Quais são os princípios básicos da fibra óptica?

1. Fibra óticaconceito:

Uma fibra óptica, ou fibra óptica, é um tipo de fibra feita de vidro ou plástico que utiliza luz para viajar através dessas fibras com base no princípio da reflexão interna total.

A minúscula fibra é encapsulada em uma bainha de plástico que permite dobrar sem quebrar. Normalmente, um dispositivo transmissor em uma extremidade da fibra envia um pulso de luz para a fibra usando um diodo emissor de luz ou um feixe de laser, e um dispositivo receptor na outra extremidade da fibra detecta o pulso usando um componente fotossensível. Os cabos que contêm fibras ópticas são chamados de cabos ópticos.

Como a perda de transmissão de informação na fibra óptica é muito menor que a perda de eletricidade na transmissão por fio, mas também porque a principal matéria-prima de produção é o silício, que possui um grande número de reservas e é mais fácil de explorar, o preço é muito barato, o que levou a fibra óptica a ser usada como meio de transmissão de informações a longa distância.

O principal uso da fibra óptica é a comunicação. Atualmente, a fibra óptica para comunicação é basicamente fibra de quartzo, e seu principal componente é o vidro de quartzo de alta pureza, ou seja, o dióxido de silício (SiO2).

Um sistema de comunicação de fibra óptica é o uso de fibra óptica para transmitir ondas de luz que transportam informações para atingir o propósito de comunicação.

2. Princípios de funcionamento das fibras ópticas

O princípio da fibra óptica é a reflexão total da luz.

① Dispersão de fibra:

Razão: Na fibra óptica, o sinal óptico é composto de muitos componentes diferentes, devido aos diferentes componentes de frequência ou componentes de modo da velocidade de propagação do sinal ser diferente, após uma distância através da transmissão de fibra óptica, há uma diferença de atraso entre o diferentes componentes, causando distorção da forma de onda do sinal de transmissão, alargamento do pulso, esse fenômeno é chamado de dispersão de fibra.

Influência: A presença de dispersão de fibra distorce e amplia o pulso do sinal transmitido, resultando em interferência intersimbólica. Para garantir a qualidade da comunicação, o intervalo entre códigos deve ser aumentado, ou seja, a taxa de transmissão do sinal deve ser reduzida, o que limita a capacidade de comunicação e a distância de transmissão do sistema de fibra óptica.

Classificação: De acordo com a causa da dispersão, a dispersão da fibra pode ser dividida em dispersão modal, dispersão de material, dispersão de guia de onda e dispersão de polarização.

② Perda de fibra óptica:

A perda de fibra óptica refere-se à redução da potência óptica causada pela absorção e espalhamento após a transmissão do sinal óptico através da fibra óptica.

Absorção intrínseca: A absorção inerente ao próprio material fibroso.

Absorção de impurezas: A absorção de luz por impurezas em uma fibra óptica.

Perda de dispersão. Dispersão linear; Espalhamento não linear; Espalhamento estruturalmente imperfeito.

Outras perdas: ligeira perda de flexão, etc. A fibra óptica é macia e pode ser dobrada, mas depois de dobrar até certo ponto, a fibra óptica pode guiar a luz, mas o caminho de transmissão da luz mudará. Do modo de transmissão ao modo de radiação, uma parte da energia luminosa penetra no revestimento ou passa através do revestimento para se tornar o modo de radiação para vazar e perder, resultando em perda. Quando o raio de curvatura é maior que 5 ~ 10 cm, a perda causada pela curvatura pode ser ignorada.

3. Vantagens da comunicação por fibra óptica:

① Enorme capacidade de comunicação. Em teoria, uma fibra óptica pode transmitir 10 bilhões de palavras ao mesmo tempo, e o teste atual de transmissão de 500,{2}} palavras ao mesmo tempo foi bem-sucedido, o que é milhares ou mesmo centenas de milhares de vezes maior do que cabos coaxiais tradicionais, microondas, etc.

② Longa distância do tronco. A fibra óptica tem um coeficiente de perda muito baixo, com a transmissão óptica apropriada, equipamento de recepção óptica, amplificador óptico, correção de erros direta e tecnologia de modulação de código RZ, etc., pode tornar a distância do relé de mais de milhares de quilômetros, enquanto o tradicional o cabo só pode transmitir 1,5 km, o microondas 50 km, simplesmente não pode ser comparado a ele.

③ Boa confidencialidade e forte adaptabilidade. Tem a vantagem de não ter medo da interferência de fortes campos eletromagnéticos externos e da resistência à corrosão. Como o componente básico da fibra óptica é o quartzo, apenas transmite luz, não conduz eletricidade e não é afetado por um campo eletromagnético, o sinal óptico transmitido nela não é afetado por um campo eletromagnético, portanto a transmissão da fibra óptica tem um forte resistência à interferência eletromagnética e interferência industrial. Por causa disso, o sinal transmitido em fibra óptica não é fácil de ser escutado e, portanto, propício ao sigilo.

④ Tamanho pequeno, leve.

⑤ Rica fonte de matérias-primas, preço baixo.

4. Tipos de fibras ópticas.

Classificação por modo de transmissão:

Fibra multimodo: pode transmitir vários modos de luz. Porém, sua dispersão intermodo é grande, o que limita a frequência de transmissão dos sinais digitais, e será mais grave com o aumento da distância.

Fibra monomodo: só pode transmitir um modo de luz, portanto sua dispersão entre modos é muito pequena, adequada para comunicação remota.

Comparação de fibra monomodo e fibra multimodo:

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