ما هي أساسيات الألياف الضوئية؟

1. الألياف البصريةمفهوم:

الألياف الضوئية، أو الألياف الضوئية، هي نوع من الألياف المصنوعة من الزجاج أو البلاستيك التي تستخدم الضوء للانتقال عبر هذه الألياف على مبدأ الانعكاس الداخلي الكلي.

يتم تغليف الألياف الصغيرة بغلاف بلاستيكي يسمح لها بالانحناء دون أن تنكسر. عادةً، يرسل جهاز إرسال على أحد طرفي الألياف نبضة من الضوء إلى داخل الألياف باستخدام صمام ثنائي باعث للضوء أو شعاع ليزر، ويقوم جهاز استقبال على الطرف الآخر من الألياف باكتشاف النبض باستخدام مكون حساس للضوء. تسمى الكابلات التي تحتوي على ألياف ضوئية بالكابلات الضوئية.

نظرًا لأن فقدان نقل المعلومات في الألياف الضوئية أقل بكثير من فقدان الكهرباء في النقل السلكي، ولكن أيضًا لأن المادة الخام الرئيسية للإنتاج هي السيليكون، الذي يحتوي على عدد كبير من الاحتياطيات ويسهل استغلاله، فإن السعر رخيصة جدًا، مما دفع إلى استخدام الألياف الضوئية كوسيلة لنقل المعلومات لمسافات طويلة.

الاستخدام الرئيسي للألياف الضوئية هو الاتصالات. في الوقت الحاضر، الألياف الضوئية للاتصالات هي في الأساس ألياف الكوارتز، ومكونها الرئيسي هو زجاج الكوارتز عالي النقاء، أي ثاني أكسيد السيليكون (SiO2).

نظام اتصالات الألياف الضوئية هو استخدام الألياف الضوئية لنقل موجات الضوء التي تحمل المعلومات لتحقيق غرض الاتصال.

2. مبادئ عمل الألياف الضوئية

مبدأ الألياف الضوئية هو الانعكاس الكلي للضوء.

① تشتيت الألياف:

السبب: في الألياف الضوئية، تتكون الإشارة الضوئية من العديد من المكونات المختلفة، نظرًا لاختلاف مكونات التردد أو مكونات الوضع لاختلاف سرعة انتشار الإشارة، بعد مسافة عبر نقل الألياف الضوئية، يوجد فرق تأخير بين مكونات مختلفة، مما تسبب في تشويه الموجي إشارة الإرسال، وتوسيع النبض، وتسمى هذه الظاهرة تشتت الألياف.

التأثير: يؤدي وجود تشتت الألياف إلى تشويه نبض الإشارة المرسلة وتوسيعها، مما يؤدي إلى تداخل بين الرموز. ومن أجل ضمان جودة الاتصال، يجب زيادة الفاصل الزمني للرمز البيني، أي أنه يجب تقليل معدل إرسال الإشارة، مما يحد من قدرة الاتصال ومسافة الإرسال لنظام الألياف الضوئية.

التصنيف: وفقًا لسبب التشتت، يمكن تقسيم تشتت الألياف إلى تشتت الوضع، وتشتت المواد، وتشتت الدليل الموجي، وتشتت الاستقطاب.

② فقدان الألياف الضوئية:

يشير فقدان الألياف الضوئية إلى انخفاض الطاقة الضوئية الناتج عن الامتصاص والتشتت بعد إرسال الإشارة الضوئية عبر الألياف الضوئية.

الامتصاص الداخلي: الامتصاص المتأصل في مادة الألياف نفسها.

امتصاص الشوائب: امتصاص الضوء بواسطة الشوائب الموجودة في الألياف الضوئية.

خسارة متناثرة. التشتت الخطي التشتت غير الخطي؛ تشتت غير كامل هيكليا.

خسارة أخرى: خسارة طفيفة في الانحناء، وما إلى ذلك. الألياف الضوئية ناعمة ويمكن ثنيها، ولكن بعد الانحناء إلى حد معين، يمكن للألياف الضوئية توجيه الضوء، لكن مسار نقل الضوء سيتغير. ومن وضع النقل إلى وضع الإشعاع، يخترق جزء من الطاقة الضوئية الكسوة أو يمر عبر الكسوة ليصبح وضع الإشعاع يتسرب ويفقد، مما يؤدي إلى الخسارة. عندما يكون نصف قطر الانحناء أكبر من 5 ~ 10 سم، يمكن تجاهل الخسارة الناجمة عن الانحناء.

3. مزايا اتصالات الألياف الضوئية:

① قدرة اتصالات ضخمة. من الناحية النظرية، يمكن للألياف الضوئية أن تنقل 10 مليارات كلمة في نفس الوقت، وقد نجح الاختبار الحالي لنقل 500،000 كلمة في نفس الوقت، وهو أعلى بآلاف أو حتى مئات الآلاف من المرات من الكابلات المحورية التقليدية، وأجهزة الميكروويف، وما إلى ذلك.

② مسافة صندوق السيارة الطويلة. تتمتع الألياف الضوئية بمعامل خسارة منخفض جدًا، مع النقل البصري المناسب، ومعدات الاستقبال الضوئية، ومكبر الصوت البصري، وتصحيح الأخطاء الأمامية، وتقنية تعديل كود RZ، وما إلى ذلك، يمكن أن تجعل مسافة التتابع أكثر من آلاف الكيلومترات، في حين أن الألياف الضوئية التقليدية يمكن للكابل أن ينقل مسافة 1.5 كم فقط، والميكروويف 50 كم، ولا يمكن مقارنته به ببساطة.

③ سرية جيدة، وقدرة قوية على التكيف. تتميز بأنها لا تخاف من تدخل المجالات الكهرومغناطيسية الخارجية القوية ومقاومة التآكل. لأن المكون الأساسي للألياف الضوئية هو الكوارتز، وينقل الضوء فقط، ولا يوصل الكهرباء، ولا يتأثر بمجال كهرومغناطيسي، فإن الإشارة الضوئية المنقولة فيه لا تتأثر بمجال كهرومغناطيسي، لذا فإن نقل الألياف الضوئية يتمتع بقوة مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي والتداخل الصناعي. ولهذا السبب، ليس من السهل التنصت على الإشارة المرسلة عبر الألياف الضوئية، مما يؤدي إلى السرية.

④ حجم صغير، خفيف الوزن.

⑤ مصدر غني بالمواد الخام والسعر المنخفض.

4. أنواع الألياف الضوئية.

التصنيف حسب وضع الإرسال:

الألياف متعددة الأوضاع: يمكنها نقل أوضاع متعددة للضوء. إلا أن تشتتها بين الأوضاع كبير، مما يحد من تردد إرسال الإشارات الرقمية، وسيكون الأمر أكثر خطورة مع زيادة المسافة.

الألياف أحادية الوضع: يمكنها نقل وضع واحد فقط من الضوء، لذا فإن التشتت بين الأوضاع صغير جدًا، ومناسب للاتصال عن بعد.

مقارنة الألياف أحادية الوضع والألياف متعددة الأوضاع:

معلومات الاتصال:

إذا كان لديك أي أفكار، فلا تتردد في التحدث إلينا. بغض النظر عن مكان وجود عملائنا وما هي متطلباتنا، فإننا سوف نتبع هدفنا المتمثل في تزويد عملائنا بجودة عالية وأسعار منخفضة وأفضل خدمة.