Fiber optik kablo ne yapar?

Fiber optik kablolar Işık darbeleri olarak Cam veya plastik iplikler aracılığıyla bilgi iletin. Minimal sinyal kaybı ile uzun mesafelerde yüksek hızlı veri aktarımını sağlayan modern telekomünikasyonların omurgası olarak hizmet ederler.

Temel işlev

Fiber optik bir vericiyi kullanarak elektrik sinyallerini ışığa dönüştürür. Işık, çekirdek ve kaplama arasında sıçrayan toplam iç yansıma yoluyla kablodan geçer. Hedefte, bir alıcı ışığı geri elektrik sinyallerine dönüştürür.

Anahtar bileşenler

• Çekirdek: Işık taşıyan ince cam/plastik merkezi
• Kaplama: ışığı içe doğru yansıtan dış katman
• Tampon kaplama: koruyucu plastik ceket
• Güç Üyeleri: Güçlendirme Elyafları (ör. Kevlar)
• Dış ceket: hava koşullarına dayanıklı dış cephe

Teknik Özellikler

Tek modlu lifler (9 um çekirdek) 100km'yi aşan mesafeler için kızılötesi lazer ışığını (1310-1550nm) taşır. Multimod lifler (50-62.5 um çekirdek) daha kısa çalışma (≤2km) için LED ışık kaynakları kullanır.

Performans Karşılaştırması

Sinyal iletim mekaniği

Işık darbeleri, toplam iç yansıma yoluyla sinyal bütünlüğünü korur. Kritik açı hesaplaması Snell Yasası: θ _c = günah ^-1 (N ₂ /N ₁ ), nerede n ₁ ve n ₂ çekirdek ve kaplama kırılma indeksleridir.

Dağıtım senaryoları

• Denizaltı kabloları : Küresel olarak 1,3m km kapsayan 400 sistem
• Ftth (Eve fiber) : Doğrudan tüketici bağlantıları
• Veri Merkezleri : 400 gbps bağlantılı omurga yaprağı mimarisi
• Sanayi : EMI-Dayanıklı Fabrika Otomasyonu

Sınırlamalar ve düşünceler

Kurulum maliyetleri bakırın%10-30'unu aşıyor. Ekleme için gerekli özel ekipman (ekleme başına 0.1dB kayıp). Minimum viraj yarıçapı (tipik olarak 10-20 × kablo çapı) ışık sızıntısını önler.

Evrim Zaman Çizelgesi

1977: İlk Ticari Kurulum (Chicago)
1988: TAT-8 Transatlantik Kablo (aynı anda 40.000 çağrı)
2016: 4.000km rekor (1tbps tek kanallı)
2023: Fiber çifti başına 24tbps elde eden denizaltı sistemleri

Gelecekteki gelişmeler

Çok çekirdekli lifler kullanılarak uzay-bölme çoğalması (7 çekirdek gösterilmiştir). Gecikmeyi 3μs/km'ye düşüren içi boş çekirdek lifler. Kuantum şifreleme ağları ile entegrasyon.

Teknik derin dalış

Fiber optik sistemler, kapasiteyi artırmak için dalga boyu-bölme çoğullamasını (WDM) kullanır. Yoğun WDM (DWDM), her biri 100Gbps taşıyan fiber başına 160 dalga boyunu destekler. Sinyal rejenerasyonu, 80-100km aralıklarla aralıklı erbium katkılı fiber amplifikatörler (EDFA'lar) yoluyla gerçekleşir ve elektrik dönüşümü olmadan optik amplifikasyonu korur. Dört dalga karıştırma gibi doğrusal olmayan etkiler, 17DBM'yi aşan güç seviyelerinde anlamlı hale gelir ve dispersiyon kaydırılmış lif tasarımları gerektirir. Polarizasyon modu dağılım (PMD) telafisi, 100 gbps'de çalışan 40km'nin ötesindeki bağlantılar için kritiktir.

Maddi bilim

Ultra saflı kaynaşmış silika (Sio ₂ ) çekirdek malzemeyi oluşturur, germanyum doping artan kırılma indisi. Kaplama,% 0.36 daha düşük kırılma indisi ile flor katkılı silika kullanır. Üretim, gazların 1900 ° C'de preform tüplerinin içinde silikon katmanları biriktirdiği modifiye kimyasal buhar birikimi (MCVD) içerir. Elyaf çizimi 2000 ° C'de gerçekleşir ve çapı ± 0.1 um'e kadar 10km/dakika çeker. .