Was sind die Grundlagen der Glasfaser?

1. GlasfaserKonzept:

Eine optische Faser oder optische Faser ist eine Art Faser aus Glas oder Kunststoff, bei der Licht nach dem Prinzip der Totalreflexion durch diese Fasern geleitet wird.

Die winzige Faser ist in einer Kunststoffhülle eingekapselt, die es ihr ermöglicht, sich zu biegen, ohne zu brechen. Typischerweise sendet ein Sendegerät an einem Ende der Faser mithilfe einer Leuchtdiode oder eines Laserstrahls einen Lichtimpuls in die Faser, und ein Empfangsgerät am anderen Ende der Faser erkennt den Impuls mithilfe einer lichtempfindlichen Komponente. Kabel, die optische Fasern enthalten, werden optische Kabel genannt.

Da der Übertragungsverlust von Informationen in der Glasfaser viel geringer ist als der Stromverlust in der Kabelübertragung, aber auch, weil der Hauptproduktionsrohstoff Silizium ist, das über große Reserven verfügt und leichter auszubeuten ist, ist der Preis höher sehr kostengünstig, was dazu führte, dass die Glasfaser als Medium zur Informationsübertragung über große Entfernungen eingesetzt wurde.

Die Hauptanwendung von Glasfasern ist die Kommunikation. Derzeit besteht die optische Faser für die Kommunikation im Wesentlichen aus Quarzfaser, und ihr Hauptbestandteil ist hochreines Quarzglas, also Siliziumdioxid (SiO2).

Ein Glasfaserkommunikationssystem ist die Verwendung von Glasfasern zur Übertragung von Lichtwellen, die Informationen transportieren, um den Zweck der Kommunikation zu erreichen.

2. Funktionsprinzipien optischer Fasern

Das Prinzip der Lichtleitfaser ist die Totalreflexion des Lichts.

① Faserverteilung:

Grund: In der Glasfaser besteht das optische Signal aus vielen verschiedenen Komponenten. Aufgrund der unterschiedlichen Frequenzkomponenten oder Modenkomponenten ist die Signalausbreitungsgeschwindigkeit unterschiedlich. Nach einer Entfernung durch die Glasfaserübertragung gibt es einen Verzögerungsunterschied zwischen den Verschiedene Komponenten verursachen eine Verzerrung der Wellenform des Übertragungssignals und eine Impulsverbreiterung. Dieses Phänomen wird als Faserdispersion bezeichnet.

Einfluss: Das Vorhandensein einer Faserdispersion verzerrt und verbreitert den übertragenen Signalimpuls, was zu Intersymbolinterferenzen führt. Um die Kommunikationsqualität sicherzustellen, muss das Intercode-Intervall erhöht werden, d. h. die Übertragungsrate des Signals muss verringert werden, was die Kommunikationskapazität und Übertragungsentfernung des Glasfasersystems begrenzt.

Klassifizierung: Je nach Ursache der Dispersion kann die Faserdispersion in Modendispersion, Materialdispersion, Wellenleiterdispersion und Polarisationsdispersion unterteilt werden.

② Glasfaserverlust:

Der Verlust optischer Fasern bezieht sich auf die Verringerung der optischen Leistung, die durch Absorption und Streuung nach der optischen Signalübertragung durch optische Fasern verursacht wird.

Eigenabsorption: Die dem Fasermaterial selbst innewohnende Absorption.

Absorption von Verunreinigungen: Die Absorption von Licht durch Verunreinigungen in einer optischen Faser.

Streuverlust. Lineare Streuung; Nichtlineare Streuung; Strukturell unvollkommene Streuung.

Sonstiger Verlust: leichter Biegeverlust usw. Die optische Faser ist weich und kann gebogen werden, aber nach einer gewissen Biegung kann die optische Faser Licht leiten, aber der Übertragungsweg des Lichts ändert sich. Vom Transmissionsmodus zum Strahlungsmodus dringt ein Teil der Lichtenergie in die Ummantelung ein oder durchdringt die Ummantelung, um in den Strahlungsmodus zu gelangen, auszutreten und zu verlieren, was zu einem Verlust führt. Wenn der Biegeradius größer als 5 bis 10 cm ist, kann der durch das Biegen verursachte Verlust vernachlässigt werden.

3. Vorteile der Glasfaserkommunikation:

① Riesige Kommunikationskapazität. Theoretisch kann eine Glasfaser 10 Milliarden Wörter gleichzeitig übertragen, und der aktuelle Test zur gleichzeitigen Übertragung von 500 000 Wörtern war erfolgreich, was tausende oder sogar hunderttausende Male höher ist als herkömmliche Koaxialkabel, Mikrowellen usw.

② Großer Stammabstand. Glasfasern haben einen sehr niedrigen Verlustkoeffizienten. Mit der entsprechenden optischen Übertragung, optischen Empfangsgeräten, optischen Verstärkern, Vorwärtsfehlerkorrektur und RZ-Code-Modulationstechnologie usw. kann die Übertragungsentfernung mehr als Tausende von Kilometern betragen, während die herkömmliche Kabel kann nur 1,5 km übertragen, Mikrowelle 50 km, einfach nicht damit zu vergleichen.

③ Gute Vertraulichkeit und starke Anpassungsfähigkeit. Es hat den Vorteil, dass es keine Angst vor Störungen durch externe starke elektromagnetische Felder hat und korrosionsbeständig ist. Da der Grundbestandteil einer optischen Faser Quarz ist, überträgt er nur Licht, leitet keinen Strom und wird nicht von einem elektromagnetischen Feld beeinflusst. Das darin übertragene optische Signal wird nicht von einem elektromagnetischen Feld beeinflusst, sodass die Übertragung über eine optische Faser stark ist Beständigkeit gegen elektromagnetische Störungen und industrielle Störungen. Aus diesem Grund kann das über Glasfaser übertragene Signal nicht leicht abgehört werden, was der Geheimhaltung förderlich ist.

④ Klein, leicht.

⑤ Reichhaltige Rohstoffquelle, niedriger Preis.

4. Arten von optischen Fasern.

Klassifizierung nach Übertragungsart:

Multimode-Faser: Kann mehrere Lichtmodi übertragen. Die Streuung zwischen den Moden ist jedoch groß, was die Häufigkeit der Übertragung digitaler Signale begrenzt und mit zunehmender Entfernung schwerwiegender wird.

Singlemode-Faser: Kann nur einen Lichtmodus übertragen, daher ist die Streuung zwischen den Modi sehr gering und für die Fernkommunikation geeignet.

Vergleich von Singlemode-Fasern und Multimode-Fasern:

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