Glasfaser, Singlemode- und Multimode-Faser
Glasfaser, Single-Mode- und Multimode-Faser.
Lichtwellenleiter sind Lichtwellen mit elektromagnetischer Strahlung (mod) spiegelt sich in der Bewegung von ihren Wänden und Kern (Stengel).
Weiterentwicklung von Lichtwellenleitern
Die Struktur und das Design von optischen Fasern
Single-Mode-Faser. Multimode-Faser
Materialeigenschaften und Betriebsregeln
Vorteile von Lichtwellenleitern
Die Verwendung von optischen Fasern
Glasfaser:
Die Entwicklung moderner Technologien und die Untersuchung der Eigenschaften von Lichtwellen ermöglichten die Schaffung einer qualitativ neuen Transportumgebung optisch Strahlung. Anleitungen für ihre Stahlwellenleiter mit kreisförmigem Querschnitt und ungewöhnlich kleinem Durchmesser, gleich nur wenigen nm (fast wie menschliches Haar). Diese transparenten dünnen Stränge werden als optische Fasern bezeichnet, und das ist es, was jetzt übertragen wird, die meisten Informationen in modernen Kommunikationsnetzen.
Im Gegensatz zu Glasfaser, die optische Faser Leiter sind elektromagnetische Strahlung Lichtwellen (mod) spiegelt sich in der Bewegung von ihren Wänden und Kern (Stengel). Aufgrund der enormen Bandbreite und Geschwindigkeit der Datenbewegung, Jedes Jahr finden die Produkte breite Anwendung in vielen Wirtschaftsbereichen. Sie dienen zur Verbesserung der Kommunikationsleitungen, Erhöhung der Rechenleistung, Lösung von Problemen in der Energie- und Medizinindustrie, in militärischen Anwendungen.
Glasfaser Kommunikationsleitungen (FOCL) ersetzen Sie die traditionelle “Twisted Pair” in den wichtigsten Telekommunikationsnetzen unterschiedlicher Komplexität. Die Ausbreitung von Licht, die aufgrund des Vielfachen auftritt Welle Mehrfachreflexionen von der Innenfläche der Schale. Aufgrund des geringen Unterschieds im Brechungsindex (Über 1%) der vom Kern unter verschiedenen Winkeln reflektierten Welle, Gehen Sie nicht über die Grenzen der Faser hinaus und bewegen Sie sich darin, So können Sie Daten mit hoher Geschwindigkeit übertragen. Nach den Daten von japanischen Experten durchgeführt Forschung, es kann erreichen 255 Tbps, auch bei Entfernungen über 1000 km.
Weiterentwicklung von Lichtwellenleitern:
Die Bewegung der Wellen in Lichtwellenleiter sind studierte im späten 19. Jahrhundert, aber die notwendigen Technologien fehlten noch. Das erste optische Telefonsystem, das Sprachsignale überträgt, wurde in Amerika früh patentiert 1934, Die Wellen sind aber schon wenige Meter vor dem Eingang der Faser gedämpft. Die Situation zu ändern konnte nur in 1970, wenn gefunden Materialien, Sicherstellung eines ausreichend geringen Verlustes (17 dB / km), und für die nächsten zwei Jahre hat seine Arbeit bereits zu gebracht 4 dB / km zunächst bei der Herstellung von nur gebrauchtem Quarzglas, aber dann fing es an, forcincinnati hinzuzufügen, Foraluminium- und Chalkogenidmaterialien, dessen Brechungsindex nahe liegt 1.5.
Jetzt gibt es eine Verfeinerung und Optimierung von Kunststoff optische Fasern mit Kern und Polimetilmetakrilata vtorpolimermash Schale. Die erwartete Dämpfung in ihnen ist eine weitere Größenordnung niedriger als die vorhandene. Ebenfalls, Um die technischen Indikatoren zu verbessern, begann man mit unrunden und konzentrischen Fasern zu kämpfen, ihre möglichen Wendungen und Verstauchungen, begann den Prozess der Auswahl der optimalen Struktur des Profils. Bei verschiedenen Herstellern gibt es bereits zahlreiche Modifikationen die Faser, Für eine korrekte Auswahl ist es daher wichtig, die interne Struktur und Klassifizierung zu kennen.
Die Struktur und das Design von optischen Fasern:
Trotz der großen Vielfalt vorhandener Technologien zur Herstellung einer optischen Faser bei der Herstellung von Artikeln ist es möglich, drei Hauptstufen zuzuordnen. Der erste erzeugt einen Rohling in Form eines Balkens mit dem gewünschten Profil und Brechungsindex. Für eine Sekunde dehnt es sich aus und wird zu einer Schutzhülle. Auf dem Dritten (wenn erforderlich) auf die Faser verstärken und schützen Glasur (Puffer). Um den Zielbrechungsindex in der optischen Faser bei der Herstellung zu erhalten, können verschiedene Additive zugesetzt werden: Titan, Phosphor, Germanium, Bor, etc.
Angesichts der geometrischen Abmessungen des inneren Kerns und der Schale, und der Abstand zwischen ihnen, Der empfangene optische Leiter kann einmodenig sein (Übermittlung nur eines Hauptmodus) und Multi-Mode (Bewegen Sie zahlreiche räumliche Modi). Für die Telekommunikation verwendete optische Fasern werden in die folgenden Kategorien unterteilt:
- Quarz-Single-Mode;
- Quarz-Multimode;
- Kunststoff und Polymer (POF);
- Quarz in der Schale von Polymeren (HCS).
In Single-Mode-Gewinden geringe Verluste bei Biegungen, Multi-Mode-Optimum für große Entfernungen, Das Polymer ist funktioneller, Quarz ist deutlich günstiger. Wenn das Faserprofil über den Querschnitt des Zentralstabs die gleiche Brechung aufweist, er trat. Wenn die Brechung von der Mitte des Kerns zur Hülle allmählich abnimmt, wird ein Profilgradient. Die Brechung in einer Faser mit abgestuftem Index kann parabolisch sein, dreieckige und gebrochene Struktur. Es gibt andere Sorten von Fasern, treten seltener auf.
Während der Bewegung der Lichtwelle werden die optischen Filamente gedämpft und dispergiert. Diese Strahlung nimmt das elektromagnetische Spektrum im Bereich ein 100 nm - 1 mm, aber in der Realität, Information wird häufiger im nahen Infrarot übertragen (760-1600 nm) und sichtbar (380-760 nm) Reichweite. Der Bereich, in dem die Dämpfung des Fensters mit geringer Transparenz erfolgt. Im nahen Infrarot drei von ihnen: 850, 1310 und 1550 nm. Sie können für jeden Fasertyp leicht variieren, aber in ihnen ist es optimal, Informationssignale zu übertragen.
In technischen Netzwerken dienen sie als Strahlungsquellen für optische Quantenlaser, in kleinen Abständen - LEDs. Ihre eng fokussierten monochromatischen Strahlen kohärenter Strahlung erzeugen breite kontinuierliche Frequenzspektren des Elektromagneten. Als Empfänger, die das optische Signal in elektrisches umwandeln, werden die p-in- und Lawinenphotodioden verwendet. Parameter der optischen Ballaststoff ist streng zertifiziert von: Kern-Singlemode-Faser hat einen Durchmesser von 9 ± 1 um, Multimode-Faser - 50, 62.5, 120, 980 um, die Schale ist 125 ± 1 und 490, 1000 um, beziehungsweise.
Single-Mode-Faser:
Single-Mode-Faser Bietet ein stabileres Signal und eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung, Sie benötigen jedoch leistungsstärkere und teurere Lichtquellen als Multi-Mode-Gegenstücke. Sie sind auch sehr schmale optische Kanäle, Dies erhöht die Komplexität der Installation erheblich, beseitigt aber auch miodowy Varianz. Aus Single-Mode-Threads, Es gibt drei Unterkategorien:
- Geschwindigkeit mit einer unvoreingenommenen Varianz (SM, SMF) sind die häufigsten;
- normal mit verschobener Dispersion (DS, DSF) in Richtung des dritten Transparenzfensters mit minimaler Dämpfung gegen Null tendiert;
- Standard mit einer Verschiebung ungleich Null (NZ, NZDS, NZDSF) optimiert für die Übertragung mehrerer Wellenlängen.
Multimode-Faser:
Multimode-Faser zeichnet sich durch höchste Leistung aus Transfer Daten über kurze Strecken, hohe Geschwindigkeiten und große Bandbreite. Es, im Gegensatz zum Einzelmodus, wo fast die Grenzen der Technologie erreicht, verbessert sich weiter. Sein Kern hat einen großen Durchmesser, was zusätzliche Brechung bietet, Die Dispersion verringert die Verzerrung, die bei der Ausbreitung mehrerer Moden mit unterschiedlichen Reflexionswinkeln auftritt. Schlussendlich, Die Lichtimpulse in solchen Fäden werden unter dem Einfluss der obigen Faktoren von rechteckig in Glocke umgewandelt.
Materialeigenschaften und Betriebsregeln:
Die Bandbreite der optischen Fasern ist abhängig von der Dämpfung (Verlust) und Dispersion. Durch Verringern dieser Parameter kann der Abstand zwischen den Punkten der erzwungenen Regeneration des Signals vergrößert werden. Verluste können als ihre eigenen internen und externen Faktoren bezeichnet werden. Das erste ist die Heterogenität des Kernstabs (Ader) der Produkte, gekennzeichnet durch seine Brechung, die Selbstabsorption der Materialien und ihrer Verunreinigungen. Die zweite tritt beim Verdrehen auf, Verziehen und Biegen von Fäden.
Deshalb, Die technischen Bedingungen regeln streng die Anwendungsregeln, Gruppierung, und Wartung von Fasern. Übermäßige äußere mechanische Einflüsse können Mikrofrakturen und eine Störung der Integrität der Schale verursachen, und dies führt zu ungleichmäßigen inneren Reflexionen im Faden. Es ist auch wichtig, die Homogenität des Materials im Herstellungsprozess des Filaments und die gleichmäßige Verteilung der Verunreinigungen zu überwachen, fähig, bei verschiedenen Frequenzen zu schwingen.
Arbeiten mit optisch Fasern stellen strenge Anforderungen an das Servicepersonal. In erster Linie geht es um die Sauberkeit der Steckverbinder und die Qualität der notwendigen Anschlüsse. Im Gegensatz zu weit verbreiteten Missverständnissen, Die größte Herausforderung für optische Fasern ist häufig die Wasserstoffkorrosion. Die optische Kontaktkopplung wird zeitlich verschoben, aber schon irreversible Folgen, in dem der Faden seine Eigenschaften verliert und völlig ruiniert wird. Durch schlechte Verbindung hergestellte Fasern können Feuchtigkeit absorbieren und gleichzeitig zu Bereichen werden, die zu zusätzlichen Dämpfungsverlusten des übertragenen Signals beitragen.
Vorteile von Lichtwellenleitern:
Heute, Alle Projekte mit Faser werden intensiv weiterentwickelt. Als allererstes, es FOL (FOL), Computernetzwerke, Videoüberwachung und Zugangskontrolle, wo “Optik” ist gekommen, um in allen Positionen zu dominieren. Sie eliminierten praktisch unbefugte Störungen, Die Leitungen brennen nicht, nicht oxidiert, nicht aufgelöst, bieten eine höhere Geschwindigkeit und Bandbreite bei der Datenübertragung. Sie haben keine Angst vor Störungen und elektromagnetische Felder werden nicht durch Kurzschlüsse beeinträchtigt, emittieren Sie nichts in die Umwelt.
Die Verwendung von optischen Fasern:
Die optischen Fasern wird als Sensoren zur Spannungsmessung verwendet, Temperatur, Druck und andere Parameter. Sie sind kompakt und benötigen keine zusätzliche Unterstützung, vertragen hohe Temperaturen (im Vergleich zu Halbleiterprototypen). Sie werden auf dem Gerät platziert, um einen Lichtbogenschutz durchzuführen. Darauf basieren auch Hydrophone für seismische und Sonargeräte, Laserkreisel für Autos und Raumfahrzeuge.
Dank an Glasfaser interferometrische Sensoren funktionieren, das steuernde magnetische und elektrische Feld, Laborendoskope. Sie können die Abdeckung in schwierigen Bereichen arrangieren, Sonnen- und Kunstlicht an den gewünschten Ort lenken. Schließlich, Faser hilft, ein Bild in verschiedenen Spektralbereichen zu erzeugen. Nach diesem Prinzip, entwickelte moderne Waffen, Dies hilft dabei, den Ziel-Dummy auch in der Größe eines Flugzeugträgers zu erstellen und die Radarüberwachung zu desorientieren.
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