Принцип конверзије и преноса информација на оптичка влакна

Савремене комуникационе линије намењене за пренос информација на велике удаљености често су само оптичке линије, због прилично високе ефикасности ове технологије, коју она већ дуги низ година успешно демонстрира, на пример, као средство за обезбеђивање широкопојасног приступа Интернету. .

Само влакно се састоји од стакленог језгра окруженог омотачем са индексом преламања нижим од језгра. Светлосни сноп одговоран за пренос информација дуж линије шири се дуж језгра влакна, рефлектује се на свом путу од облоге и тако не излази ван далековода.

Извор светлости за формирање снопа је обично диодни или полупроводнички ласер, док само влакно, у зависности од пречника језгра и расподеле индекса преламања, може бити једномодно или вишемодно.

Оптичка влакна у комуникационим линијама су супериорнија од електронских средстава комуникације, омогућавајући брзи пренос дигиталних података без губитака на велике удаљености.

У принципу, оптичке линије могу да формирају независну мрежу или да служе за обједињавање већ постојећих мрежа — деоница оптичких магистрала физички уједињених на нивоу оптичких влакана или логички — на нивоу протокола за пренос података.

Брзина преноса података преко оптичких линија може се мерити у стотинама гигабита у секунди, на пример 10 Гбит Етхернет стандард, који се већ дуги низ година користи у савременим телекомуникационим структурама.

Годином проналаска оптичких влакана сматра се 1970. када су Петер Сцхултз, Доналд Кецк и Роберт Маурер—научници у Цорнингу—измислили оптичко влакно са малим губицима које је отворило могућност дуплирања кабловског система за пренос телефонског сигнала. користе се без репетитора. Програмери су креирали жицу која вам омогућава да уштедите 1% снаге оптичког сигнала на удаљености од 1 километра од извора.

Ово је била прекретница за технологију. Линије су првобитно дизајниране да преносе стотине фаза светлости истовремено, касније је развијено једнофазно влакно са већим перформансама које је способно да одржи интегритет сигнала на дужим удаљеностима. Монофазно нулто-оффсет влакно је најтраженији тип влакна од 1983. до данас.

Да бисте пренели податке преко оптичког влакна, сигнал се прво мора конвертовати из електричног у оптички, затим пренети низ линију, а затим поново конвертовати у електрични на пријемнику.Цео уређај се зове примопредајник и укључује не само оптичке већ и електронске компоненте.

Дакле, први елемент оптичке линије је оптички предајник. Конвертује низ електричних података у оптички ток. Предајник укључује: паралелно-серијски претварач са синтетизатором синхронизованих импулса, драјвер и оптички извор сигнала.

Извор оптичког сигнала може бити ласерска диода или ЛЕД. Конвенционалне ЛЕД диоде се не користе у телекомуникационим системима. Струја пристрасности и модулациона струја за директну модулацију ласерске диоде напаја драјвер ласера. Затим се светлост доводи преко оптичког конектора—у влакно оптички кабл.

Са друге стране линије, сигнал и временски сигнал детектује оптички пријемник (углавном фотодиодни сензор) где се претварају у електрични сигнал који се појачава, а затим се преноси сигнал реконструише. Конкретно, серијски ток података се може конвертовати у паралелни.

Предпојачало је одговорно за претварање асиметричне струје из фотодиодног сензора у напон, за његово накнадно појачање и конверзију у диференцијални сигнал. Чип за синхронизацију и опоравак података обнавља сигнале такта и њихово време из примљеног тока података.

Мултиплексер са временском поделом постиже брзине преноса података до 10 Гб/с. Тако данас постоје следећи стандарди за брзину преноса података преко оптичких система:

Мултиплексирање са поделом таласних дужина и мултиплексирање са поделом таласне дужине омогућавају вам да додатно повећате густину преноса података када се неколико мултиплексираних токова података шаље на исти канал, али сваки ток има своју таласну дужину.

Једномодно влакно има релативно мали спољни пречник језгра од око 8 микрона. Такво влакно омогућава да се кроз њега шири сноп одређене фреквенције, што одговара карактеристикама датог влакна. Када се сноп креће сам, проблем дисперзије интермода нестаје, што резултира повећањем перформанси линије.

Расподела густине материјала може бити градијентна или степенаста. Дистрибуција градијента омогућава већу пропусност. Технологија једног мода је тања и скупља од мулти-мод технологије, али је једномодна технологија која се тренутно користи у телекомуникацијама.

Вишемодно влакно омогућава истовремено ширење више снопова преноса под различитим угловима. Пречник језгра је обично 50 или 62,5 µм, па је увођење оптичког зрачења олакшано. Цена примопредајника је нижа него код једномодних.

То је вишемодно влакно које је веома погодно за мале кућне и локалне мреже. Феномен интермодне дисперзије сматра се главним недостатком мултимодног влакна, па су за смањење ове штетне појаве посебно развијена влакна са градијентним индексом преламања, тако да се зраци шире по параболичним путањама и да је разлика у њиховим оптичким путањама мања. .На овај или онај начин, перформансе сингле-моде технологије и даље остају веће.