკები აქვთ და ამიტომ სხვადასხვა დროსგავრცელება ოპტიკური ბოჭკოს გასწვრივ, რაც იწვევს სინათლის პულსის გაფართოებას ოპტიკურ ბოჭკოში გადაადგილებისას. ამ ფენომენს ე.წ ინტერმოდური დისპერსიადა ეს პირდაპირ გავლენას ახდენს ინფორმაციის გადაცემის სიჩქარეზე ოპტიკურ ბოჭკოზე. საფეხურიანი ოპტიკური ბოჭკოების გამოყენების სფეროა მოკლე (1 კმ-მდე) საკომუნიკაციო ხაზები ინფორმაციის გადაცემის სიჩქარით 100 მბ/წმ-მდე, გამოსხივების ოპერაციული ტალღის სიგრძე ჩვეულებრივ 0,85 მიკრონი.
Multimode Graded Index ოპტიკური ბოჭკოვანი
ის განსხვავდება საფეხურისგან იმით, რომ მასში რეფრაქციული ინდექსი შეუფერხებლად იცვლება შუადან კიდემდე. შედეგად, რეჟიმები შეუფერხებლად მოძრაობს და ინტერმოდალური დისპერსია უფრო მცირეა.
გრადიენტიოპტიკურ ბოჭკოს, სტანდარტების შესაბამისად, აქვს ბირთვის დიამეტრი 50 მიკრონი და 62,5 მიკრონი, მოპირკეთების დიამეტრი 125 მიკრონი. იგი გამოიყენება 5 კმ-მდე სიგრძის შიდა დაწესებულებებში, გადაცემის სიჩქარით 100 მბ/წმ-მდე ტალღის სიგრძეზე 0,85 მიკრონი და 1,35 მიკრონი.
ერთრეჟიმიანი ოპტიკური ბოჭკო
სტანდარტული ერთჯერადი რეჟიმიოპტიკურ ბოჭკოს აქვს ბირთვის დიამეტრი 9 მიკრონი და მოპირკეთების დიამეტრი 125 მიკრონი
ამ ოპტიკურ ბოჭკოში მხოლოდ ერთი რეჟიმი არსებობს და ვრცელდება (უფრო ზუსტად, ორი დეგენერაციული რეჟიმი ორთოგონალური პოლარიზაციებით), ასე რომ, არ არსებობს ინტერრეჟის დისპერსია, რაც საშუალებას აძლევს სიგნალებს გადაიცეს 50 კმ-მდე მანძილზე მაღალი სიჩქარით. 2.5 გბიტ/წმ-მდე და უფრო მაღალი რეგენერაციის გარეშე. ოპერაციული ტალღის სიგრძე λ1 = 1,31 μm და λ2 = 1,55 μm.
ბოჭკოვანი გამჭვირვალე ფანჯრები.
ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გამჭვირვალე ფანჯრების შესახებ საუბრისას, როგორც წესი, დახატულია შემდეგი სურათი.
ბოჭკოვანი გამჭვირვალობის Windows
ამჟამად ამ მახასიათებლის მქონე ოპტიკური ბოჭკო უკვე მოძველებულად ითვლება. საკმაოდ დიდი ხნის წინ შეიქმნა AllWave ZWP (ნულოვანი წყლის პიკი) ტიპის ოპტიკური ბოჭკოების წარმოება, რომელშიც კვარცის მინის შემადგენლობაში ჰიდროქსილის იონები გამოირიცხება. ასეთ მინას აღარ აქვს ფანჯარა, არამედ ღიობია 1300-დან 1600 ნმ-მდე დიაპაზონში.
ყველა გამჭვირვალე ფანჯარა დევს ინფრაწითელ დიაპაზონში, ანუ ოპტიკურ-ბოჭკოვანი ბმულით გადაცემული შუქი თვალისთვის არ ჩანს. აღსანიშნავია, რომ თვალით ხილული რადიაცია შეიძლება შევიდეს სტანდარტულ ოპტიკურ ბოჭკოში. ამისათვის გამოიყენეთ ან მცირე ზომის ბლოკები, რომლებიც გვხვდება ზოგიერთ რეფლექტომეტრში, ან თუნდაც ოდნავ შეცვლილი ჩინური ლაზერული მაჩვენებელი. ასეთი მოწყობილობების დახმარებით თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ მოტეხილობები სადენებში. სადაც ოპტიკური ბოჭკო გატეხილია, ნათელი ბზინვარება გამოჩნდება. ასეთი შუქი სწრაფად სუსტდება ბოჭკოში, ამიტომ მისი გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ მცირე დისტანციებზე (არაუმეტეს 1 კმ).
ოპტიკური ბოჭკოების მოქნილობა
ფოტო, იმედი მაქვს, დაამშვიდებს მათ, ვინც მიჩვეულია მინის მსხვრევად და მყიფედ დანახვას.
ოპტიკური ბოჭკოვანი. ბოჭკოვანი მოქნილობა
აქ ნაჩვენებია სტანდარტული ერთრეჟიმიანი ბოჭკო. ეს არის იგივე 125 მიკრონიანი კვარცის მინა, რომელიც ყველგან გამოიყენება. ლაქის საფარის გამო, ოპტიკურ ბოჭკოებს შეუძლია გაუძლოს 5 მმ რადიუსის მოსახვევებს (ნათლად ჩანს ფიგურაში). სინათლე და, შესაბამისად, სიგნალი არ გადის ასეთ მოსახვევში, სამწუხაროდ.
ინფორმაცია ამ ადგილას ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელების მარკირების გაშიფვრის შესახებ განთავსებულია გვერდებზე:
| ოპტიკური ბოჭკოვანი |
კვარცის მინის ბოჭკოები, რომლებიც ყველაზე ფართოდ გამოიყენება სატელეკომუნიკაციო სისტემებში, იყოფა ორ ძირითად კატეგორიად - ერთრეჟიმად (SM - ერთი რეჟიმი) და მულტირეჟიმად (MM - მულტიმოდურად). ორივე ტიპს აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები, რომლებიც გასათვალისწინებელია საკომუნიკაციო ხაზის შექმნისას. ეძღვნება მრავალმოდურ ოპტიკურ ბოჭკოს. ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კომუნიკაციის ძირითადი საკითხები (ოპტიკური ბოჭკოების ცნება, მისი ძირითადი მახასიათებლები, რეჟიმის ცნება...) განხილულია სტატიაში "".
ერთრეჟიმიანი ბოჭკოების სტრუქტურა და ოპტიკური გამოსხივების გადაცემის მახასიათებლები
ერთმოდური ბოჭკოვანი როგორც სახელიდან ჩანს, შეუძლია ოპტიკური გამოსხივების მხოლოდ ერთი ძირითადი (ძირითადი) რეჟიმის გავრცელება ოპერაციულ ტალღის სიგრძეზე. ერთჯერადი რეჟიმის მუშაობა მიიღწევა ბირთვის ძალიან მცირე დიამეტრის გამო (ჩვეულებრივ 7-10 μm). მთავარი მოდა მახლობლად ვრცელდება ცენტრალური ღერძიბოჭკოები, ხოლო ოპტიკური სიმძლავრის ნაწილი ნაწილდება გარსაცმში, რაც ზრდის მოთხოვნებს საფარის ოპტიკურ თვისებებზე. ამ მახასიათებლის გასათვალისწინებლად, ერთრეჟიმიანი ოპტიკური ბოჭკოების აღსაწერად, ბირთვის დიამეტრის გარდა, ისეთი პარამეტრი, როგორიცაა რეჟიმის წერტილის დიამეტრი , რომელიც განისაზღვრება, როგორც წრის დიამეტრი, რომელზედაც რადიაციის სიმძლავრე მცირდება ე-ის კოეფიციენტით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ოპტიკური გამოსხივების უმეტესი ნაწილი ვრცელდება ამ წრეში. (ნახ. 1). აშკარაა, რომ რეჟიმის წერტილის დიამეტრი ოდნავ აღემატება ბირთვის დიამეტრს.
ბრინჯი. 1. რეჟიმის წერტილის ცნება
ერთრეჟიმიანი ოპტიკური ბოჭკოსთვის, პარამეტრი ასევე დანერგილია შეწყვეტის ტალღის სიგრძე . თუ ემისიის ტალღის სიგრძე ნაკლებია ათვლის ტალღის სიგრძეზე, ბოჭკოში რამდენიმე რეჟიმი იწყებს გავრცელებას, ანუ ის ხდება მულტიმოდური. ეს მნიშვნელოვანია გასათვალისწინებელი ოპერაციული ტალღის სიგრძის არჩევისას. სტანდარტულ ერთრეჟიმიან ბოჭკოში, ტალღის წყვეტის სიგრძეა 1260 ნმ. ტიპიური საოპერაციო ტალღის სიგრძეები ერთრეჟიმიანი სილიციუმის ბოჭკოსთვის არის 1310 და 1550 ნმ (მეორე და მესამე გამჭვირვალე ფანჯრები, შესუსტება 0,4 დბ/კმ-ზე ნაკლები, იხ. ნახ. 2).
ბრინჯი. 2. შესუსტება ერთრეჟიმიან სილიციუმის ბოჭკოში
ტელეკომუნიკაციებში ყველაზე გავრცელებულია კვარცის ერთრეჟიმიანი ბოჭკოვანი, ბირთვისა და საფარის დიამეტრის თანაფარდობით 9/125 მიკრონი. როგორც მულტიმოდური ბოჭკოს შემთხვევაში, ერთრეჟიმიანი ბოჭკო დაფარულია პირველადი დამცავი საფარით დაახლოებით 250 მიკრონი დიამეტრის (სხვა ზომები ხელმისაწვდომია).
განსხვავებები მულტიმოდური ბოჭკოებისგან
ერთ-რეჟიმიან ბოჭკოში არ არის ინტერრეჟის დისპერსია, ანუ დროთა განმავლობაში სიგნალის გაფართოება რეჟიმის გავრცელების სიჩქარის განსხვავებების გამო. აქედან გამომდინარე, ერთრეჟიმიანი ბოჭკოვანი ხასიათდება ძალიან დიდი გამტარობით (ათობით და თუნდაც ასეულობით THz * კმ). სტანდარტულ ერთრეჟიმიან ბოჭკოს აქვს გადადგმული რეფრაქციული ინდექსის პროფილი.
ერთრეჟიმიან ოპტიკურ ბოჭკოში შესუსტების რაოდენობა რამდენჯერმე ნაკლებია, ვიდრე მრავალმოდურ ოპტიკურ ბოჭკოში და დაახლოებით 1000-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე შესუსტება Cat6 გრეხილი წყვილის კაბელში (მონაცემები 500 MHz სიხშირისთვის).
ამრიგად, ერთჯერადი ბოჭკოვანი საშუალებას გაძლევთ გადასცეთ ინფორმაცია ძალიან დიდ დისტანციებზე (300 კმ-მდე) მაღალი სიჩქარესიგნალის გადაცემის (აღდგენის) გარეშე და გადაცემის მახასიათებლები განისაზღვრება ძირითადად აქტიური აღჭურვილობის თვისებებით.
მეორეს მხრივ, ერთრეჟიმიანი ბოჭკოვანი საჭიროებს დიდ სიზუსტეს რადიაციის დანერგვისას და ოპტიკური ბოჭკოების ერთმანეთთან შეერთებისას, რაც ზრდის გამოყენებული ბოჭკოვანი კომპონენტების ღირებულებას (აქტიური აღჭურვილობა, დამაკავშირებელი პროდუქტები) და ართულებს ინსტალაციისა და ტექნიკური მომსახურების პროცესს. ხაზების.
ისტორია და კლასიფიკაცია
პირველი ერთრეჟიმიანი ბოჭკოები გაჩნდა 1980-იანი წლების დასაწყისში და, მათი შესანიშნავი გადაცემის მახასიათებლების გამო, აქტიურად დაიწყეს გამოყენება შორ მანძილზე საკომუნიკაციო ხაზებში. ამავდროულად, მულტიმოდური ბოჭკო კვლავ გამოიყენებოდა მოკლე დისტანციებზე გადაცემისთვის, როგორიცაა ლოკალური ქსელები. დროთა განმავლობაში, როგორც თავად ბოჭკოს, ასევე მისი კომპონენტების ღირებულების შემცირების გამო, ერთრეჟიმიანმა ბოჭკომ დაიწყო მზარდი პოპულარობის მოპოვება საქალაქთაშორისო ქსელებში. ამრიგად, დღეს კვარცის ერთრეჟიმიანი ბოჭკო არის ოპტიკური ბოჭკოების ყველაზე გავრცელებული ტიპი ინფორმაციის გადაცემისთვის.
მულტიმოდური ბოჭკოებისთვის ტრადიციული გახდა 4 კლასად დაყოფა (OM1, OM2, OM3, OM4), ISO/IEC 11801 სტანდარტის შესაბამისად, არსებობს მსგავსი დაყოფა, მაგრამ ეს შორს არის ისე ნათელი.
საერთაშორისო სტანდარტი ISO/IEC 11801 და ევროპული სტანდარტი EN 50173, გამოცემული 1995 წელს, აღწერს მხოლოდ ერთი ტიპის ბოჭკოებს, სახელწოდებით OS1 (ოპტიკური ერთ რეჟიმი). მისთვის მითითებული შესუსტების მნიშვნელობა იყო 1 დბ/კმ ტალღის სიგრძეზე 1310 და 1550 ნმ. ინფორმაციის გადაცემის სიჩქარისა და დიაპაზონის მატებასთან ერთად, ცხადი გახდა, რომ ასეთი შესუსტების მქონე ოპტიკური ბოჭკო აღარ რეაგირებდა. საჭირო მოთხოვნები. აქედან გამომდინარე, გაჩნდა ერთრეჟიმიანი ბოჭკოების ახალი კატეგორია, სახელად OS2, რომელსაც ჰქონდა შესუსტება 0,4 დბ/კმ-ზე ნაკლები და ამ ოპტიკურ ბოჭკოს ჰქონდა დაბალი წყლის პიკი (გაზრდილი შესუსტება 1383 ნმ-ზე, იხ. ნახ. 2). კაბელში ჩასმული ბოჭკოსთვის მითითებული იყო შესუსტების პარამეტრები. ტრადიციული შეხედულება იყო, რომ OS1 უნდა გამოეყენებინათ მჭიდრო ბუფერულ კაბელებში შიდა ინსტალაციებისთვის, ხოლო OS2 გამოყენებული უნდა ყოფილიყო ფხვიერი მილის კაბელებში გარე ინსტალაციისთვის.
შემდგომში, ISO/IEC და EN სტანდარტები რამდენჯერმე გამოიცა და მათში განსხვავებები გამოჩნდა OS1 და OS2 ბოჭკოების აღწერაში. ამან გამოიწვია დაბნეულობა ამ ცნებებში. თუმცა, აღსანიშნავია, რომ დღეს ერთრეჟიმიანი ბოჭკოვანი 1 დბ/კმ შესუსტებით პრაქტიკულად არ იწარმოება. ამიტომ, არსებითად, არ არის საჭირო ასეთი კლასიფიკაცია. ხშირად, ერთრეჟიმიანი ბოჭკოვანი და კაბელის მწარმოებლები თავიანთ პროდუქტებს OS2-ად ასახელებენ.
შემდგომში გამოჩნდა კვარცის ერთრეჟიმიანი ბოჭკოების კიდევ რამდენიმე სახეობა, რომელთა მახასიათებლები უფრო მნიშვნელოვნად განსხვავდება. ეს ბოჭკოები აღწერილია ITU-T G.652-657, IEC 60793-2-50, TIA-492CA/TIA-492EA სტანდარტებში. მოდით აღვნიშნოთ ამ ჯიშებიდან რამდენიმე, რომლებიც პრაქტიკულ ინტერესს იწვევს ტელეკომუნიკაციებში. კონკრეტულად რომ ვთქვათ, ჩვენ გამოვიყენებთ ITU-T რეკომენდაციებს, რომლებიც ყველაზე ხშირად გამოიყენება ერთრეჟიმიან ოპტიკურ ბოჭკოსთან მიმართებაში.
ერთჯერადი რეჟიმის ბოჭკოების ტიპები
1. ერთრეჟიმიანი undispersion-shifted ბოჭკოვანი, G.652
ერთრეჟიმიანი ბოჭკოების ყველაზე გავრცელებული ტიპი ნულოვანი ქრომატული დისპერსიის წერტილით 1300 ნმ. სტანდარტი განასხვავებს ოთხ ქვეკლასს (A, B, C და D), რომლებიც განსხვავდება მათი მახასიათებლებით. განსაკუთრებით საყურადღებოა G.652.C და G.652.D ბოჭკოები - მათ აქვთ დაბალი შესუსტება ტალღის სიგრძეზე 1383 ნმ, ანუ "წყლის პიკის" რეგიონში და, შესაბამისად, მათი გამოყენება შესაძლებელია CWDM სისტემებში. ასეთ ბოჭკოებს ასევე უწოდებენ "ყველა ტალღის სიგრძეს".
2. ერთრეჟიმიანი ნულოვანი დისპერსიის გადანაცვლებული ბოჭკო, G.653
(ZDSF - ნულოვანი დისპერსიით გადანაცვლებული ბოჭკოვანი)
გარდატეხის ინდექსის პროფილის შეცვლით, შეგიძლიათ ნულოვანი დისპერსიის წერტილი გადაიტანოთ მესამე გამჭვირვალობის ფანჯარაში (1550 ნმ), რაც საშუალებას გაძლევთ გაზარდოთ სიგნალის გადაცემის დიაპაზონი ამ დიაპაზონში მუშაობისას.
3. ერთრეჟიმიანი ბოჭკოვანი გადაადგილებული ათვლის ტალღის სიგრძით, G.654
ამ ტიპის ბოჭკოს აქვს ნულოვანი დისპერსიის წერტილი 1300 ნმ. თუმცა, ბირთვის ოდნავ დიდი დიამეტრის გამო, ტალღის წყვეტის სიგრძე და მინიმალური შესუსტების რეგიონი გადადის ტალღის სიგრძის რეგიონში 1550 ნმ. ასეთი ოპტიკური ბოჭკო შეიძლება გამოყენებულ იქნას ციფრული გადაცემისთვის დიდ მანძილზე, მაგ. მიწის სისტემებისაქალაქთაშორისო კომუნიკაციები და ძირითადი წყალქვეშა კაბელები ოპტიკური გამაძლიერებლებით.
4. ერთრეჟიმიანი არანულოვანი დისპერსიის გადანაცვლებული ბოჭკო, G.655
(NZDSF - არანულოვანი დისპერსიის გადანაცვლებული ბოჭკო)
შექმნილია 1550 ნმ-მდე ტალღის სიგრძეზე გადაცემისთვის და ოპტიმიზირებულია DWDM სისტემებისთვის. ამ ბოჭკოში ქრომატული დისპერსიის კოეფიციენტის აბსოლუტური მნიშვნელობა აღემატება გარკვეულ არანულოვან მნიშვნელობას ტალღის სიგრძის დიაპაზონში 1530 ნმ-დან 1565 ნმ-მდე. ნულოვანი დისპერსია ხელს უშლის არაწრფივ ეფექტებს, რომლებიც განსაკუთრებით საზიანოა DWDM სისტემებისთვის.
5. არანულოვანი დისპერსიით გადანაცვლებული ერთრეჟიმიანი ბოჭკო ფართოზოლოვანი გადაცემისთვის, G.656
G.655 ბოჭკოს მსგავსად, მას აქვს არანულოვანი ქრომატული დისპერსიის კოეფიციენტი, მაგრამ ტალღის სიგრძის დიაპაზონში 1460-1625 ნმ, ამიტომ კარგად შეეფერება როგორც DWDM, ასევე CWDM სისტემებს.
6. ერთრეჟიმიანი ბოჭკოვანი, არ არის მგრძნობიარე მაკროდახრის დაკარგვის მიმართ, G.657 (Bend-Insensitive)
გარდა ოპტიკური თვისებებისა, მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ოპტიკური ბოჭკოს მექანიკური მახასიათებლებიც, კერძოდ მისი მგრძნობელობა დახრის მიმართ. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია შენობაში დაგებისას, სადაც ბოჭკოს ხშირად მოხრა სჭირდება. G.657 სტანდარტი განასხვავებს ერთრეჟიმიანი ბოჭკოების რამდენიმე ქვეკლასს, რომლებიც განსხვავდებიან მათი მინიმალური მოღუნვის რადიუსით და დანაკარგის შესაბამისი რაოდენობით (ერთ ან მეტ შემობრუნებაზე).
აღწერილი ოპტიკური ბოჭკოების სტანდარტები ყოველთვის არ არის ურთიერთგამომრიცხავი. მაგალითად, Corning-ის პოპულარული SMF-28® Ultra ბოჭკოვანი შეესაბამება G.652.D და G.657.A1 სტანდარტებს. ამავდროულად, არის შემთხვევები, როდესაც სხვადასხვა ტიპის ოპტიკური ბოჭკოები არ არის თავსებადი ერთმანეთთან.
აქტიური კომპონენტები
ვინაიდან ერთრეჟიმიან ბოჭკოს აქვს ბირთვის მცირე დიამეტრი, ვიწრო მიმართული ნახევარგამტარული ლაზერები, რომლებიც მოქმედებენ კვარცის ბოჭკოს მეორე და მესამე გამჭვირვალობის ფანჯარაში, გამოიყენება გამოსხივების წყაროდ. როგორც წესი, გამოიყენება შემდეგი ტიპის ლაზერები:
1) Fabry-Pero ლაზერი (FP - Fabry-Perot) არის ნახევარგამტარული ლაზერის უმარტივესი ტიპი, რომელიც ხასიათდება ფართო სპექტრის სიგანით (2 ნმ). ფართო სპექტრი იწვევს ქრომატული დისპერსიის გავლენის ზრდას, რაც ზღუდავს სიგნალის გადაცემის მანძილს.
2) ლაზერი განაწილებული უკუკავშირი (DFB - განაწილებული უკუკავშირი) აქვს დიზაინი, რომელიც ეხმარება რადიაციული სპექტრის სიგანის შემცირებას 0.1 ნმ-მდე, რაც იძლევა ასეთი ლაზერების გამოყენების საშუალებას უფრო მაღალი სიჩქარით და გაფართოებულ სისტემებში.
3) გარე მოდულირებული ლაზერი (EML - გარე მოდულირებული ლაზერი). ემიტერების წინა ტიპები მიეკუთვნება შიდა (პირდაპირი) მოდულაციის მქონე ლაზერების კატეგორიას, რომლებშიც რადიაციის სიმძლავრე მოდულირებულია უშუალოდ ლაზერის მიწოდების დენით. სისტემებში, სადაც რადიაციული ტალღის სიგრძის სტაბილურობა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს (მაგალითად, მაღალსიჩქარიან სისტემებში და WDM სისტემებში), გამოიყენება DFB ლაზერები, რომელთა გამოსხივება მოდულირებულია გარე მოდულატორის მოწყობილობით.
ერთჯერადი რეჟიმის ბოჭკოების გამოყენება
ასე რომ, ერთრეჟიმიანი კვარცის ბოჭკოების გამოყენება შესაძლებელს ხდის საინფორმაციო სიგნალის გადაცემას ათობით და თუნდაც ასეულ კილომეტრზე მაღალი სიჩქარით (ათობით გბიტი/წმ).
გარდა ამისა, როგორც ზემოთ აღინიშნა, ზოგიერთი ტიპის ერთრეჟიმიანი ბოჭკო შეიძლება გამოყენებულ იქნას ქსელებში ტალღის სიგრძის გაყოფის მულტიპლექსირებით (CWDM, DWDM), როდესაც გამოსხივება რამდენიმე ტალღის სიგრძეზე ერთდროულად ვრცელდება ერთი ოპტიკური ბოჭკოს გასწვრივ და ორივე მიმართულებით (ნახ. 3). . ეს საშუალებას გაძლევთ კიდევ უფრო გაზარდოთ გადაცემის სიჩქარე და გადაცემული ინფორმაციის მოცულობა. ტალღის სიგრძის გაყოფის მულტიპლექსირების განსაკუთრებული შემთხვევაა პასიური ოპტიკური ქსელი (PON), რომელშიც ინფორმაცია გადაიცემა სამი ტალღის სიგრძეზე (1310, 1490 და 1550 ნმ).
ბრინჯი. 3. არხებიCWDM დაDWDM და ერთჯერადი რეჟიმის ბოჭკოების შესუსტების სპექტრი (მყარი ხაზი - სტანდარტული ბოჭკო წყლის პიკით 1383 ნმ, წერტილოვანი ხაზი - დაბალი წყლის პიკური ბოჭკო)
________________________________________________________________