ارتباطات فیبر نوری چگونه کار می کند؟

کابل های ارتباطی فیبر نوری چگونه واقعاً کار می کنند؟

در ابتدایی ترین آن ، یک کابل فیبر نوری ارتباطی از رشته های شیشه ای مانند نخ ها در مورد قطر موهای انسان تشکیل شده است که هر یک از آنها می توانند پیام های تعدیل شده را با سرعت نور بر روی امواج سبک منتقل کنند. آنها پهنای باند بیشتری نسبت به کابل سیم مسی ارائه می دهند و به گزینه ای برای پاسخگویی به خواسته های عصر اینترنت تبدیل شده اند که در آن مقادیر زیادی از داده ها (به عنوان مثال ، برنامه های جریان) باید به هزاران مشترک ، مایل دورتر و فوراً توزیع شوند. کابل های فیبر نوری نه تنها در سیستم های ارتباطی یافت می شوند بلکه در شبکه های صنعتی ، سنجش و برنامه های کاربردی هواپیمایی نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

اولین قدم برای درک چگونگی کار فیبر نوری این است که بفهمید هنگام ارسال نور از طریق هوا یا آب چه اتفاقی می افتد. نور به عنوان موج سفر می کند. هنگامی که از هوا عبور می کند ، موج مقداری انرژی از دست می دهد و بیشتر پخش می شود. نتیجه این است که پرتوی نور گسترده تر و شدیدتر می شود. این از دست دادن شدت میرایی نامیده می شود.

با این حال ، هنگامی که نور وارد آب می شود ، هیچ انرژی از دست نمی دهد. درعوض ، در اطراف مولکول های آب خم می شود و باعث می شود نور از آن عبور کند. آب همچنین سرعت نور را با ضریب 1/V2 که V سرعت نور در آب است ، کند می کند. این بدان معناست که مسافرت سبک از طریق آب دورتر از آن است که از طریق هوا سفر می کرد. الیاف نوری از این اصول برای حمل داده ها از یک نقطه به نقطه دیگر استفاده می کنند.

بیشتر الیاف نوری که امروزه در حال استفاده هستند از رشته های شیشه ای (هسته) ساخته شده از سیلیس خالص احاطه شده توسط مواد روکش دار ساخته شده از سیلیس دوپ شده تشکیل شده است. هسته آنقدر کوچک است که فقط یک پرتوی نور در طول موج خاص می تواند تا انتها حرکت کند. به این الیاف تک حالت گفته می شود. در این طرح ، لایه روکش دارای ضریب شکست کمتری است و مانند آینه عمل می کند تا حالت را درون هسته نگه دارد. این پدیده به عنوان بازتاب داخلی کل شناخته می شود.

عملکرد الیاف نوری بستگی به این دارد که چگونه می توانند نور را منتقل کنند. یکی از راه های اندازه گیری این کار با اندازه گیری از دست دادن بازده (که به آن از دست دادن درج نیز گفته می شود) فیبر است. از دست دادن بازگشت به عنوان نسبت بین قدرت در جهت رو به جلو و قدرت در جهت معکوس تعریف می شود. اگر از دست دادن بازده زیاد باشد ، هنگام مسافرت از طریق فیبر ، نور بیشتری از بین می رود تا اینکه از دست دادن بازده کم باشد.

مزایای کابل های فیبر نوری

الیاف نوری نسبت به سیمهای مس سنتی مزایای بسیاری دارند:

عملکرد انتقال سرعت 1.Ultra
رسانه فیبر نوری سیگنال ها را از طریق پالس های فوتون منتقل می کند ، و میزان انتقال آن می تواند به هزار برابر کابل های مس (به طور معمول {0}} gbps) برسد ، که به ویژه برای سناریوهای کاربردی با نیازهای دقیق در زمان واقعی مانند انتقال رسانه 4K/8K و سرویس های محاسباتی ابری مناسب است. فیبر نوری تک حالته در محیط آزمایشگاهی به میزان انتقال موفقیت آمیز 1 petabit/s رسیده است.

ظرفیت پهنای باند 2.Ultra
با تشکر از کاربرد بالغ فن آوری چند برابر تقسیم طول موج (WDM) ، یک فیبر نوری واحد می تواند به طور همزمان سیگنال های نوری از طول موج های مختلف مانند C-band ({1}} nm) و L-band ({{3} nm) را حمل کند. از طریق فناوری متراکم تقسیم طول موج (DWDM) ، بیش از 96 کانال انتقال موازی تک فیبر قابل دستیابی است که از لحاظ تئوری به صدها ظرفیت پهنای باند سطح TBPS می رسد.

ویژگی های انتقال از دست دادن 3.Ultra-Low
فیبر نوری کوارتز دارای ضریب میرایی 0 2db/km در پنجره 1550nm است. با استفاده از فناوری تقویت کننده فیبر دوپ شده Erbium (EDFA) ، می تواند به مسافت انتقال عاری از رله بیش از 100 کیلومتر برسد. در مقایسه ، از دست دادن کابل مس CAT6A 21.3dB در 100 متر در 100 مگاهرتز است.

4. خصوصیات ایمنی الکترونیکی
فیبر نوری برای انتقال سیگنال ها از ساختار موجبرگر دیوی الکتریکی استفاده می کند ، که اساساً از مشکلات تداخل الکترومغناطیسی (EMI) و تداخل فرکانس رادیویی (RFI) که توسط کابل های مس با آن روبرو هستند جلوگیری می کند. این ویژگی باعث می شود که برای سیم کشی در محیط های الکترومغناطیسی قوی مانند زیرزمین های ولتاژ بالا (بیشتر از یا مساوی با 500 کیلو ولت) و اتاق های تجهیزات MRI پزشکی غیر قابل جبران باشد.

5. مکانیسم امنیتی انتقال
خطر نشت اطلاعات سیستم فیبر نوری عمدتاً در تجهیزات خاتمه وجود دارد. در هنگام انتقال ، تابش الکترومغناطیسی وجود ندارد. فناوری OTDR می تواند ناهنجاری از دست دادن نوری را در سطح 0 01dB در زمان واقعی نظارت کند. با توجه به استاندارد NIST SP 800-53 ، امنیت لایه فیزیکی کانال فیبر نوری به سطح حفاظت کلاس III می رسد ، که بسیار فراتر از سطح کلاس I کابل مس است.

انواع کابل فیبر نوری ارتباطی

2 نوع اصلی الیاف ، حالت تک و چند حالته وجود دارد. فیبر نوری تک حالت از قطر هسته کوچکتر است (8. {3}} میکرون) و از نظر پهنای باند مزایایی دارد و به مسافت های طولانی تر می رسد ، در حالی که الیاف نوری چندمدی دارای قطر هسته بزرگتر (50 میکرون یا بزرگتر) هستند و به راحتی بیشترین مسافت های مورد نیاز را در شبکه های سازمانی و مرکز داده ها پشتیبانی می کنند ، در شبکه های مرکز داده ها ، با هزینه ای که به طور معمولی با هزینه ای از نظر ماسه ای انجام می شود.

از فناوری فیبر نوری امروزه از بسیاری جهات استفاده می شود. از آن برای انتقال سیگنال های صوتی و تصویری ، حمل داده های رایانه ای و ارسال اطلاعات در مسافت های طولانی استفاده می شود.

از الیاف نوری برای تولید آندوسکوپ ها استفاده می شود که به پزشکان امکان مشاهده داخل بدن انسان و انجام جراحی را بدون نیاز به روش های تهاجمی پوست سر می دهد. الیاف هسته بزرگ می توانند انرژی لیزر را برای تسهیل در حذف خال کوبی ها ، تمیز کردن بناهای تاریخی و قدرت سیستم های دفاعی با هدایت لیزر حمل کنند.

سنجش فیبر نوری توزیع شده (DFOS) اجازه می دهد تا کل طول فیبر نوری به عنوان یک دستگاه سنجش استفاده شود. سازه هایی مانند خطوط لوله سوخت ، پل ها و بال های هواپیما می توانند دارای الیاف نوری تعبیه شده در آنها باشند تا پارامترهایی مانند کرنش ، دما یا صدا را تشخیص دهند و به اطمینان از یکپارچگی ساختاری آنها کمک کنند.