Struttura bażika tal-fibra ottika
Fibra ottika tikkonsisti fi tliet saffi:
Qalba: Is-saff ċentrali magħmul minn silika ta 'purità għolja (doped b'elementi bħall-ġermanju). Għandu dijametru żgħir ħafna (8-10 μm għal fibra ta 'mod wieħed, 50-62. 5μm għal fibra multi-modalità) u indiċi ta' rifrazzjoni ogħla.
Kisi: Jdawwar il-qalba, magħmul minn materjal b'indiċi ta 'rifrazzjoni aktar baxx mill-qalba. Dan jiżgura li d-dawl jinfirex permezz ta 'riflessjoni interna totali.
Kisi protettiv: saff ta 'polimeru ta' barra biex jipprevjeni ħsara fiżika u interferenza ambjentali.
Prinċipju Ewlenin: Riflessjoni Interna Totali
Kuntrast ta 'indiċi ta' rifrazzjoni: L-indiċi ta 'rifrazzjoni ogħla tal-qalba meta mqabbel mal-kisi jikkawża li d-dawl jgħaddi minn riflessjoni interna totali fil-konfini tal-qofol tal-qalba meta inċident f'angoli akbar mill-angolu kritiku.
Propagazzjoni tad-dawl: Is-sinjali tad-dawl jivvjaġġaw permezz tal-qalba permezz ta 'riflessjoni interna totali kontinwa, wara passaġġ żigżag (fibra b'ħafna modi) jew triq kważi dritta (fibra ta' mod wieħed).
Passi ta 'Trasmissjoni ta' Informazzjoni
Konverżjoni ta 'sinjali elettriċi għal sinjali ottiċi:
Fit-trasmettitur, dijodu tal-lejżer ** (LD) ** jew dijodu li jarmi d-dawl (LED) jikkonverti sinjali elettriċi f'impulsi ottiċi (dawl "mixgħul / mitfi" jew ċaqliq ta 'mewġ jirrappreżentaw "1s" binarji "u" 0 s ").
Trasmissjoni tas-Sinjal Ottiku:
Impulsi ħfief jinfirxu mill-fibra. Id-differenza ta 'indiċi ta' rifrazzjoni bejn il-qalba u l-kisi tillimita s-sinjal fil-qalba, anke meta l-fibra tkun mgħawweġ.
Ripetitur / Amplifikazzjoni tas-Sinjal:
Għal trasmissjoni fuq distanza twila, ** amplifikaturi tal-fibra doped erbium (EDFAs) ** jamplifikaw sinjali ottiċi direttament mingħajr ma jibdluhom f'sinjali elettriċi, u jimminimizzaw il-latenza.
Konverżjoni tas-sinjal ottiku għal elettriku:
Fir-riċevitur, photodetector ** (eż., Diode PIN, Avalanche Photodiode) jikkonverti d-dawl lura f'sinjali elettriċi, li mbagħad jiġu dekodifikati fid-dejta oriġinali.
.
Tipi ta 'fibra u prestazzjoni
Fibra ta 'mod wieħed (SMF):
- Core ultra-thin (8-10 μm), li tippermetti mod ta 'propagazzjoni tad-dawl wieħed biss.
- Advantages: Long-distance transmission (>100 km), wisa 'tal-frekwenza għolja. Użat fin-netwerks tas-sinsla (eż., Kejbils ta 'taħt il-baħar).
Fibra b'ħafna modi (MMF):
- qalba eħxen (50-62. 5μm), li tappoġġja modi ta 'dawl multipli.
- Żvantaġġi: Dispersjoni Modali Limiti ta 'Trasmissjoni tad-Distanza (<2 km). Ideal for local networks (e.g., LANs).
Vantaġġi tal-Fibra Ottika
Bandwidth estrem: veloċitajiet teoretiċi sa mijiet ta 'TBPs (bl-użu ta' multiplexing ta 'diviżjoni ta' mewġ).
Attenwazzjoni baxxa: Il-fibri moderni juru telf baxx daqs 0. 2 dB / km, li jippermetti trasmissjoni fuq eluf ta 'kilometri mingħajr ripetituri.
Immunità għall-EMI: mhux affettwata minn interferenza elettromanjetika, adattata għal ambjenti ħarxa (eż., Grilji tal-enerġija, sptarijiet).
Kompatt u sigur: ħafif, daqs żgħir, u l-ebda tnixxija ta 'radjazzjoni elettromanjetika.
Sfidi Tekniċi
Dispersjoni: Twessigħ tas-sinjal minħabba veloċitajiet differenti ta 'tulijiet ta' mewġ tad-dawl (solvuti permezz ta 'fibri li jikkumpensaw it-tixrid jew DSP).
Effetti mhux lineari: Sinjali ta 'enerġija għolja jikkawżaw tifrix / taħlit ta' erba 'mewġ, li jeħtieġu kontroll preċiż tal-qawwa.
Telf tal-liwja: Liwi eċċessivi jikkawża tnixxija ħafifa; Ir-raġġ minimu tal-liwja għandu jinżamm waqt l-installazzjoni.
Applikazzjonijiet
Netwerks tat-telekomunikazzjoni: backbones tal-internet, links tal-istazzjon bażi 5G, interkonnessjonijiet taċ-ċentru tad-dejta.
Kura tas-saħħa: immaġini endoskopiċi, kirurġija bil-lejżer.
Industrijali: Sensers tal-fibra ottika (temperatura, pressjoni), lasers tal-fibra.
Sommarju
Fibra ottika tittrasmetti informazzjoni billi tillimita s-sinjali tad-dawl fil-qalba permezz ta ’riflessjoni interna totali. Ingranaġġ ta 'frekwenza għolja ta' Light, huma jippermettu komunikazzjoni ultra-veloċi, ta 'medda twila u ta' telf baxx. It-teknoloġiji ewlenin jinkludu modulazzjoni tad-dawl, kontroll tar-riflessjoni totali, amplifikazzjoni ottika, u ġestjoni tat-tixrid, u tagħmel il-fibra ottika tas-sinsla tas-sistemi moderni ta 'komunikazzjoni globali.