Nowa technologia zwiększa niezawodność sygnału światłowodowego

Wyobraźmy sobie, że pojazdy na autostradzie stopniowo tracą moc w trakcie podróży, nie osiągając ostatecznie celu.Jako podstawa współczesnej komunikacjiJednakże, podobnie jak w przypadku kabli miedzianych, światłowody doświadczają osłabienia sygnału podczas transmisji.prowadzące do utraty informacjiZrozumienie i rozwiązanie problemu osłabienia światła jest kluczowe dla utrzymania szybkiej, stabilnej komunikacji.

W niniejszym artykule omówiono przyczyny, skutki i strategie łagodzenia zaburzeń światłowodowych,zapewnienie wglądu w podstawowe mechanizmy łączności optycznej oraz optymalizację projektowania i utrzymania sieci.

Atenuacja światłowodowa odnosi się do utraty energii sygnałów optycznych podczas transmisji przez kable światłowodowe.bezpośrednio wpływające na odległość komunikacji i jakość sygnałuZrozumienie rodzajów i czynników wpływających na osłabienie umożliwia podjęcie skutecznych środków w celu zminimalizowania degradacji sygnału i poprawy wydajności systemu światłowodowego.

Słabienie włókien wynika z wielu zjawisk fizycznych działających w połączeniu.

Rozpraszanie stanowi główne źródło osłabienia światła, stanowiące od 95% do 97% całkowitej straty sygnału.wchodzi w interakcje z mikroskopijnymi strukturami i cząstkami w materiale włóknistymRozproszenie to odwraca niektóre sygnały optyczne od ich przeznaczonej drogi, powodując utratę energii.

Dominującym zjawiskiem rozpraszania jest rozpraszanie Rayleigh'a, opisane po raz pierwszy przez brytyjskiego fizyka Lorda Rayleigh'a pod koniec XIX wieku.Rozpraszanie Rayleigh'a odnosi się do długości fali światła i wielkości cząsteczek. Krótsze długości fali łatwiej się rozpraszają.To wyjaśnia, dlaczego niebo wydaje się niebieskie: niebieskie fale światła słonecznego łatwiej rozpraszają się przez cząstki atmosferyczne.

W włóknie optyczne, podczerwone długości fal doświadczają mniej rozpraszania niż światło widzialne ze względu na ich dłuższe długości fali, co czyni je idealne do komunikacji optycznej.

Wchłanianie zazwyczaj stanowi od 3% do 5% całkowitego osłabienia włókna.Podobnie jak okulary słoneczne wchłaniają pewne częstotliwości światła, zanieczyszczenia w włóknach optycznych pochłaniają energię sygnału, przekształcając ją w ciepło.

Zanieczyszczenia takie jak cząstki metalowe lub wilgoć utrudniają transmisję sygnału poprzez absorpcję energii.i rygorystyczne usuwanie zanieczyszczeń podczas produkcji.

Utrata gięcia występuje, gdy zakrzywienie włókna zmienia ścieżkę światła, uniemożliwiając niektórym sygnałom spełnienie warunków całkowitego wewnętrznego odbicia.powodujące utratę energiiUtrata zgięcia występuje w dwóch formach: mikrokłatanie i makrokłatanie.

• Utrata mikro-przęgania:Niezauważalne deformacje na małych skalach (promień gięcia poniżej 1 cm) spowodowane wahaniami temperatury, ciśnieniem lub naprężeniem mechanicznym.degradacja jakości transmisjiChociaż niewidoczne gołym okiem, mikrobandy zmieniają kąt uderzenia światła, powodując, że tryby wyższego rzędu odbijają się pod kątem, który uniemożliwia dalsze rozprzestrzenianie się, co prowadzi do absorpcji pokrycia.
• Utrata z powodu makrobendy:Widoczne zgięcia na dużą skalę (promienie przekraczające 1 cm) z powodu znaczących zmian temperatury, zmian ciśnienia lub obciążeń mechanicznych, takich jak zgięcie lub napięcie kabla.Podobnie jak w przypadku mikrokręcania, ale z większymi promieniami, makrobendy zmieniają kąty incydencji na tyle, że część światła odbija się poza jądrem włókna, zostaje wchłonięta przez pokrycie.

Specjalistyczne konstrukcje i techniki montażu kabli minimalizują efekty gięcia, w tym środki ochronne, takie jak zaciski kablowe lub tacy, które chronią włókna przed naprężeniem zewnętrznym.

Słabnienie jest mierzone w decybelach na kilometr (dB/km), które można przeliczyć na wartości strat (w dB) dla określonych długości kabli.

• Długość fali:Krótsze długości fal doświadczają większej absorpcji, co powoduje, że osłabienie włókna jednomodowego jest niższe niż włókna multimodowe o równych długościach.
• Długość:Dłuższe włókna cierpią na większą stratę energii z powodu rozpraszania i absorpcji.
• Wpływ na środowisko:Słabnienie zwiększa się nieznacznie wraz z temperaturą, ale zmniejsza się wraz z wilgotnością, gdy rdzenie kabli pozostają suche.
• Wpływ na strukturę włókien:Centrum kabla wykazuje wyższe tłumienie niż krawędzie podczas obliczeń.

Włókna jedno- i wielomodowe wykazują wyraźne właściwości tłumienia.w zastosowaniach na duże odległości (powyżej 100 metrów), tłumienie multimodu staje się stosunkowo niższe niż jedno-modowe na ich odpowiednich optymalnych odległościach.

Słabnienie jest kluczowym aspektem w projektowaniu i wdrażaniu sieci światłowodowych, określając maksymalne odległości transmisji przed wymaganiem wzmocnienia lub regeneracji sygnału.Aby zminimalizować osłabienie, należy użyć wysokiej jakości kabli i elementów włókienniczychZrozumienie atenuacji włókien umożliwia lepsze planowanie sieci.

Podczas gdy osłabienie światła jest nieuniknione w komunikacji optycznej, dogłębne zrozumienie jego przyczyn i czynników wpływających pozwala na skuteczne strategie łagodzenia, aby poprawić wydajność systemu.Wybór optymalnych długości fal, wykorzystanie wysokiej jakości materiałów, optymalizacja projektowania i montażu kabli oraz kontrolowanie warunków środowiskowych przyczyniają się do zmniejszenia tłumienia.Tylko przez opanowanie zasad tłumienia możemy zbudować stabilne, niezawodne sieci światłowodowe, które stanowią podstawę współczesnego społeczeństwa informacyjnego.