Što radi optički kabel?

Optički kabeli vlakana Prenesite informacije kao impulse svjetlosti kroz staklene ili plastike. Oni služe kao okosnica modernih telekomunikacija, omogućujući prijenos podataka velike brzine na velikim udaljenostima s minimalnim gubitkom signala.

Osnovna funkcionalnost

Optika vlakana pretvaraju električne signale u svjetlost pomoću odašiljača. Svjetlost prolazi kroz kabel ukupnim unutarnjim odraz, odskačući između jezgre i obloge. Na odredištu, prijemnik pretvara svjetlo u električne signale.

Ključne komponente

• Jezgra:::: tanko staklo/plastično središnje svjetlo za nošenje svjetla
• oblaganje: vanjski sloj koji odražava svjetlost prema unutra
• Prekrivanje međuspremnika: zaštitna plastična jakna
• Članovi snage: jačanje vlakana (Npr. Kevlar)
• Vanjska jakna: vanjska strana otporna na vremenske uvjete

Tehničke specifikacije

Pojedinačna vlakna (jezgra 9 µm) nose infracrveno lasersko svjetlo (1310-1550Nm) za udaljenosti veće od 100 km. Multimodna vlakna (jezgra 50-62,5 µm) koriste izvore LED svjetla za kraće staze (≤2km).

Usporedba performansi

Mehanika prijenosa signala

Svjetlosni impulsi održavaju integritet signala ukupnim unutarnjim odraz. Proračun kritičnog kuta slijedi Snellov zakon: θ _c = grijeh ^-1 (n ₂ /n ₁ ), gdje n ₁ i n ₂ su indeksi loma jezgre i obloga.

Scenariji raspoređivanja

• Kabeli s podmorskom kabelom : 400 sustava koji se protežu 1,3 m km na globalnoj razini
• Ftth (Vlakno do kuće) : Izravne veze potrošača
• Podatkovni centri : Arhitektura kralježnice s 400Gbps vezama
• Industrijski : Tvornička automatizacija otporna na EMI

Ograničenja i razmatranja

Troškovi instalacije premašuju bakar za 10-30%. Specijalizirana oprema potrebna za spajanje (gubitak od 0,1 dB po spajanju). Minimalni polumjer savijanja (obično 10-20 × promjer kabela) sprječava curenje svjetlosti.

Evolucijska vremenska crta

1977: Prva komercijalna instalacija (Chicago)
1988: TAT-8 Transatlantski kabel (40.000 poziva istovremeno)
2016: 4.000km zapis (1TBPS jednokanalni)
2023: Podmorni sustavi koji postižu 24Tbps po para vlakana

Budući razvoj

Multipleksiranje prostora pomoću višejezgrenih vlakana (demonstrirano 7 jezgara). Vlakna šupljih jezgara smanjuju kašnjenje na 3 μs/km. Integracija s kvantnim kriptografskim mrežama.

Tehnički duboki zaron

Vlaknasti optički sustavi koriste multipleksiranje valne duljine (WDM) za povećanje kapaciteta. Guste WDM (DWDM) podržava do 160 valnih duljina po vlaknima, od kojih svaka nosi 100 Gbps. Regeneracija signala javlja se pomoću erbijskih pojačala vlakana (EDFAS) razmaknutih u intervalima od 80-100 km, održavajući optičko pojačanje bez električne pretvorbe. Nelinearni učinci poput miješanja s četiri vata postaju značajni na razini snage veće od 17 dBM, što zahtijeva disperzijsku dizajn vlakana. Naknada za disperziju polarizacije (PMD) presudna je za veze veće od 40 km na 100 Gbps.

Materijalna znanost

Ultra-Pure spojeni silicij (Sio ₂ ) tvori osnovni materijal, a germanijski doping povećava indeks loma. Obloga koristi silicijum dioksida dopiranog fluorinom s 0,36% nižim indeksom loma. Proizvodnja uključuje modificirano taloženje kemijske pare (MCVD), gdje plinovi talože silikonske slojeve unutar preformane cijevi na 1900 ° C. Crtanje vlakana događa se na 2000 ° C, povlačeći 10 km/min s promjerom kontroliranim na ± 0,1 µm.