Wspólne specyfikacje światłowodów
Wymiary światłowodu:
1) Średnica rdzenia jednomodowego-: 9/125 μm, 10/125 μm
2) Średnica zewnętrzna okładziny (2D)=125μm
3) Średnica zewnętrzna pierwszej-powłoki=250μm
4) Warkocz: 300μm
5) Wielomodowy:
50/125μm, norma europejska
62,5/125 μm, norma amerykańska
6) Sieci przemysłowe, medyczne i-o małej prędkości: 100/140 μm, 200/230 μm
7) Plastik: 98/1000 μm, stosowany w sterowaniu samochodami
Tłumienie światłowodu
Do głównych czynników powodujących tłumienie światłowodu należą: straty wewnętrzne, zginanie, ściskanie, zanieczyszczenia,-niejednorodność i łączenie.
Strata wewnętrzna: odnosi się do naturalnej utraty włókna, w tym rozpraszania Rayleigha i naturalnej absorpcji.
Strata zginania: Kiedy włókno jest zginane, część światła we włóknie jest tracona w wyniku rozproszenia, co powoduje utratę. Wytłaczanie: Strata spowodowana niewielkim zginaniem włókien optycznych poddawanych ściskaniu.
Zanieczyszczenia: Straty spowodowane przez zanieczyszczenia we światłowodzie pochłaniające i rozpraszające światło rozchodzące się w nim.
Nie-jednorodność: strata spowodowana-niejednorodnym współczynnikiem załamania światła materiału światłowodu.
Rozszczepianie: straty powstające podczas łączenia włókien optycznych, takie jak: niewspółosiowość (wymagana współosiowość dla światłowodu jedno-modowego jest mniejsza niż 0,8 μm), nie-prostopadłość powierzchni czołowej do osi, nierówna powierzchnia czołowa, niedopasowana średnica rdzenia i słaba jakość spawu.
Rodzaje kabli optycznych
1) Metoda układania: samonośne-napowietrzne kable optyczne, kable optyczne kanałowe, opancerzone kable optyczne zakopane w ziemi i podwodne kable optyczne.
2) Według struktury kabla: kable optyczne z luźną rurką, kable optyczne ze skrętką,-ciasno dopasowane kable optyczne, kable optyczne wstęgowe, kable optyczne nie-metalowe i kable optyczne z rozgałęzieniami.
3) Według zastosowania: kable optyczne do-komunikacji na duże odległości,-zewnętrzne kable optyczne na krótkie odległości, hybrydowe kable optyczne i kable optyczne-do budynków. Łączenie i zakańczanie kabli światłowodowych
Łączenie i zakańczanie kabli światłowodowych to podstawowe umiejętności, które musi opanować personel zajmujący się konserwacją linii światłowodowych.
Techniki łączenia kabli światłowodowych można podzielić na następujące kategorie:
1) Techniki łączenia światłowodów i techniki łączenia kabli światłowodowych.
2) Zakończenie kabla światłowodowego jest podobne do łączenia kabla światłowodowego, ale operacja różni się ze względu na różne materiały złącza.
Rodzaje złączy światłowodowych
Spawy kabli światłowodowych można ogólnie podzielić na dwie główne kategorie:
1) Stałe złącza światłowodowe (powszechnie zwane martwymi złączami). Osiąga się to zwykle za pomocą światłowodowych splicerów i stosuje się je do bezpośrednich połączeń kabli światłowodowych.
2) Elastyczne złącza światłowodowe (powszechnie zwane złączami pod napięciem). Są one łączone za pomocą rozłączalnych złączy (powszechnie zwanych połączeniami pod napięciem). Stosowane są do patchcordów światłowodowych, połączeń sprzętowych itp.
Ze względu na niekompletność powierzchni czołowej włókna i nierównomierny nacisk na powierzchnię czołową włókna, straty w przypadku spawu termojądrowego z pojedynczym wyładowaniem są stosunkowo duże. Obecnie stosowana jest metoda łączenia termojądrowego z dwoma-wyładowaniami. Najpierw powierzchnia czołowa włókna jest wstępnie podgrzewana i rozładowywana w celu nadania jej kształtu, usunięcia kurzu i zanieczyszczeń, a jednocześnie podgrzewanie wstępne zapewnia równomierny nacisk na powierzchnię czołową włókna.
Metody monitorowania utraty połączenia światłowodowego
Istnieją trzy metody monitorowania utraty połączenia światłowodowego:
1. Monitoring na spawarce.
2. Monitoring za pomocą źródła światła i miernika mocy optycznej.
3. Metoda pomiaru OTDR.
Metoda operacji łączenia światłowodów
Operacje łączenia światłowodów zazwyczaj obejmują pięć etapów:
1. Obróbka powierzchni końcowej włókna.
2. Łączenie i instalacja włókien.
3. Łączenie włókien.
4. Zabezpieczenie złączy światłowodowych.
5. Zatrzymanie nadmiaru błonnika.
Spawanie całego kabla optycznego zwykle wykonuje się według następujących kroków:
Krok 1: Określ wymaganą długość, odizoluj kabel optyczny i usuń osłonę;
Krok 2: Oczyść i usuń wazelinę znajdującą się wewnątrz kabla optycznego.
Krok 3: Zwiąż włókna światłowodowe.
Krok 4: Sprawdź liczbę rdzeni światłowodowych, dopasuj kable światłowodowe i sprawdź kody kolorów pod kątem błędów;
Krok 5: Wzmocnij łączenie rdzenia;
Krok 6: Połącz różne pary przewodów pomocniczych, w tym pary przewodów serwisowych, pary przewodów sterujących, ekranowane przewody uziemiające itp. (jeśli istnieje którakolwiek z powyższych par przewodów).
Krok 7: Spawanie światłowodów.
Krok 8: Zabezpieczenie złącza światłowodowego;
Krok 9: Usuwanie nadmiaru włókien światłowodowych;
Krok 10: Zakończ łączenie osłony kabla optycznego;
Krok 11: Zabezpieczenie złącza kabla optycznego.
Strata światłowodu
1310 nm: 0,35 ~ 0,5 dB/Km
1550 nm: 0,2 ~ 0,3 dB/Km
850 nm: 2,3 ~ 3,4 dB/Km
Tłumienie spawu światłowodowego: 0,08 dB/gąbkę
Spawa światłowodowa 1 spawa/2km
Powszechna terminologia dotycząca światłowodów
1) Tłumienie
Tłumienie: utrata światła w miejscu styku z kablem optycznym. Straty energii podczas transmisji w światłowodzie: włókno-jednomodowe 1310nm: 0,4~0,6dB/km; 1550nm: 0,2 ~ 0,3 dB/km; Plastikowy światłowód wielomodowy: 300dB/km
2) Dyspersja
Dyspersja: Poszerzenie pasma spowodowane przez impuls świetlny przemieszczający się na określoną odległość wzdłuż światłowodu. Jest to główny czynnik ograniczający szybkość transmisji.
Dyspersja intermodalna: Występuje tylko we włóknach wielomodowych, ponieważ różne mody światła przemieszczają się różnymi drogami.
Dyspersja materiału: Światło o różnych długościach fal przemieszcza się z różnymi prędkościami.
Dyspersja falowodu: Występuje, ponieważ energia świetlna przemieszcza się z nieco różnymi prędkościami w rdzeniu i płaszczu. W światłowodach jednomodowych-bardzo ważna jest zmiana dyspersji poprzez zmianę wewnętrznej struktury światłowodu.
G.652 Zerowy punkt dyspersji w okolicach 1300nm
G.653 Zerowy punkt dyspersji w okolicach 1550nm
G.654 Włókno z dyspersją ujemną
G.655-Włókno z przesuniętą dyspersją
Światłowód pełnofalowy-
3) Rozpraszanie
Z powodu niedoskonałości podstawowej struktury światła, energia świetlna jest tracona, a transmisja światła nie ma już dobrej kierunkowości.
Podstawy systemów światłowodowych
Podstawowa architektura i funkcje systemu światłowodowego:
1. Jednostka nadawcza: przetwarza sygnały elektryczne na sygnały optyczne;
2. Jednostka transmisyjna: Medium przenoszące sygnały optyczne;
3. Jednostka odbiorcza: Odbiera sygnały optyczne i przetwarza je na sygnały elektryczne;
4. Podłączanie urządzeń: Podłącz światłowód do źródeł światła, fotodetektorów i innych elementów światłowodowych.
Typowe typy złączy
Część przed „/” wskazuje model złącza pigtaila.
Część po „/” wskazuje-metodę przetwarzania przekrojowego.
Złącze „SC” (złącze kwadratowe/złącze standardowe/złącze abonenckie) to standardowe złącze kwadratowe wykonane z tworzywa sztucznego konstrukcyjnego, oferujące takie zalety, jak odporność na wysoką temperaturę i odporność na utlenianie. Złącza SC są powszechnie stosowane w interfejsach optycznych po stronie sprzętu transmisyjnego.
Złącze „LC” (Lucent Connector) ma kształt podobny do złącza SC, ale jest nieco mniejsze.
Złącze „FC” (złącze ferrule) to złącze metalowe, zwykle używane po stronie ODF. Złącza metalowe mają dłuższą żywotność w cyklu łączeniowym niż złącza plastikowe.
„ST” (prosta końcówka) to okrągłe złącze-zatrzaskowe, również wykonane z metalu.
Typ końcówki złącza
PC (Physical Contact): Its connector cross-section is flat. Return loss: >40dB
UPC (UltraPolished Connectors): Złącze jest zakrzywione. Tłumienie powrotu: 50dB ~ 55dB
APC (AnglePolished Connector): The cross-section has an 8-degree inclined contact surface. Return loss: >60dB
Łącznik
Główna funkcja: Redystrybucja sygnałów optycznych. Kluczowe zastosowania obejmują sieci światłowodowe, zwłaszcza sieci lokalne (LAN) i urządzenia z multipleksacją z podziałem długości fali (WDM).
Podstawowa struktura: Sprzęgacze są dwukierunkowymi urządzeniami pasywnymi. Topologie podstawowe obejmują topologie drzewa i gwiazdy. Odpowiednim rodzajem łącznika jest rozdzielacz.
Multiplekser z podziałem długości fali
WDM-Multiplekser z podziałem długości fali przesyła wiele sygnałów optycznych o różnych częstotliwościach i kolorach w ramach jednego światłowodu. Multiplekser z podziałem długości fali łączy wiele sygnałów optycznych w tym samym włóknie; multiplekser z podziałem długości fali oddziela te sygnały od pojedynczego światłowodu.
Multiplekser z podziałem długości fali (ilustracja)
Jednostka nadawcza
Jednostka odbiorcza
Cyfrowa komunikacja światłowodowa
Definicje impulsów w układach cyfrowych:
1. Amplituda: Wysokość impulsu reprezentująca moc optyczną w systemach światłowodowych.
3. Czas opadania: Czas potrzebny, aby impuls spadł z 90% swojej amplitudy do 10%.
2. Czas narastania: Czas potrzebny na wzrost impulsu od 10% jego maksymalnej amplitudy do 90%.
4. Szerokość impulsu: Szerokość impulsu przy amplitudzie 50%, wyrażona w czasie.
5. Okres: Określony czas impulsu, czas wymagany do zakończenia jednego cyklu.
6. Współczynnik ekstynkcji: Stosunek mocy optycznej sygnału 1 do mocy optycznej sygnału 0.
Definicje jednostek powszechnie stosowanych w komunikacji światłowodowej:
1. dB=10 log10 (wydęcie / pin)
Pout: moc wyjściowa; Pin: moc wejściowa
2. dBm=10 log10 (P / 1mW)
Jednostka szeroko stosowana w inżynierii komunikacyjnej;
Zwykle oznacza moc optyczną z 1 miliwatem jako odniesienie;
Przykład: –10dBm oznacza moc optyczną równą 100µW.
3. dBu=10 log10 (P / 1µW)
