Sut mae ceblau cyfathrebu ffibr optig yn gweithio mewn gwirionedd?
Ar ei fwyaf sylfaenol, mae cebl ffibr optegol cyfathrebu yn cynnwys llinynnau gwydr, fel edafedd, am ddiamedr gwallt dynol, y gall pob un ohonynt drosglwyddo negeseuon wedi'u modiwleiddio ar donnau golau ar gyflymder y golau. Maent yn cynnig mwy o led band na chebl gwifren copr ac maent wedi dod yn opsiwn go iawn i fodloni gofynion oedran y Rhyngrwyd lle mae'n rhaid dosbarthu llawer iawn o ddata (ee, ffrydio apiau) i filoedd o danysgrifwyr, filltiroedd i ffwrdd ac ar unwaith. Mae ceblau ffibr optig nid yn unig i'w cael mewn systemau cyfathrebu, fe'u defnyddir hefyd mewn rhwydweithiau diwydiannol, synhwyro a chymwysiadau afioneg.
Y cam cyntaf i ddeall sut mae ffibr optig yn gweithio yw deall beth sy'n digwydd pan fyddwch chi'n anfon golau trwy aer neu ddŵr. Mae golau yn teithio fel ton. Pan fydd yn mynd trwy'r awyr, mae'r don yn colli rhywfaint o egni ac yn cael ei wasgaru'n fwy. Y canlyniad yw bod y trawst ysgafn yn mynd yn ehangach ac yn llai dwys. Gelwir y colli dwyster hwn yn wanhau.
Fodd bynnag, pan fydd golau yn mynd i mewn i'r dŵr, nid yw'n colli unrhyw egni. Yn lle hynny, mae'n plygu o amgylch y moleciwlau dŵr, gan ei gwneud hi'n haws i'r golau basio trwyddo. Mae dŵr hefyd yn arafu cyflymder y golau gan ffactor o 1/V2 lle mai V yw cyflymder y golau mewn dŵr. Mae hyn yn golygu y bydd golau sy'n teithio trwy ddŵr yn teithio ymhellach na phe bai'n teithio trwy aer. Mae ffibrau optegol yn defnyddio'r egwyddorion hyn i gario data o un pwynt i'r llall.
Mae'r rhan fwyaf o ffibrau optegol sy'n cael eu defnyddio heddiw yn cynnwys llinynnau gwydr (y craidd) wedi'u gwneud o silica pur wedi'i amgylchynu gan ddeunydd cladin wedi'i wneud o silica wedi'i ddopio. Mae'r craidd mor fach fel mai dim ond un pelydr o olau ar donfedd benodol sy'n gallu teithio drwodd i'r diwedd. Gelwir y rhain yn ffibrau un modd. Yn y dyluniad hwn, mae gan yr haen cladin fynegai plygiannol is ac mae'n gweithredu fel drych i gadw'r modd y tu mewn i'r craidd. Gelwir y ffenomen hon yn fyfyrio mewnol llwyr.
Mae perfformiad ffibrau optegol yn dibynnu ar ba mor dda y gallant drosglwyddo golau. Un ffordd o fesur hyn yw trwy fesur colled dychwelyd (a elwir hefyd yn golled mewnosod) y ffibr. Diffinnir colled dychwelyd fel y gymhareb rhwng y pŵer i'r cyfeiriad ymlaen a'r pŵer i'r cyfeiriad arall. Os yw'r golled dychwelyd yn uchel, bydd mwy o olau yn cael ei golli wrth deithio trwy'r ffibr na phe bai'r golled dychwelyd yn isel.
Manteision ceblau ffibr optig
Mae gan ffibrau optegol lawer o fanteision dros wifrau copr traddodiadol:
Perfformiad trosglwyddo cyflymder-cyflymder 1.ultra-uchel
Mae cyfryngau ffibr optegol yn trosglwyddo signalau trwy gorbys ffoton, a gall ei gyfradd drosglwyddo gyrraedd mil o weithiau cyfradd ceblau copr (yn nodweddiadol 100+ GBPS), sy'n arbennig o addas ar gyfer senarios cymhwysiad gyda gofynion amser real llym fel 4K/8k yn ffrydio trosglwyddo cyfryngau a gwasanaethau cyfrifiadurol cwmwl. Mae ffibr optegol un modd wedi cyflawni cyfradd trosglwyddo arloesol o 1 petabit/s mewn amgylcheddau labordy.
Capasiti lled band 2.ultra-mawr
Diolch i gymhwyso aeddfed technoleg amlblecsio adran tonfedd (WDM), gall un ffibr optegol gario signalau optegol o wahanol donfeddi ar yr un pryd fel C-band (1530-1565 nm) a l-band ({1565-1625 nm). Trwy dechnoleg amlblecsio rhaniad tonfedd trwchus (DWDM), gellir cyflawni mwy na 96 sianel o drosglwyddo cyfochrog un ffibr, gan gyrraedd yn ddamcaniaethol gannoedd o gapasiti lled band lefel TBPS.
Nodweddion trosglwyddo colledion 3.ultra-isel
Mae gan Ffibr Optegol Quarts gyfernod gwanhau 0. 2db/km yn y ffenestr 1550nm. Gyda'r dechnoleg Mwyhadur Ffibr wedi'i Dopio Erbium (EDFA), gall gyflawni pellter trosglwyddo heb ras gyfnewid o fwy na 100km. Mewn cymhariaeth, colli cebl copr CAT6A yw 21.3dB fesul 100 metr ar 100MHz.
4. Nodweddion ImiwneddElectromagnetig
Mae ffibr optegol yn defnyddio strwythur tonnau dielectrig SIO₂ i drosglwyddo signalau, sy'n osgoi'r ymyrraeth electromagnetig (EMI) yn sylfaenol ac ymyrraeth amledd radio (RFI) sy'n wynebu ceblau copr. Mae'r nodwedd hon yn ei gwneud yn anadferadwy ar gyfer gwifrau mewn amgylcheddau electromagnetig cryf fel is-orsafoedd foltedd uchel (sy'n fwy na neu'n hafal i 500kV) ac ystafelloedd offer MRI meddygol.
Mecanwaith Diogelwch Trosglwyddo 5.
Mae'r risg gollwng gwybodaeth o system ffibr optegol yn bodoli'n bennaf yn yr offer terfynu. Nid oes ymbelydredd electromagnetig wrth ei drosglwyddo. Gall y dechnoleg OTDR fonitro'r anghysondeb colled optegol ar lefel 0. 01db mewn amser real. Yn ôl safon NIST SP 800-53, mae diogelwch haen gorfforol y sianel ffibr optegol yn cyrraedd lefel amddiffyn dosbarth III, sy'n llawer uwch na lefel dosbarth I cebl copr.
Mathau o Gebl Ffibr Optig Cyfathrebu
Mae 2 fath sylfaenol o ffibrau, modd sengl ac amlfodd. Mae ffibr optegol un modd yn llai o ran diamedr craidd (8. 3-10 micron) ac mae'n dal manteision o ran lled band a chyrhaeddiad am bellteroedd hirach, tra bod gan ffibrau optegol amlfodd ddiamedrau craidd mwy (50 micron neu fwy) ac yn hawdd cefnogi'r rhan fwyaf o fenter, sy'n ofynnol mewn menter a chost yn nodweddiadol.
Defnyddir technoleg ffibr optegol mewn sawl ffordd heddiw. Fe'i defnyddir ar gyfer trosglwyddo signalau llais a fideo, cario data cyfrifiadurol, ac ar gyfer anfon gwybodaeth ar draws pellteroedd maith.
Defnyddir ffibrau optegol i gynhyrchu endosgopau sy'n caniatáu i feddygon weld y tu mewn i'r corff dynol a pherfformio llawdriniaeth heb yr angen am weithdrefnau scalpel ymledol. Gall ffibrau craidd mawr gario egni laser i hwyluso cael gwared ar datŵs, glanhau henebion hanesyddol, a phweru systemau amddiffyn dan gyfarwyddyd laser.
Mae synhwyro ffibr optig wedi'i ddosbarthu (DFOs) yn caniatáu i hyd cyfan ffibr optegol gael ei ddefnyddio fel dyfais synhwyro. Gall strwythurau fel piblinellau tanwydd, pontydd ac adenydd awyrennau gael ffibrau optegol wedi'u hymgorffori ynddynt i ganfod paramedrau o'r fath fel straen, tymheredd neu sain a helpu i sicrhau eu cyfanrwydd strwythurol.
