עקרון המרה והעברת מידע על סיבים אופטיים
קווי תקשורת מודרניים המיועדים להעברת מידע למרחקים ארוכים הם לרוב רק קווים אופטיים, בשל היעילות הגבוהה למדי של טכנולוגיה זו, שהיא הוכיחה בהצלחה במשך שנים רבות, למשל, כאמצעי למתן גישה בפס רחב לאינטרנט. .
הסיב עצמו מורכב מליבת זכוכית מוקפת במעטה עם מקדם שבירה נמוך מזה של הליבה. אלומת האור האחראית על העברת המידע לאורך הקו מתפשטת לאורך ליבת הסיב, משתקפת בדרכה מהחיפוי ובכך אינה יוצאת אל מחוץ לקו ההולכה.
מקור האור ליצירת קרן הוא בדרך כלל דיודה או לייזר מוליכים למחצה, בעוד שהסיב עצמו, בהתאם לקוטר הליבה ופיזור מקדם השבירה, יכול להיות מצב יחיד או רב מצב.
סיבים אופטיים בקווי תקשורת עדיפים על אמצעי תקשורת אלקטרוניים, המאפשרים העברה מהירה וללא אובדן של נתונים דיגיטליים למרחקים ארוכים.
באופן עקרוני, קווים אופטיים יכולים ליצור רשת עצמאית או לשמש לאיחוד רשתות קיימות כבר - קטעים של כבישים מהירים של סיבים אופטיים המאוחדים פיזית ברמה של סיבים אופטיים או לוגית - ברמת פרוטוקולי העברת נתונים.
ניתן למדוד את מהירות העברת הנתונים בקווים אופטיים במאות גיגה-ביט לשנייה, למשל תקן 10 Gbit Ethernet, שנמצא בשימוש שנים רבות במבני טלקומוניקציה מודרניים.
שנת המצאת הסיבים האופטיים נחשבת לשנת 1970, כאשר פיטר שולץ, דונלד קק ורוברט מאורר - מדענים בקורנינג - המציאו סיב אופטי בעל אובדן נמוך שפתח את האפשרות לשכפל את מערכת הכבלים להעברת אות הטלפון. ללא משחזרים משמשים. המפתחים יצרו חוט המאפשר לך לחסוך 1% מהספק האות האופטי במרחק של קילומטר אחד מהמקור.
זו הייתה נקודת המפנה לטכנולוגיה. קווים תוכננו במקור להעביר מאות שלבים של אור בו זמנית, מאוחר יותר פותחו סיבים חד פאזיים עם ביצועים גבוהים יותר המסוגלים לשמור על שלמות האות למרחקים ארוכים יותר. סיב חד פאזי אפס-אופסט הוא סוג הסיבים המבוקש ביותר מאז 1983 ועד היום.
כדי להעביר נתונים על סיב אופטי, תחילה יש להמיר את האות מחשמלי לאופטי, לאחר מכן להעביר לאורך הקו, ולאחר מכן להמיר אותו בחזרה לחשמלי במקלט.המכשיר כולו נקרא משדר והוא כולל לא רק רכיבים אופטיים אלא גם אלקטרוניים.
אז, האלמנט הראשון של קו אופטי הוא משדר אופטי. זה ממיר סדרה של נתונים חשמליים לזרם אופטי. המשדר כולל: ממיר מקביל לטורי עם סינתיסייזר פולס סנכרון, דרייבר ומקור אות אופטי.
מקור האות האופטי יכול להיות דיודת לייזר או נורית LED. נוריות LED קונבנציונליות אינן בשימוש במערכות טלקומוניקציה. זרם ההטיה וזרם המודולציה עבור אפנון ישיר של דיודת הלייזר מסופקים על ידי דרייבר הלייזר. לאחר מכן האור מסופק דרך המחבר האופטי - לתוך הסיב כבל אופטי.
בצד השני של הקו, האות ואות התזמון מזוהים על ידי מקלט אופטי (בעיקר חיישן פוטודיודה) שם הם מומרים לאות חשמלי שמוגבר ולאחר מכן נבנה מחדש האות המשודר. בפרט, ניתן להמיר את זרם הנתונים הטורי למקביל.
הקדם-מגבר אחראי להמרת הזרם האסימטרי מחיישן הפוטודיודה למתח, להגברה והמרתו לאחר מכן לאות דיפרנציאלי. שבב סנכרון ושחזור הנתונים משחזר את אותות השעון ואת התזמון שלהם מזרם הנתונים המתקבל.
מרבבי חלוקת הזמן משיג קצבי העברת נתונים של עד 10 Gb/s. אז היום יש את התקנים הבאים למהירות העברת הנתונים דרך מערכות אופטיות:
ריבוי חלוקת אורך גל וריבוי חלוקת אורך גל מאפשרים לך להגדיל עוד יותר את צפיפות העברת הנתונים כאשר מספר זרמי נתונים מרובבים נשלחים באותו ערוץ, אך לכל זרם יש אורך גל משלו.
לסיבים חד-מודים יש קוטר ליבה חיצוני קטן יחסית של כ-8 מיקרון. סיב כזה מאפשר לקרן בתדירות מסוימת להתפשט דרכה, התואמת למאפיינים של סיב נתון. כאשר האלומה נעה לבדה, בעיית הפיזור הבין-מצבי נעלמת, וכתוצאה מכך ביצועי קו מוגברים.
חלוקת הצפיפות של החומר יכולה להיות שיפוע או דמוי מדרגות. חלוקת שיפוע מאפשרת תפוקה גבוהה יותר. טכנולוגיית מצב יחיד היא דקה ויקרה יותר ממצב ריבוי, אך זוהי טכנולוגיית מצב יחיד המשמשת כיום בתקשורת.
סיב רב-מוד מאפשר הפצת אלומות שידור מרובות בזוויות שונות בו זמנית. קוטר הליבה הוא בדרך כלל 50 או 62.5 מיקרומטר, כך שהחדרה של קרינה אופטית מוקלת. המחיר של מקלטי משדר נמוך יותר מאשר עבור אלו עם מצב יחיד.
זהו סיב רב-מוד המתאים מאוד לרשתות ביתיות קטנות ולרשתות מקומיות. תופעת הפיזור הבין-מצבי נחשבת לחסרון העיקרי של סיבים מולטי-מודים, לכן, כדי להפחית את התופעה המזיקה הזו פותחו במיוחד סיבים בעלי מקדם שבירה שיפוע, כך שהקרניים מתפשטות לאורך נתיבים פרבוליים וההבדל בנתיבים האופטיים שלהן קטן יותר. .כך או אחרת, הביצועים של טכנולוגיית מצב יחיד עדיין נשארים גבוהים יותר.