Что такое волоконная оптика? - FO4SALE.COM

Скачать файл PowerPoint для этого видео можно здесь: http://www.slideshare.net/fiberoptics4sale/what-is-fiber-optic http://www.fiberoptics4sale.com - Учебник по волоконной оптике, волоконно-оптические кабели, установка волоконной оптики, сварка волоконной оптики На этом рисунке показан пучок волокон, заключенный в одну черную защитную оболочку. Как же свет направляется и распространяется внутри волокна? В этом видео показан луч света, распространяющийся в потоке воды за счет полного внутреннего отражения. Оптические волокна работают аналогично. Давайте посмотрим. Стекловолокно имеет цилиндрическую структуру и состоит из трех слоев. В центре находится сердцевина, сердцевина имеет более высокий показатель преломления. Снаружи сердцевины находится оболочка. Оболочка имеет более низкий показатель преломления, чем сердцевина. Третий слой — это пластиковое буферное покрытие. Это буферное покрытие не влияет на оптические характеристики волокна, оно предназначено только для механической защиты. На правом рисунке показано, как свет вводится в сердцевину волокна, отражается от неё и распространяется вдоль волокна. Сердцевина и оболочка изготовлены из плавленого кварца, разновидности стекла. Но этот плавленый кварц чрезвычайно прозрачен, практически не содержит примесей. Эта прозрачность крайне важна, так как свет может распространяться на очень большие расстояния, например, на сотни километров, с минимальными потерями. Это делает возможной транстихоокеанскую и трансконтинентальную волоконно-оптическую связь. Здесь возникает вопрос: почему свет не выходит из волокна? Именно поэтому нам необходимо объяснить явление полного внутреннего отражения. На левом рисунке показан закон Снелла, описывающий распространение света на границе раздела сердцевины и оболочки. Сердцевина имеет более высокий показатель преломления n = 1,5. Оболочка имеет более низкий показатель преломления n = 1,4. Когда свет падает на границу раздела между сердцевиной и оболочкой под разными углами, часть энергии отражается обратно, а часть проникает в оболочку, где преломляется. Но когда мы увеличиваем угол падения до критического угла тетас, свет больше не проникает в оболочку, весь свет отражается обратно в сердцевину. Это явление называется полным внутренним отражением. Здесь полное отражение означает, что 100% энергии отражается обратно в сердцевину. Производство стекловолокна проходит два этапа. На первом этапе изготавливается заготовка. Эта заготовка имеет точно такое же соотношение сердцевины и оболочки, как и конечный продукт из волокна, но гораздо большего размера. Она выглядит как толстый стеклянный стержень, как показано на нижнем рисунке. Затем заготовка подвешивается на вершине вытяжной башни для волокна. Башня имеет высоту в несколько этажей, как показано на правом рисунке. Заготовка нагревается в печи, которая размягчает стекло. Размягченное стекло капает и под действием силы тяжести тянется вниз. Датчик диаметра тщательно контролирует диаметр волокна, который обычно составляет 125 мкм. Затем устройство для нанесения покрытия наносит слой пластикового буферного покрытия для механической защиты, обычно диаметром 250 мкм. И наконец, волокно наматывается на катушку для хранения и транспортировки. Базовая волоконно-оптическая система связи должна иметь как минимум три компонента. Источник света, обычно это лазер. Лазер быстро включается и выключается управляющей схемой. В этом процессе модуляции исходный электронный сигнал преобразуется в световой сигнал. Вторая часть — это волокно. Волокно предназначено для передачи света на очень большие расстояния, например, из Нью-Йорка в Париж. И третья часть — это фотодетектор. Фотодетектор обнаруживает свет и генерирует электронный ток, в этом процессе он преобразует световой сигнал обратно в электронный сигнал. В этой таблице перечислены наиболее распространенные стандарты высокоскоростного Ethernet. Для 100 Мбит/с медный кабель поддерживает до 100 метров, а волоконно-оптический — до 40 километров. Для гигабитного Ethernet медный кабель по-прежнему поддерживает 100 метров, а оптоволокно — 70 километров. Для 10-гигабитного Ethernet медный кабель обеспечивает 100 метров, а оптоволокно — 80 километров. Теперь вы видите разницу. На нижнем рисунке показано сравнение размеров медного кабеля и оптического волокна, оба передают одинаковую пропускную способность. По пропускной способности оптоволокна действительно нет равных. Для полного использования пропускной способности оптоволокна используются технологии WDM, которые увеличивают пропускную способность в десятки раз. WDM расшифровывается как мультиплексор с разделением по длинам волн. Это означает, что множество различных цветов, или длин волн, света подается в одно оптоволокно. На этом рисунке показан простой 4-канальный WDM, но на рынке сейчас доступны 32-канальные, 64-канальные и даже более крупные системы. Теперь представьте, сколько информации может передавать одно оптоволокно. Если каждая длина волны передает сигнал 40 Гбит/с...