Предности оптичких комуникација
● Велики комуникациони капацитет
● Велика удаљеност релеја
● Имун на електромагнетне сметње
● Обилни ресурси
● Лагана и мала величина оптичких влакана
Кратка историја развоја оптичких комуникација
● Пре више од 2000 година: Торњеви фарова – светла, сигнали заставе
● 1880: Оптички телефон – бежична оптичка комуникација
● 1970: комуникација оптичким влакнима
● 1966: Др Као Куен, „отац оптичких влакана“, први је предложио идеју комуникације оптичким влакнима.
● 1970: Капрон из Цорнинг Институтиона произвео је оптичка влакна са губитком од 20 дБ/км.
● 1977: Прва комерцијална линија у Чикагу од 45 Мб/с.
Електромагнетски спектар
Рефракција/рефлексија и тотална унутрашња рефлексија светлости
Пошто светлост путује различитим брзинама у различитим супстанцама, када светлост путује од једне супстанце до друге, долази до преламања и рефлексије на граници између две супстанце. Штавише, угао преломљене светлости мења се са углом упадне светлости. Када угао упадне светлости достигне или пређе одређени угао, преломљена светлост нестаје, а сва упадна светлост се одбија назад; ово је потпуна унутрашња рефлексија. Различити материјали ломе светлост исте таласне дужине под различитим угловима (тј. различити материјали имају различите индексе преламања), а исти материјал ломи светлост различитих таласних дужина под различитим угловима. Оптичка комуникација заснована је на овим принципима. Расподела рефлективности: Важан параметар који карактерише оптичке материјале је индекс преламања, означен са Н. Однос брзине светлости Ц у вакууму и брзине светлости В у материјалу је индекс преламања материјала.
N＝C/V
Индекс преламања кварцног стакла који се користи у комуникацији са оптичким влакнима је приближно 1,5.
Структура оптичких влакана
Голи оптички кабл се углавном састоји од три слоја:
Први слој: Стаклено језгро са високим-индексом преламања{1}} (пречник језгра је углавном 9-10 μм, (једномодни) 50 или 62,5 (вишемодни).
Други слој: Силиконска стаклена облога са ниским -индексом преламања- у средини (пречник је углавном 125 μм).
Трећи слој: најудаљенији слој смоле за ојачавање.
Основно знање о светлости
1) Језгро: Висок индекс преламања, који се користи за пренос светлости;
2) Премаз: Низак индекс преламања, заједно са језгром, ствара услове за потпуну унутрашњу рефлексију;
3) Јакна: Висока чврстоћа, може издржати већи удар и штити оптичко влакно.
3мм оптички кабл наранџасти ММ мултимод
Иеллов СМ Синглемоде
Димензије оптичког кабла:
Спољни пречник је обично 125 µм (просечна људска коса је 100 µм)
Унутрашњи пречник: сингле-мод 9µм, мултимоде 50/62,5µм
Нумерицал Апертуре
Не преноси се сва светлост која пада на крај оптичког влакна кроз влакно; преноси се само упадна светлост унутар одређеног угаоног опсега. Овај угао се назива нумерички отвор оптичког влакна. Већи нумерички отвор је повољан за спајање оптичких влакана. Нумеричка бленда варира између оптичких влакана које производе различите компаније.
Врсте оптичких влакана
На основу начина преноса светлости унутар влакна, оптичка влакна се могу класификовати на:
Више{0}}режим (ММ)
Један{0}}режим (СМ)
Мулти{0}}Влакна са више модова: Има дебље централно стаклено језгро (50 или 62,5 μм), омогућавајући пренос вишеструких модова светлости. Међутим, његова интермодална дисперзија је значајна, ограничавајући фреквенцију преношених дигиталних сигнала, а ово ограничење се погоршава са повећањем удаљености. На пример, влакно од 600 МБ/км имаће само 300 МБ/км пропусни опсег на 2 км. Због тога, мулти{9}}модно влакно има релативно кратку удаљеност преноса, обично само неколико километара.
Једномодно-Влакно: Има тању централну стаклену језгру (обично 9 или 10 μм у пречнику), што омогућава пренос само једног начина светлости. То је у суштини тип влакна са степенастим{4}}индексом, али са веома малим пречником језгра. Теоретски, дозвољава само једној путањи праволинијске-светлости да уђе у влакно и да се простире праволинијски унутар језгра. Ширење импулса влакана је минимално. Због тога је његова интермодална дисперзија веома мала, што га чини погодним за-комуникацију на даљину. Међутим, његова хроматска дисперзија игра главну улогу, што значи да једномодно влакно{11}}има високе захтеве за спектралну ширину и стабилност извора светлости, односно ширина спектра мора бити уска, а стабилност добра.
Класификација оптичких влакана
По материјалу:
● Стаклена влакна: И језгро и омотач су стаклени. Мали губитак, велика удаљеност преноса, висока цена.
● Силиконско влакно са омотачем: језгро је стакло, облога је пластична. Сличне карактеристике као стаклена влакна, нижа цена.
● Пластична влакна: И језгро и омотач су пластични. Велики губитак, веома кратка даљина преноса, веома ниска цена. Широко се користи у кућним апаратима, аудио опреми и преносу слике на кратке{2}}раздаље.
● По прозору оптималне фреквенције преноса: конвенционално једно-модно влакно и дисперзија{1}}померано једнорежно- влакно.
● Конвенционално: Произвођачи влакана оптимизују фреквенцију преноса влакана за једну таласну дужину, као што је 1300 нм.
● Дисперзија-Промењена: Произвођачи влакана оптимизују фреквенцију преноса влакана за две таласне дужине, као што су 1300 нм и 1550 нм.
● Нагло померено: Индекс преламања се нагло мења од језгра до стаклене облоге. Ниска цена, висока интермодална дисперзија. Погодно за кратке-раздаљине, ниске-комуникације, као што је индустријска контрола. Међутим, једномодна влакна-имају веома ниску интермодалну дисперзију, тако да су сва влакна са степеном-индексирања.
●Влакна са степенастим-индексом: Индекс преламања постепено опада од језгра до омотача, омогућавајући светлости високог{1}}мода да се шири синусоидно. Ово смањује интермодалну дисперзију, повећава пропусни опсег влакана и продужава даљину преноса, али је скупље. Већина мултимодних влакана данас су класификована-индекс влакна.
