Gyda datblygiad cyflym gwyddoniaeth a thechnoleg, mae ffibr optegol wedi bod yn ehangu ym meysydd cyfathrebu, electroneg a phwer trydan, gan ddod yn ddeunydd sylfaenol addawol newydd. Mae'r dechnoleg ffibr optegol sy'n cyd-fynd hefyd yn ennill ffafr' s pobl gyda newydd-deb a chyfleustra.
Swyddogaeth trosglwyddo pŵer cyflawn
Llwyddodd Corfforaeth Larian yr Unol Daleithiau i ddefnyddio ffibr optegol i gyflawni'r swyddogaeth trosglwyddo pŵer, gan agor ffordd newydd sbon yn y maes pŵer. Maent yn defnyddio deuodau laser lled-ddargludyddion ar y pen trosglwyddo i drosi egni trydanol yn olau laser i'w drosglwyddo mewn ffibrau optegol, ac yn defnyddio celloedd solar fel y ddyfais ddiwedd derbyn. Mae'r ddyfais hon yn defnyddio arsenide gallium 300-micron trwchus fel swbstrad inswleiddio, wedi'i orchuddio â chell solar 20-micron o drwch. Fe'i rhennir yn 6 ardal annibynnol, sydd wedi'u cysylltu mewn cyfres gan bontydd aer aur-blatiog. Pan fydd y golau laser a drosglwyddir gan y ffibr optegol yn taro'r gell solar, daw'r egni golau yn egni trydanol ar unwaith. Mae'r foltedd a gynhyrchir gan bob ardal yn union 1 folt, ac mae gan y chwe ardal mewn cyfres foltedd o 6 folt, sy'n ddigonol ar gyfer cylched reoli'r mwyafrif o synwyryddion.
a ddefnyddir yn helaeth
Os yw pŵer y deuod laser yn cael ei gynyddu'n barhaus a'i gyfarparu â system drosglwyddo pŵer gyflawn, gellir defnyddio trosglwyddiad pŵer ffibr optegol yn helaeth mewn agweddau milwrol, diwydiannol, masnachol ac eraill. Mae labordy Bogen Ffrainc' s, sy'n arbenigo mewn cyfrifiaduron, offer electronig, prosesu signal a thechnoleg delwedd, yn defnyddio soliton optegol a chodlysiau byr i gyflawni trosglwyddiad heb ystumiad mewn ffibrau optegol. Gall y dechnoleg hon ddatrys problemau gwasgariad cromatig ac effeithiau aflinol heb fod angen dyfeisiau adfywio lluosog ar hyd y cebl optegol. Dim ond angen sefydlu mwyhadur bob rhyw 100 cilomedr wrth weithio. Gall y tonfeddi unig basio trwy ei gilydd heb ymyrryd â'i gilydd. Dywedir bod y dechnoleg newydd hon yn cael ei defnyddio mewn llong danfor tanfor o fewn yr ystod o 6450-12900 cilomedr ac y gall ddatrys problem anawsterau cyfathrebu. Mae technoleg cyfathrebu ffibr optegol signal cludwr afreolaidd a ddatblygwyd gan arbenigwyr diogelwch cyfathrebu Americanaidd wedi'i chynllunio'n benodol i ddelio â chlustfeinwyr cynyddol rhemp a soffistigedig' s heddiw. Yn gyntaf, mae'r dechnoleg hon yn trosi gwybodaeth ddefnyddiol fel llais yn signalau pwls digidol, ac yna'n amgodio'r signalau pwls digidol hyn ac yn eu modiwleiddio ar gludwyr microdon ar hap sy'n newid yn afreolaidd. Wrth anfon, mae'r ddyfais trosglwyddo laser yn trosglwyddo'r signal cludwr afreolaidd sy'n cludo gwybodaeth i'r derbynnydd trwy'r system gyfathrebu ffibr optegol. Mae derbynnydd laser y derbynnydd yn defnyddio technoleg arbennig i gydamseru a chydlynu'n ddeinamig gyda'r ddyfais laser sy'n anfon, ac yn olaf mae'n cwblhau'r dasg o ddadosod signalau defnyddiol gan gludwyr afreolaidd. Gan ddefnyddio'r dechnoleg hon, ni fydd clustfeinwyr yn ddefnyddiol mwyach, dim ond synau anhrefnus y byddant yn eu clywed. Yn ddiweddar, datblygodd Awstralia Pauline raddfa pwyso ffibr a all bwyso tryciau gydag un ffibr ac un laser. Mae'r math hwn o raddfa ffibr yn defnyddio ffibr optegol sydd â nodweddion gwrthiant arbennig iawn. Pan fydd o dan bwysau neu densiwn, bydd y ffibr optegol yn cael ei ddadffurfio ychydig, gan achosi i nodweddion y laser newid. Ar yr adeg hon, bydd y synhwyrydd yn dysgu'r newid hwn ar unwaith ac yn ei droi'n newid signal trydanol. Adlewyrchir hyn ar banel arddangos yr offeryn. Gan fod y ffibr optegol wedi'i wneud o wydr, mae ganddo wrthwynebiad lleithder ac ymwrthedd ymbelydredd. Yn bwysicach fyth, mae'n hawdd ei osod a'i gynnal. Mae'n addas i'w osod ar brif ffyrdd mewn ardaloedd trefol, o amgylch ffatrïoedd, meysydd awyr a rhedfeydd, warysau a phorthladdoedd. Gwaith parhaus am 24 awr. Felly, yn ogystal â phwyso, gall hefyd chwarae rôl fonitro, ac mae'r cywirdeb yn llawer mwy na chywirdeb dyfeisiau electronig sy'n bodoli eisoes.
Ffibr Optegol Plastig
Yn ôl adroddiad diweddar gan yr US Journal, mae gan ffibr optegol plastig a ddatblygwyd gan Boston Optical Fiber Corporation, Massachusetts, gyflymder trosglwyddo 30 gwaith yn gyflymach na’r wifren gopr safonol gyfredol, ac mae’n ysgafnach, yn fwy hyblyg, ac yn gost isel na ffibr gwydr. . Mae'r math hwn o ffibr optegol yn defnyddio plygiant golau neu ddull neidio golau yn y ffibr i gyrraedd cyflymder trosglwyddo uwch, a gall drosglwyddo data ar gyflymder o 3 megabit yr eiliad o fewn 100 metr. Ar hyn o bryd, mae 370,000 cilomedr o geblau optegol llong danfor wedi'u gosod ledled y byd. Gall y hyd hwn bron gylchu'r ddaear 10 gwaith. At hynny, oherwydd bod laserau'n cael eu defnyddio ar y ddau ben, nid oes angen ailadroddwyr ar gyfer chwyddo signalau mwyach wrth eu trosglwyddo, a fydd yn lleihau'r gost a'r costau galw yn fawr. Yn ôl adroddiadau, mae cebl optegol llong danfor capasiti mwyaf y byd' s ar fin agor Ewrop. Mae'r cebl ffibr optig cyfathrebu tanfor hwn sy'n cysylltu'r byd yn cael ei osod. Dyma'r prosiect mwyaf godidog ym maes cyfathrebu yn yr 20fed ganrif ac fe'i cefnogir gan 30 o sefydliadau telathrebu rhyngwladol ledled y byd. Mae'n croesi Cefnfor yr Iwerydd, yn croesi Môr y Canoldir, yn mynd trwy'r Môr Coch a Chefnfor India, ac yn croesi Culfor Malacca i'r Cefnfor Tawel. Gyda chyfanswm hyd o bron i 320,000 cilomedr, mae'n cysylltu â 175 o wledydd a rhanbarthau, a gall wneud 2.4 miliwn o alwadau ffôn neu drosglwyddo cannoedd o filoedd o ddelweddau cywasgedig ar yr un pryd. Costiodd y prosiect cyfan 14 biliwn o ddoleri'r UD a disgwylir iddo gael ei gwblhau yn 2003.
Egwyddor cyfansoddiad
Yn gyffredinol, mae tair rhan i dechnoleg ffibr optegol: diwedd trosglwyddo signal optegol, y ffibr optegol a ddefnyddir i drosglwyddo'r signal optegol, a'r signal optegol sy'n derbyn diwedd.
Swyddogaeth pen trosglwyddo signal optegol yw trosi'r signal trydan i'w drosglwyddo i signal optegol trwy ddyfais trosi electro-optegol. Ar hyn o bryd, mae'r ddyfais trosi electro-optegol diwedd trawsyrru yn gyffredinol yn defnyddio deuod allyrru golau neu diwb laser lled-ddargludyddion. Mae pŵer golau allbwn y deuod allyrru golau yn gymharol isel, mae'r gyfradd modiwleiddio signal yn gymharol isel, ond mae'r pris yn rhad. Mae ei bŵer golau allbwn a cherrynt y gyriant yn llinellol yn y bôn o fewn ystod benodol, sy'n fwy addas ar gyfer trosglwyddo signal pellter byr, cyflymder isel ac analog; Mae pŵer allbwn y deuod yn fawr, mae'r gyfradd modiwleiddio signal yn uchel, ond mae'r pris yn gymharol uchel, ac mae'n addas ar gyfer trosglwyddo signal digidol pellter hir, cyflym. Swyddogaeth y ffibr optegol yw trosglwyddo'r signal optegol ar y pen trosglwyddo i ben derbyn y signal optegol gyda chyn lleied o wanhau ac ystumio â phosibl. Ar hyn o bryd, defnyddir y ffibr optegol yn gyffredinol yn y band is-goch bron.0.84& micro; m 、 1.31& micro; m 、 1.55& micro; modd mMulti neu ffibr cwarts un modd gyda thrawsyriant da. Swyddogaeth diwedd derbyn y signal optegol yw adfer y signal optegol i'r signal trydanol cyfatebol trwy'r ddyfais trosi ffotodrydanol. Yn gyffredinol, mae'r ddyfais trosi ffotodrydanol yn defnyddio ffotodiode lled-ddargludyddion neu ffotodiode eirlithriad. Rhaid i donfedd allyrru golau y ffynhonnell golau sy'n ffurfio'r system trosglwyddo ffibr optegol gyd-fynd â band tonfedd ffenestr colled isel y ffibr trawsyrru a band ymateb brig y ddyfais canfod ffotodrydanol. Mae'r ddyfais trosi electro-optegol diwedd trawsyrru yn mabwysiadu'r donfedd allyriad canolog o0.84& micro; mY deuod allyrru golau lled-ddargludyddion bron-is-goch, mae'r ffibr trawsyrru yn mabwysiadu ffibr cwarts amlfodd, ac mae'r ddyfais trosi ffotodrydanol diwedd derbyn yn mabwysiadu y donfedd ymateb brig o0.8& micro; m-0.9& micro; ffotodiode mSilicon. Bydd pob rhan yn cael ei chyflwyno ymhellach isod.
Trosglwyddydd signal optegol plygu
Dangosir cylched gyrru a modiwleiddio'r LED a ddefnyddir yn y system yn Ffigur 2. Mae'r modiwleiddio signal yn mabwysiadu'r dull o fodiwleiddio dwyster golau, ac anfonir y potentiomedr addasiad dwyster golau i addasu'r cerrynt gyrru statig sy'n llifo trwy'r LED, a thrwy hynny yn gyfatebol. newid pŵer golau a allyrrir y LED, Yr ystod addasiad cerrynt gyrru statig gosod yw 0-20 mA, sy'n cyfateb i werth arddangos dwyster trosglwyddo golau panel sy'n dangos gwerth arddangos 0-2000 uned, pan fo'r cerrynt gyrru yn fach, y golau mae pŵer allyrru deuod allyrru a'r cerrynt gyrru yn llinol yn y bôn, sain Mae'r signal wedi'i gyplysu â therfynell fewnbwn negyddol amp op arall ar ôl cael ei ynysu gan y cynhwysydd, y rhwydwaith gwrthydd ac op amp, a'i arosod â cherrynt gyrru statig y golau- deuod allyrru i wneud y deuod allyrru golau anfon signal optegol sy'n newid gyda'r signal sain, ac yna trwy'r cyplydd ffibr optegol Th yw signal optegol wedi'i gyplysu â'r ffibr trawsyrru. Gall pen isel yr amledd signal trosglwyddadwy gael ei bennu gan y rhwydwaith cynhwysydd a gwrthydd, ac nid yw ymateb amledd isel y system yn fwy na 20Hz
Derbynnydd signal optegol plygu
Dyma'r diagram egwyddor gweithio o'r signal optegol sy'n derbyn diwedd. Mae'r ffibr trawsyrru yn cyplysu'r signal optegol o'r pen trosglwyddo i'r ffotodiode dyfais trosi ffotodrydanol trwy'r cyplydd ffibr optegol. Mae'r ffotodiode yn trosi'r signal optegol yn signal cyfredol sy'n gymesur ag ef. Dylai'r deuod fod â gogwydd gwrthdro pan gaiff ei ddefnyddio, a chaiff y signal ffotocurrent ei drawsnewid yn signal foltedd sy'n gymesur ag ef trwy drosi foltedd-cyfredol yr amp op. Mae'r signal sain sydd wedi'i gynnwys yn y signal foltedd wedi'i gyplysu â'r mwyhadur pŵer sain i yrru'r siaradwr i swnio trwy'r cynhwysydd a'r gwrthiant. Mae ymateb amledd y ffotodiode yn uchel ar y cyfan, ac mae ymateb amledd uchel y system yn dibynnu'n bennaf ar amlder ymateb y mwyhadur gweithredol.
Ffibr trosglwyddo
Ar hyn o bryd, mae'r ffibr optegol a ddefnyddir ar gyfer cyfathrebu optegol yn gyffredinol yn defnyddio ffibr silica. Mae wedi'i orchuddio â haen cladin gyda mynegai plygiannol bach n1 y tu mewn i'r craidd gyda mynegai plygiannol mawr n2. Mae'r golau wedi'i ddosbarthu'n llawn ar y rhyngwyneb rhwng y craidd a'r cladin. Mae'r adlewyrchiad wedi'i gyfyngu i luosogi yng nghraidd y ffibr. Fel y dangosir yn Ffigur 5, mae'r ffibr optegol mewn gwirionedd yn fath o donnau tonnau dielectrig. Mae'r golau wedi'i gloi yn y ffibr optegol a dim ond ar hyd y ffibr optegol y gellir ei drosglwyddo. Mae diamedr craidd y ffibr optegol yn gyffredinol o ychydig micronau i gannoedd o ficronau. Yn ôl y modd golau trawsyrru, gellir ei rannu'n ffibr aml-fodd a ffibr un modd, a gellir ei rannu'n fath cam mynegai plygiannol a ffibr graddedig plygiannol yn ôl y gwahanol ffyrdd o ddosbarthu mynegai plygiannol ffibr. Mae'r ffibr math cam mynegai plygiannol yn cynnwys dau gyfrwng cyfechelog cymesur cylchol, y ddau ohonynt yn unffurf o ran gwead, ond sydd â mynegeion plygiannol gwahanol. Mae mynegai plygiannol yr haen allanol yn is na mynegai mewnol.
Mae ffibr mynegai graddedig yn fath o ffibr y mae ei fynegai plygiannol yn cael ei raddio ar hyd croestoriad y ffibr. Pwrpas newid y mynegai plygiannol yw gwneud cyflymderau grŵp amrywiol foddau yn debyg, a thrwy hynny leihau gwasgariad moddol a chynyddu lled band cyfathrebu. Mae ffibrau math cam mynegai plygiannol aml-fodd yn cynhyrchu gwasgariad rhyng-fodd oherwydd gwahanol gyflymderau grŵp pob trosglwyddiad modd, ac mae'r lled band trawsyrru yn gyfyngedig. Mae ffibr graddedig mynegai plygiannol multimode yn cynyddu lled band trosglwyddo signal oherwydd ei ddosbarthiad mynegai plygiannol arbennig, sy'n gwneud cyflymder grŵp pob trosglwyddiad modd yr un peth. Mae ffibr modd sengl yn ffibr sy'n trosglwyddo un modd optegol yn unig, a gall ffibr modd sengl drosglwyddo'r lled band signal uchaf. Ar hyn o bryd, defnyddir ffibrau optegol un modd yn bennaf mewn cyfathrebiadau optegol pellter hir.
Mae prif ddangosyddion technegol ffibr silica yn cynnwys nodweddion gwanhau, agorfa rifiadol a gwasgariad. Agorfa Rhifiadol: Mae agorfa rifiadol yn disgrifio nodweddion ffibr ynghyd â ffynhonnell golau, synhwyrydd a dyfeisiau optegol eraill. Mae ei faint yn adlewyrchu gallu'r ffibr optegol i gasglu golau. Fel y dangosir yn Ffigur 5, mae'r digwyddiad ysgafn ar wyneb diwedd y ffibr optegol o fewn yr ongl solet 2θmax yn cael ei adlewyrchu'n llwyr ar ryngwyneb mewnol y ffibr optegol sydd i'w drosglwyddo, a'r digwyddiad ysgafn ar wyneb diwedd y ffibr optegol y tu allan. yr ystod 2θmax yw Nid yw rhyngwyneb mewnol y ffibr yn cynhyrchu adlewyrchiad llwyr ond mae'n cael ei drosglwyddo i'r cladin ac yn cael ei wanhau ar unwaith. Diffinnir agorfa rifiadol y ffibr fel: NA=Sinθmax, mae ei werth yn gyffredinol rhwng 0.1 a 0.6, ac mae'r θmax cyfatebol rhwng 90 a 330, mae gan ffibr Multimode agorfa rifiadol fawr, ac agorfa rifiadol ffibr un modd yn gymharol fach, felly yn gyffredinol mae angen laser lled-ddargludyddion LD ar ffibr un modd fel ei ffynhonnell golau.
