Informacijos apie optines skaidulas konvertavimo ir perdavimo principas

Šiuolaikinės ryšio linijos, skirtos informacijai perduoti dideliais atstumais, dažnai yra tik optinės linijos, dėl gana didelio šios technologijos efektyvumo, kurį ji sėkmingai demonstruoja jau daugelį metų, pavyzdžiui, kaip priemonę plačiajuosčio ryšio prieigai prie interneto suteikti. .

Pats pluoštas susideda iš stiklo šerdies, apsuptos apvalkalu, kurio lūžio rodiklis mažesnis nei šerdies. Šviesos spindulys, atsakingas už informacijos perdavimą išilgai linijos, sklinda išilgai pluošto šerdies, atsispindi pakeliui nuo apvalkalo ir taip neišeina už perdavimo linijos.

Spindulį formuojantis šviesos šaltinis paprastai yra diodinis arba puslaidininkinis lazeris, o pats pluoštas, priklausomai nuo šerdies skersmens ir lūžio rodiklio pasiskirstymo, gali būti vienmodis arba daugiamodis.

Ryšio linijų optinės skaidulos yra pranašesnės už elektronines ryšio priemones, leidžiančios dideliu greičiu ir be nuostolių perduoti skaitmeninius duomenis dideliais atstumais.

Iš esmės optinės linijos gali sudaryti nepriklausomą tinklą arba suvienyti jau esamus tinklus – šviesolaidžių magistralių atkarpas, fiziškai sujungtas šviesolaidžio lygmeniu arba logiškai – duomenų perdavimo protokolų lygmeniu.

Duomenų perdavimo optinėmis linijomis greitis gali būti matuojamas šimtais gigabitų per sekundę, pavyzdžiui, 10 Gbit Ethernet standartas, daugelį metų naudojamas šiuolaikinėse telekomunikacijų struktūrose.

Skaidulinės optikos išradimo metais laikomi 1970-ieji, kai Peteris Schultzas, Donaldas Keckas ir Robertas Maureris – Corningo mokslininkai – išrado mažo nuostolio optinį pluoštą, kuris atvėrė galimybę dubliuoti telefono signalo perdavimo kabelių sistemą. Naudojami be kartotuvų. Kūrėjai sukūrė laidą, leidžiantį sutaupyti 1% optinio signalo galios 1 kilometro atstumu nuo šaltinio.

Tai buvo lūžio taškas technologijoms. Iš pradžių linijos buvo skirtos perduoti šimtus šviesos fazių vienu metu, vėliau buvo sukurtas vienfazis pluoštas, pasižymintis didesniu našumu, galinčiu išlaikyti signalo vientisumą didesniais atstumais. Vienfazis nulinio poslinkio pluoštas buvo paklausiausias pluošto tipas nuo 1983 m. iki šių dienų.

Norint perduoti duomenis optiniu pluoštu, signalas pirmiausia turi būti konvertuojamas iš elektrinio į optinį, tada perduodamas linija, o tada imtuve vėl paverčiamas į elektrinį.Visas įrenginys vadinamas siųstuvu-imtuvu ir apima ne tik optinius, bet ir elektroninius komponentus.

Taigi, pirmasis optinės linijos elementas yra optinis siųstuvas. Jis paverčia elektrinių duomenų seriją į optinį srautą. Siųstuvą sudaro: lygiagretusis nuoseklusis keitiklis su sinchronizavimo impulsų sintezatoriumi, tvarkyklė ir optinio signalo šaltinis.

Optinio signalo šaltinis gali būti lazerinis diodas arba šviesos diodas. Įprasti šviesos diodai nenaudojami telekomunikacijų sistemose. Lazerinio diodo tiesioginiam moduliavimui skirtą poslinkio srovę ir moduliavimo srovę tiekia lazerio tvarkyklė, tada šviesa tiekiama per optinę jungtį - į skaidulą. optinis kabelis.

Kitoje linijos pusėje signalą ir laiko signalą aptinka optinis imtuvas (dažniausiai fotodiodinis jutiklis), kur jie paverčiami elektriniu signalu, kuris sustiprinamas, o tada perduodamas signalas atkuriamas. Visų pirma, nuoseklųjį duomenų srautą galima konvertuoti į lygiagretųjį.

Išankstinis stiprintuvas yra atsakingas už asimetrinės srovės pavertimą iš fotodiodo jutiklio į įtampą, už tolesnį jos stiprinimą ir konvertavimą į diferencinį signalą. Duomenų sinchronizavimo ir atkūrimo lustas atkuria laikrodžio signalus ir jų laiką iš gauto duomenų srauto.

Laiko padalijimo multiplekseris pasiekia iki 10 Gb/s duomenų perdavimo spartą. Taigi šiandien yra šie duomenų perdavimo per optines sistemas greičio standartai:

Bangos ilgio tankinimas ir bangos ilgio tankinimas leidžia dar labiau padidinti duomenų perdavimo tankį, kai tuo pačiu kanalu siunčiami keli multipleksuoti duomenų srautai, tačiau kiekvienas srautas turi savo bangos ilgį.

Vienmodžio pluošto išorinis šerdies skersmuo yra santykinai mažas – apie 8 mikronus. Toks pluoštas leidžia juo sklisti tam tikro dažnio pluoštas, atitinkantis tam tikro pluošto charakteristikas. Kai spindulys juda vienas, intermode sklaidos problema išnyksta, todėl padidėja linijos našumas.

Medžiagos tankio pasiskirstymas gali būti gradientas arba pakopinis. Gradiento paskirstymas užtikrina didesnį pralaidumą. Vieno režimo technologija yra plonesnė ir brangesnė nei kelių režimų, tačiau tai šiuo metu telekomunikacijose naudojama vieno režimo technologija.

Daugiamodis pluoštas leidžia vienu metu skleisti kelis perdavimo pluoštus skirtingais kampais. Šerdies skersmuo paprastai yra 50 arba 62,5 µm, todėl optinės spinduliuotės įvedimas yra lengvesnis. Siųstuvų-imtuvų kaina mažesnė nei vienmodžių.

Tai daugiamodis šviesolaidis, kuris labai tinka mažiems namams ir vietiniams tinklams. Intermodės dispersijos reiškinys laikomas pagrindiniu daugiamodės skaidulos trūkumu, todėl šiam žalingam reiškiniui sumažinti buvo specialiai sukurtos skaidulos su gradiento lūžio rodikliu, todėl spinduliai sklinda paraboliniais takais ir jų optinių takų skirtumas yra mažesnis. .Vienaip ar kitaip, vieno režimo technologijos našumas vis tiek išlieka didesnis.