Jaké jsou základní prvky komunikačního systému s optickými vlákny?

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Pro přenos dat gigabitů i mimo ně je ideální volbou komunikace pomocí optických vláken. Tento typ komunikace se používá k přenosu hlasu, videa, telemetrie a dat na velké vzdálenosti a místní sítě nebo počítačové sítě . Optický komunikační systém využívá technologii světelných vln k přenosu dat přes vlákno změnou elektronických signálů na světlo.

Některé výjimečné charakteristické rysy tohoto typu sdělení systém, jako je velká šířka pásma, menší průměr, nízká hmotnost, přenos signálu na velké vzdálenosti, nízký útlum, zabezpečení přenosu atd., činí tuto komunikaci hlavním stavebním kamenem jakékoli telekomunikační infrastruktury. Následující informace o komunikačním systému z optických vláken zdůrazňují jeho charakteristické rysy, základní prvky a další podrobnosti.




Komunikace pomocí optických vláken

Komunikace pomocí optických vláken

Jak funguje komunikace pomocí optických vláken?

Na rozdíl od přenosu na bázi měděného drátu, kde přenos zcela závisí na elektrických signálech procházejících kabelem, zahrnuje přenos vláknové optiky přenos signálů ve formě světla z jednoho bodu do druhého. Komunikační síť s optickými vlákny dále sestává z vysílacích a přijímacích obvodů, zdroje světla a detektorů, jako jsou ty, které jsou znázorněny na obrázku.



Když jsou vstupní data ve formě elektrických signálů předávána do obvodů vysílače, převádí je pomocí světelného zdroje na světelný signál. Tento zdroj je z LED, jehož amplituda, frekvence a fáze musí zůstat stabilní a bez fluktuace, aby byl zajištěn efektivní přenos. Světelný paprsek ze zdroje je veden kabelem z optických vláken do cílového obvodu, kde je informace přenášena zpět do elektrického signálu obvodem přijímače.

Fungování komunikace optickými vlákny

Fungování komunikace optickými vlákny

Obvod přijímače se skládá z fotodetektoru a příslušného elektronického obvodu, který je schopen měřit velikost, frekvenci a fázi optického pole. Tento typ komunikace využívá vlnové délky poblíž infračervené pásmo které jsou těsně nad viditelným rozsahem. Na základě aplikace lze jako zdroje světla použít LED i Laser.

3 základní prvky komunikačního systému s optickými vlákny

Existují tři hlavní základní prvky komunikačního systému z optických vláken. Oni jsou


  1. Kompaktní světelný zdroj
  2. Optické vlákno s nízkou ztrátou
  3. Foto detektor

Příslušenství, jako jsou konektory, přepínače, vazební členy, multiplexní zařízení, zesilovače a spoje, jsou rovněž základními prvky tohoto komunikačního systému.

1. Kompaktní světelný zdroj

Laserové diody

Laserové diody

V závislosti na aplikacích, jako jsou místní sítě a dálkové komunikační systémy, se požadavky na světelný zdroj liší. Mezi požadavky zdrojů patří výkon, rychlost, šířka spektrální čáry, hluk, odolnost, cena, teplota atd. Jako světelné zdroje se používají dvě součásti: diody vyzařující světlo (LED) a laserové diody.

Světelné diody se používají pro aplikace na krátké vzdálenosti a s nízkou rychlostí přenosu dat kvůli jejich nízké šířce pásma a schopnostem napájení. Dvě takové struktury LED zahrnují systémy Surface a Edge Emitting Systems. Diody emitující povrch mají jednoduchou konstrukci a jsou spolehlivé, ale kvůli širší šířce čáry a omezení modulační frekvence se většinou používají diody emitující hrany. Diody emitující hrany mají vysoký výkon a užší možnosti šířky čáry.

Na delší vzdálenosti a vysoký přenos dat jsou laserové diody preferovány díky vysokému výkonu, vysoké rychlosti a užším charakteristikám šířky spektrální čáry. Ty jsou však ze své podstaty nelineární a citlivější na teplotní výkyvy.

LED vs laserové diody

LED vs laserové diody

V dnešní době se díky mnoha vylepšením a zdokonalením tyto zdroje staly spolehlivějšími. Několik takových srovnání těchto dvou zdrojů je uvedeno níže. Oba tyto zdroje jsou modulovány pomocí přímé nebo externí modulační techniky.

2. Optické vlákno s nízkou ztrátou

Optické vlákno je kabel, který je také známý jako válcový dielektrický vlnovod vyrobený z materiálu s nízkou ztrátou. Optické vlákno také bere v úvahu parametry, jako je prostředí, ve kterém pracuje, pevnost v tahu, trvanlivost a tuhost. Kabel z optických vláken je vyroben z vysoce kvalitního extrudovaného skla (si) nebo plastu a je flexibilní. Průměr kabelu z optických vláken je mezi 0,25 až 0,5 mm (mírně silnější než lidský vlas).

Optický kabel

Optický kabel

Kabel z optických vláken se skládá ze čtyř částí.

  • Jádro
  • Opláštění
  • Buffer
  • Bunda

Jádro

Jádrem vláknového kabelu je plastový válec, který vede po celé délce vláknového kabelu a poskytuje ochranu opláštěním. Průměr jádra závisí na použité aplikaci. V důsledku vnitřního odrazu se světlo putující uvnitř jádra odráží od jádra, hranice pláště. Průřez jádra musí být u většiny aplikací kruhový.

Opláštění

Plášť je vnější optický materiál, který chrání jádro. Hlavní funkcí opláštění je to, že odráží světlo zpět do jádra. Když světlo vstupuje skrz jádro (hustý materiál) do pláště (méně hustý materiál), změní svůj úhel a poté se odráží zpět k jádru.

Buffer

Hlavní funkcí vyrovnávací paměti je chránit vlákno před poškozením a tisíci optických vláken uspořádaných do stovek optických kabelů. Tyto svazky jsou chráněny vnějším obalem kabelu, který se nazývá plášť.

BUNDA

Kabely z optických vláken jsou k dispozici v různých barvách, díky nimž snadno rozpoznáme přesnou barvu kabelu, se kterým máme co do činění. Žlutá barva jasně označuje kabel jednoho režimu a oranžová barva označuje multimode.

2 typy optických vláken

Jednovidová vlákna: Jednovidová vlákna se používají k přenosu jednoho signálu na každé vlákno, tato vlákna se používají v telefonních a televizních přijímačích. Jednovidová vlákna mají malá jádra.

Vícenásobná vlákna: Multimode vlákna se používají k přenosu mnoha signálů na vlákno, tyto signály se používají v počítačových a místních sítích, které mají větší jádra.

3. Foto detektory

Účelem fotodetektorů je převést světelný signál zpět na elektrický signál. Dva typy foto detektory se používají hlavně pro optický přijímač v optickém komunikačním systému: PN fotodioda a lavinová fotodioda. V závislosti na vlnových délkách aplikace se materiálové složení těchto zařízení liší. Mezi tyto materiály patří křemík, germanium, InGaAs atd.

Jedná se o základní prvky komunikačního systému z optických vláken. Pokud potřebujete další informace a jakoukoli pomoc, napište nám, protože povzbuzujeme a oceňujeme vaše návrhy, zpětnou vazbu, dotazy a komentáře. Sdělte nám své nápady, návrhy a komentáře v níže uvedené sekci komentářů.

Fotografické kredity