Fiber optik teknolojisinin gelişimi, temel olarak dünyadaki verilerin nasıl hareket ettiğini, yüksek hızlı, yüksek bant genişliği iletişimin modern internet, telephony ve veri merkezi operasyonları ile ilgili olarak, ultra-pure camları ile ışıkla, fiber optik kablolar geleneksel bakır iletkenlerden daha düşük sinyal kaybı elde ederek, yenilemeden yüzlerce kilometreden fazla bilgiyi iletmek mümkün hale getirdi.
Fiber Optik Teknolojisinin Tarihsel Arka Planları
İletişim için ışık kullanma kavramı uzun bir tarihe sahiptir. 19. yüzyılda Alexander Graham Bell, 1970'te güneş ışığının bir kirişinde konuşma yapan, ancak bu tür sistemler atmosfere müdahale ile sınırlıydı. 1960'ta lazer icadı, daha sonra 20 dB/km, Charles K. Kao ve George Physics tarafından uzun süre önce yapılan optik kablolar için daha erken bir şekilde geliştirildi.
Fiber Optik Sistemlerin Anahtarları
Tam bir fiber optik sistemi sadece cam elyafın kendisi değil aynı zamanda vericiler, alıcılar, konektörler, splices, yükselteçler ve birden çokxers içerir. her bir bileşenin rolü tasarım ve dağıtım her aşamada ortaya çıkan mühendislik zorluklarının açıklanmasına yardımcı olur.
Optik Fiber Yapı
Temel optik fiber üç konsantrik bölgeden oluşur:
- [FONT:0]Core[[DÜT:1) - Merkezi ışık-saygı bölgesi, genellikle yüksek şeffaf bir silüden yapılmış olan cam. Single-mode fiberler yaklaşık 8-10 μm'nin temel bir çapına sahiptir, çok-mode fiberler 50 veya 62.5 μm çekirdeğine sahiptir.
- [FONT:0]Cladding[[[Döncükler: 1) Anayı daha düşük bir reraktif indeksle çevrilir, bu ışığın tüm iç yansıma ile sınırlı kalmasını sağlar. Cladding kalınlık genellikle standart tek mod fiberler için 125 μm.
- [FONT=0)Buffer Kaplama[[DÜT:1) - Bir koruyucu polimer katmanı (primary ve ikincil kaplamalar) mekanik stresden kırılgan cam elyafı korumak için çizim sırasında uygulanır, ne dem ve tipik buffer çaplar 250 μm veya 900 μm (tght buffer).
Çıplak elyafın ötesinde, kablolar güç üyeleri (aramid ip, çelik teller) ve konduits, hava veya doğrudan burial ortamlardaki yükleme için dış ceketler içerir. Ek bileşenler sistem performansına eleştirel:0) optik vericiler[Dönderler veya LEDler, çarşaflar ve dalgalar gibi).
Amplifiers and Rejenerasyon
Uzun mesafe bağlantıları için, [[0)erbium-doped fiber yükselteçleri (EDFA)) elektrik formuna dönüştürmek olmadan sinyal gücünü artırmak, 1550 nm yakınında çalışır ve ölçümler en düşük maliyetli bir sinyal yükselteçini korumak için gereklidir.[FONT:2).
Fiber Optik Geliştirmede Mühendislik Meydanları
Fiber optik teorik avantajlarına rağmen, onları gerçeğe dönüştürmek, bir malzeme, üretim, fiziksel, çevresel ve aktarma ile ilgili zorluklara sahip olmak için talep etti.Bu mühendislik engelleri, araştırmacılara ve üreticileri daha iyi malzemelere, daha hassas süreçlere ve yenilikçi sistem mimarilerine doğru itmeye devam ediyor.
Malzeme ve İmalat Challenges
[FONT=0) <24|D=0) <24|D=0|0|x x x x x x
[FONT:0]Doping Üniforması[[Dönetici:0)[Dönetici][Dönderlik ve dağıtım) için eklenmiş olan, ek olarak, beton kristal fiberler, karmaşık doping veya hava delik yapıları, daha fazla üretim karmaşıklığına neden olabilir.
[FONT:0]Fiber Drawing[Dönetici:0)[Dönetici:0)))[Dönetici:0)))))))))))))) - Preform (tipik olarak 1-2 m uzunluğunda) -2000 °C çizim kulesinde ısınıyor ve sürekli bir fibere çekiliyor. Çizim hızı (birikinci kat daha önce birkaç metreye kadar), ısı ve basınç, ve drenajlı kaplama geometriye tam olarak kontrol edilmelidir.
Fiziksel ve Çevresel Meydanlar
[FONT=0)Mechanical Strength andxing[[Dönetici: 1 ) – Cam fiberler, kablo ceket baskı veya kaba yüzeyler tarafından son derece güçlüdür (geçici) ancak stres konsantrasyonu ve felaket başarısızlığına neden olan yüzey kusurlarına karşı hassastır.
[FONT=0]Temperyature ve Nem[DÜDÜT:1) - Silica'nın termal genişleme katsayısı (~0.5 ×10 - 6 /°C) düşük, ancak kablo malzemeleri (kahramanlar, dolgular) daha genişliyor ve daha fazla, potansiyel olarak 1380 nm bölgede (örneğin,) nemlendiriciler ile ısıtılabilir.
[FONT=0]Radiation Direnişi[[Dönetici: Uzay, askeri veya nükleer ortamlar için, fiber renk merkezleri (aborpsiyon kusurları) oluşturan kumar ve nötron radyasyonuna karşı olmalıdır.
Kurulum ve Splicing Challenges
[FONT:0)Cable Pulling ve Koruma[Dönetici:0)[Döneticiler, havali kutuplarda veya zemine doğrudan doğru doğruya doğrultma (tipsiz olarak) ve yan duvar basıncında montaj yapan 15× kablo çapı).Ping kablolar, kablolama kablolar (örneğin, çelik kasetler ile) sönüllülere ve ezilmeye karşı korumayı gerektirir, ancak mevcut konduitste yüklemeyi zorlayan ağırlık ve katılığa ekleyin.
Splicing - İki elyafı birbirine sokmak (tipik olarak <0.05 dB tek modlu fiber) için füzyon splices of single-mode Fusion splicingMechanical splicing
[FONT:0)Bağlantı[Dönderlik[Dönderlik[Döncülükler) ve kondüksiyonlar (örneğin, LC, SC, FC) hızlı bir şekilde bağlantı ve yeniden bağlantı sağlar ancak hava boşluklarından ve uyum sağlar.Seks uçları ile eşleme yapar ve beton dökmek için yapılır.
Transim Impairments and System Engineering
[0]Attenuation and Revenue Budget - Düşük parlaklıklu fiber ile bile, bir bağlantının toplam kaybı (splice artı kablo artı doğal fiber attenuation) mevcut güç bütçesinin (transmitter güç eksi alıcı eksi marjlarının fazla olması gerekir, ancak daha uzun süreler için kesintiye uğraması gerekir.
[FONT:0]Chromatik Dispersion[[Dönetici: 0,3|Dönderlik: 0,0) Kromatistik Dispersion [[[Dış): 1550 nm. DWDM sistemleri bu tür dağıtımları kullanarak, ölçümsüz fiber grafitleri genişletir, veya dijital eşitleme. Multipleks için fiber granüller. Multiplmode fiber amplifikasyonlar, fiber amplifiğe veya sayısal kesmeler, fiberler, fiber amplitüdüller ve sayısal kesmeler ile ilgili 17 ps / (nm) profiller kullanılarak azalır.
[FONT=0]Nonlinear Effects[[Dönetici:0)[Dönetici: 0,5) - Proleksiyonda kullanılan yüksek çözünürlükte, sinyalin spektrumunu genişletir.[Döneticileri kontrol eder).[Döneticileri değiştir][Döneticileri kontrol eder.
[FONT:0]Amplifier Gürültü[[Dönetici:0)[D)[D) ], EFFA'nın düşük bir süre boyunca ASE gürültüyü ekleyebilmesi için, CONR'nin (DSP) sinyal işlemesi (DSP) daha düşük OSNR'den sinyalleri geri alabilir, ancak uzun süre boyunca temel bir ticaret-dönüşümlülük ve gürültü rakamını tutar.
Fiber Optik Teknolojisinde Geleceği Yol
Bugünün fiber ağlarının teorik kapasite sınırlarına yaklaşımı bile (Shannon’un doğrusal olmayan fiber kanalının kapasitesi), yeni teknolojiler onları daha da genişletmek için söz veriyor.
Uzay-Division Multixing (SDM)
Artan dalga aralığının yerine SDM birden çok uzaysal yol kullanır.ETHFLT:0)Multi-core fiberler), her bir kanalda bağımsız sinyalleri taşıyan fan-in/fan-mode-eksler, ve dijital MIMO işleme alıcıdaki farklı modları kullanarak, çeşitli temelleri iletmek için farklı transistör modlarını kullanır.
HollowCore Fibers
Havada (veya vakum) büyük ölçüde fotonik-grupgap veya anti-resonsuz mikroyapıda, boş ekran fiberler, katı-core camdan daha düşük teorik olarak düşük performansa sahip olabilir (havada saçılma) ancak son derece karmaşıktır: Aşırı dozda camlar yüksek çözünürlükte 0.1-seçmelere ulaşır ve olağanüstü düşük çözünürlükte sabit olmayan lazerler sunar.
Tümleşik Fotonikler ve Silikon Fotonikleri
Veri merkezlerinde ve kenar ağlarında maliyet ve güç tüketimi azaltmak için, silikon fotonikler optik işlevleri (daha iyi modülatörler, dedektörleri, çokluxers) bir CMOS uyumlu çipler ile bir araya getirir. Zorluklar, optik dalga kılavuzunu verimli bir şekilde yönetir, ısıtılır ve düşük çözünürlükte modülcülere ulaşırlar. Hybrid silikon-IIIVators, dedektörleri ve son ilerleme, 100400 Gbps transceivers ile birlikte şarj edilebilir.
Fiber optiklerin bilim ve mühendisliği üzerine daha derin bir detay arayan herkes için önerilen kaynaklar, [[Düzgülün Optik İletişim) Sitenin )I.P. Wave) ve günlük olarak milyarlarca kişinin dikkatli bir şekilde test ettiği küresel ağ, mühendislik için de geçerli.