Fil-komunikazzjoni ottika, il-gwida tal-mewġ ottika meħtieġa għat-trażmissjoni ta'-distanza twila ta' sinjali ottiċi hija waveguide dielettrika ċilindrika msejħa fibra ottika (jew sempliċimentfibra ottika). Fibra ottika hija waveguide dielettrika li topera fi frekwenzi ottiċi, li tiggwida l-enerġija tad-dawl biex tippropaga tul direzzjoni parallela għall-assi tagħha.
Struttura u klassifikazzjoni tal-fibri ottiċi
△Il-prinċipju ta 'gwida tal-fibra ottika
Struttura tal-fibra ottika:
Fibra ottika (OF) hija fibra dielettrika trasparenti użata biex tiggwida d-dawl. Fibra ottika prattika hija magħmula minn saffi dielettriċi trasparenti multipli. L-istruttura tipika ta 'fibra ottika, kif muri fil-Figura 2-1, tista' tinqasam fi tliet saffi: il-qalba b'indiċi rifrattiv ogħla, il-kisi b'indiċi rifrattiv aktar baxx, u l-kisi ta 'barra. L-istruttura tal-qalba u l-kisi tissodisfa r-rekwiżiti għall-gwida tad-dawl, tikkontrolla l-propagazzjoni tal-mewġ tad-dawl tul il-qalba; il-kisi prinċipalment iservi funzjoni protettiva (peress li ma jiggwidax id-dawl, jista 'jiġi miżbugħ f'diversi kuluri).
(Figura 2-1 Struttura ta' fibra ottika tipika)
(1) Fiber Core Il-qalba tal-fibra tinsab fiċ-ċentru tal-fibra ottika (dijametru 5 ~ 80µm). Il-kompożizzjoni tiegħu hija dijossidu tas-silikon ta' purità għolja-, b'ammonti traċċi ta 'dopanti bħal dijossidu tal-ġermanju u pentossidu tal-fosfru miżjuda. L-iskop taż-żieda ta 'dawn l-ammonti żgħar ta' droganti huwa li jiżdied b'mod xieraq l-indiċi refrattiv (n) tal-qalba tal-fibra. Għal fibri ottiċi tal-komunikazzjoni, id-dijametru tal-qalba huwa 5 ~ 10µm (fibra b'modalità waħda -) jew 50 ~ 80µm (fibra multimode).
(2) Kisi: Il-kisi jinsab madwar il-qalba tal-fibra (id-dijametru tiegħu huwa ta 'madwar 125 μm), u l-kompożizzjoni tiegħu hija wkoll dijossidu tas-silikon ta' purità għolja - li fih ammont żgħir ħafna ta 'dopant. Ir-rwol tad-dopant (bħal triossidu tal-boron) huwa li jnaqqas b'mod xieraq l-indiċi refrattiv ottiku (n2) tal-kisi, li jagħmilha kemmxejn aktar baxxa mill-indiċi refrattiv tal-qalba tal-fibra. Biex tissodisfa rekwiżiti differenti ta 'gwida tad-dawl, il-kisi jista' jsir bħala saff wieħed jew saffi multipli.
(3) Is-saff ta 'barra tal-fibra ottika miksija huwa kisi magħmul minn akrilat, gomma tas-silikon u najlon, li jżid is-saħħa mekkanika u l-flessibilità tal-fibra ottika. Il-kisja hija ġeneralment maqsuma f'kisja primarja u kisja sekondarja. Il-kisi sekondarju huwa saff addizzjonali ta 'materjal termoplastiku applikat fuq il-kisi primarju, għalhekk jissejjaħ ukoll kisi. Id-dijametru ta 'barra tal-fibra ottika miksija huwa ġeneralment ta' madwar 1.5 ċm.
Il-ħxuna tal-qalba tal-fibra, id-distribuzzjoni tal-indiċi refrattiv tal-materjal tal-qalba, u l-indiċi refrattiv tal-materjal tal-kisi għandhom rwol deċiżiv fil-karatteristiċi tat-trażmissjoni tal-fibra ottika. Il-materjal tal-kisi huwa ġeneralment materjal omoġenju b'indiċi refrattiv kostanti. Jekk ikun hemm saffi multipli ta 'kisi, l-indiċi ta' rifrazzjoni ta 'kull saff ta' kisi huma differenti. L-indiċi refrattiv tal-qalba tal-fibra jista 'jkun uniformi jew jista' jvarja tul ir-raġġ tal-qalba r. Għalhekk, il-funzjoni tad-distribuzzjoni tal-indiċi refrattiv n(r) tul ir-raġġ tintuża komunement biex tikkaratterizza l-bidla fl-indiċi refrattiv tal-qalba.
Klassifikazzjoni tal-fibri ottiċi:
Hawn it-traduzzjoni bl-Ingliż tat-test mill-immaġni:
"Fil-preżent, hemm ħafna tipi ta 'fibri ottiċi, iżda l-metodi ta' klassifikazzjoni tagħhom huma ġeneralment maqsuma f'4 kategoriji: klassifikazzjoni skond id-distribuzzjoni ta 'indiċi refrattiv tal-fibra, klassifikazzjoni skond il-mod ta' trasmissjoni, klassifikazzjoni permezz ta 'wavelength tax-xogħol, u klassifikazzjoni permezz ta' ġakketta u materjal tal-kisi. Barra minn hekk, skond il-kompożizzjoni tal-komponenti tal-fibra ottika, minbarra l-aktar komponenti tal-fibra ottika, minbarra l-fibra ottika tal-plastik li tintuża l-aktar komunement, hemm ukoll fibra ottika ottika u fluoride ottika. fibra.
(1) Klassifikazzjoni skont id-distribuzzjoni tal-indiċi rifrattiv tal-fibra: tista 'tinqasam f'Fibra tal-Indiċi Pass (SIF) u Fibra tal-Indiċi Gradjata (GIF).
1.Fibra ottika tal-indiċi tal-pass: tirreferi għall-qalba tal-fibra u r-reġjun tal-kisi fejn id-distribuzzjoni tal-indiċi rifrattiv hija uniformi, il-valur huwa kostanti, u d-distribuzzjoni tal-indiċi rifrattiv tippreżenta pass-bħal struttura f'saffi. Il-varjazzjoni tal-indiċi refrattiv hija pass-bħal. Id-distribuzzjoni tal-indiċi rifrattiv tal-fibra ottika tal-indiċi tal-pass hija murija fil-Figura 2-2.
L-espressjoni tad-distribuzzjoni tal-indiċi rifrattiv tagħha hija:
n(r) = {n₁(r Inqas minn jew ugwali għal a₁)
{n₂ (a₁< r Inqas minn jew ugwali għal a₂)
Il-fibra ottika tal-indiċi tal-pass hija forma strutturali bikrija ta 'fibra ottika. Aktar tard, f'fibra ottika multimode, gradwalment saret sostitwita b'fibra ottika ta 'indiċi gradat (għax fibra ottika ta' indiċi gradat tista 'tnaqqas ħafna d-dispersjoni tal-kulur modali li għandha l-fibra ottika multimode). Madankollu, għadu relattivament komuni li tużaha biex tittrasmetti dawl pulsat f'fibri ottiċi. Bħalissa, meta fibra ottika b'modalità waħda -gradwalment tissostitwixxi fibra ottika b'modalità waħda bħala l-prodott ewlieni tal-fibra ottika kummerċjali, l-istruttura tal-fibra ottika tal-indiċi tal-pass saret l-unika forma strutturali ta 'fibra ottika tal-modalità waħda - trid tkun pass-bħal.
2.Fibra ottika tal-indiċi gradat: tirreferi għal fibra ottika li d-distribuzzjoni tal-indiċi rifrattiv tagħha tvarja bir-raġġ r. Hekk kif id-distanza miċ-ċentru tiżdied u tonqos gradwalment, ir-raġġ gradwalment isir iżgħar. Ir-regola tal-varjazzjoni tagħha ġeneralment tikkonforma mar-regola esponenzjali tal-qawwa. Meta tilħaq il-qalba tal-fibra u l-interface tal-kisi, hija maqtugħa għall-valuri li jikkorrispondu għall-kisi; fir-reġjun tal-kisi, id-distribuzzjoni tal-indiċi refrattiv tagħha hija uniformi, jiġifieri n₂. Id-distribuzzjoni tal-indiċi rifrattiv tal-fibra ottika tal-indiċi gradat tidher fil-Figura 2-3."
Id-distribuzzjoni tal-indiċi rifrattiv tagħha hija espressa kif ġej:
"Fl-ekwazzjoni, g huwa n-numru tad-distribuzzjoni ta' l-indiċi ta' rifrazzjoni; jirrappreżenta valuri differenti f'distribuzzjonijiet ta' indiċi ta' rifrazzjoni differenti; n₁ huwa l-indiċi ta' rifrazzjoni fiċ-ċentru tal-qalba tal-fibra; n₂ huwa l-indiċi ta' rifrazzjoni tal-kisi; a₁ huwa r-raġġ tal-qalba; Δ hija d-differenza relattiva ta' l-indiċi ta' rifrazzjoni, Δ {n}}} ({1}₂}}} n₂²)/2n₁²=(n₁ - n₂)/n₁.
Ir-raġuni ewlenija għad-dispersjoni intermodali mnaqqsa tal-fibra ottika tal-indiċi gradat hija li tnaqqas id-dispersjoni modali, testendi d-distanza tat-trasmissjoni, u żżid il-kapaċità tat-trażmissjoni.
(2) Klassifikazzjoni skond il-mod ta' trasmissjoni:Jista 'jinqasam f'Fibra Multi-Modalità (MMF) u Fibra Modalità Unika (SMF). Kif jissuġġerixxi l-isem, il-fibra ottika multimode tista 'tittrasmetti modi multipli, filwaqt li l-fibra ottika b'modalità waħda - tista' tittrasmetti biss modi fundamentali u kamp elettriku. Huwa ġeneralment maħsub li l-ġenerazzjoni l-ġdida ta 'soluzzjonijiet ta' trażmissjoni għandha tkun iddominata minn fibra ottika ta 'modalità waħda-għaliex tista' tittrażmetti ħafna aktar 'il bogħod minn fibra ottika multimode. Meta t-telf u t-tixrid tal-mezz tat-trażmissjoni huma l-istess, il-kapaċità tal-ġarr tal-informazzjoni wara l-modulazzjoni b'modalità waħda -hija ħafna ogħla minn dik wara l-modulazzjoni b'ħafna modi.
Taħt ċerti kundizzjonijiet ta 'wavelength tax-xogħol, hemm ħafna modi ta' trasmissjoni f'fibra ottika, u dawn il-modi tal-fibra huma fibri ottiċi multimode. L-indiċi rifrattiv modali tal-fibra ottika multimode huwa bejn wieħed u ieħor l-istess bħall-indiċi refrattiv tal-qalba tal-fibra, u n-numru ta 'modi huwa bejn wieħed u ieħor proporzjonali għall-kwadru ta' V (frekwenza normalizzata). Għalhekk, tissejjaħ ukoll fibra ottika multimode gradata. Aktar tard, gradwalment saret fibra ottika indiċi gradat.
Taħt ċerti kundizzjonijiet ta 'wavelength tax-xogħol, jekk ikun hemm mod ta' trasmissjoni wieħed biss fil-fibra ottika, tissejjaħ fibra ottika b'modalità waħda -. Il-fibra ottika tal-modalità waħda tista 'tittrasmetti biss il-modalità fundamentali (modalità assjali), u m'hemm l-ebda dispersjoni intermodali meta tittrasmetti f'dan il-mod. Meta mqabbel ma 'fibra ottika multimode b'numru kbir ta' modi ta 'ordni ogħla-, dan huwa utli ħafna għal sistemi ta' komunikazzjoni ta 'fibra ottika ta' -veloċità għolja.
(3) Klassifikazzjoni skond il-wavelength tax-xogħol: Jista 'jinqasam f'fibra ottika ta' tul ta 'mewġ qasir u -fibra ottika ta' tul ta 'mewġ twil.
1.Fibra ottika ta '-wavelength qasira: Fl-istadju inizjali tal-iżvilupp tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika, il-wavelength użat komunement kien bejn 0.6 ~ 0.9 μm. Ir-raġuni ewlenija f'dak iż-żmien kienet li s-sorsi tad-dawl tal-lejżer semikondutturi u ditekters li joperaw f'din il-medda ta 'wavelength kienu relattivament maturi, u fibra ottika ta' tul ta 'mewġ qasir-kien il-prodott ewlieni. Bħalissa, huwa rarament użat.
2.Long -fibra ottika ta 'wavelength: Hekk kif ix-xogħol ta' riċerka jkompli, meta tidħol fil-meded ta 'wavelength ta' 1.31 μm u 1.55 μm, dawn iż-żewġ meded ta 'wavelength wrew telf baxx, dispersjoni żero, u karatteristiċi ta' telf ta 'liwi minimu. Għalhekk, ix-xogħol ta 'riċerka inbidel gradwalment lejn dawn iż-żewġ meded ta' wavelength, u ħarġu fibri ottiċi b'rendiment aħjar. Il-prattiċi wrew li f'tul ta 'mewġ ta' 1.0 ~ 2.0 μm, fibri ottiċi għandhom telf aktar baxx meta mqabbla ma 'fibri ottiċi ta' tul ta 'mewġ-qosra.
(4) Il-fibri ottiċi ta '-wavelength twil huma partikolarment adattati għal -distanza twila, komunikazzjoni tal-fibra ottika ta'-kapaċità għolja minħabba l-vantaġġi tagħhom bħal attenwazzjoni baxxa u bandwidth wiesgħa.
1.Fibra ottika konvenzjonali: tirreferi għal fibra ottika li l-qalba tal-fibra tagħha hija drogata bil-ġermanju, il-kisi, u d-distribuzzjoni tal-indiċi refrattiv tal-qalba huma kkombinati f'ċertu proporzjon. Peress li dan it-tip ta 'fibra ottika għandha karatteristiċi tajbin u hija relattivament faċli biex tipproduċi, għaddiet minn diversi ġenerazzjonijiet ta' titjib.
Dan huwa dovut għall-koeffiċjent ta 'espansjoni għoli tal-materjal bil-ġermanju bħala materja prima. F'temperaturi baxxi, se tiċkien u tixxaqqaq. Se jseħħu birefringence tal-istress, u żżid l-assimetrija mal-fibra ottika.
2.Dispersjoni-fibra ottika mibdula: Tirreferi għal fibra ottika li tgħaddi minn trattament bis-sħana wara doping bil-ġermanju, li tmexxi l-punt ta 'dispersjoni żero- f'wavelength wieħed, mhux tlieta jew tliet darbiet il-wavelength.
Il-proċess tal-manifattura ta 'dan it-tip ta' fibra ottika huwa relattivament ikkumplikat. Fost dawn, id-dijametru tal-qalba għandu jaqbel mal-grad ta 'doping biex jottimizza l-fibra ottika. Għalhekk, għadu ma ntużax ħafna."
