Что делает волоконно -оптический кабель?

Волоконно -оптические кабели Передайте информацию в виде импульсов света через пряди стекла или пластика. Они служат основой современных телекоммуникаций, позволяющих высокоскоростной передаче данных на большие расстояния с минимальной потерей сигнала.

Основная функциональность

Оптоволоконная оптика преобразует электрические сигналы в свет с помощью передатчика. Свет проходит через кабель через полное внутреннее отражение, отскакивая между сердечником и облицовками. В пункте назначения приемник преобразует свет обратно в электрические сигналы.

Ключевые компоненты

• Ядро: тонкое стекло/пластиковый центр, несущий свет
• Оболочка: внешний слой отражает свет внутрь
• Буферное покрытие: защитный пластиковый курт
• Участники силы: укрепление волокон (например, кевлар)
• Внешняя куртка: устойчивый

Технические спецификации

Одномодовые волокна (ядро 9 мкм) переносят инфракрасный лазерный свет (1310-1550 нм) на расстояниях, превышающих 100 км. Многомодовые волокна (50-62,5 мкм ядра) Используйте светодиодные источники света для более коротких прогонов (≤2 км).

Сравнение производительности

Механика передачи сигнала

Легкие импульсы поддерживают целостность сигнала посредством полного внутреннего отражения. Расчет критического угла следует за законом Снелла: θ _в = грех ^-1 (н ₂ /n ₁ ), где n ₁ и н ₂ преломляющие индексы ядра и облицовки.

Сценарии развертывания

• Подводные кабели : 400 систем, охватывающих 1,3 млн. Км во всем мире
• Фт (Волокно до дома) : Прямые потребительские связи
• Центры обработки данных : Архитектура листа позвоночника по ссылкам 400 Гбит / с.
• Промышленное : EMI-устойчивая автоматизация фабрики

Ограничения и соображения

Затраты на установку превышают медь на 10-30%. Специализированное оборудование, необходимое для сплайсинга (потери 0,1 дБ на сплайс). Минимальный радиус изгиба (обычно 10-20 × диаметр кабеля) предотвращает утечку света.

Сроки эволюции

1977: первая коммерческая установка (Чикаго)
1988: Трансатлантический кабель TAT-8 (одновременно 40 000 звонков)
2016: 4000 км записи (1 Тбит / с одноканальный)
2023: подводные системы достигают 24 Тбит / с на пару волокон

Будущие события

Мультиплексирование пространства с использованием многоядерных волокон (продемонстрировано 7 ядер). Полые ядерные волокна уменьшают латентность до 3 мкс/км. Интеграция с квантовыми криптографическими сетями.

Техническое глубокое погружение

Волоконные оптические системы используют мультиплексирование длины волны (WDM) для увеличения емкости. Плотный WDM (DWDM) поддерживает до 160 длина волн на волокно, каждая из которых носит 100 Гбит / с. Регенерация сигнала происходит с помощью эрбия, легированных усилителями волокна (EDFA), расположенных с интервалами 80-100 км, поддерживая оптическую амплификацию без электрического преобразования. Нелинейные эффекты, такие как смешивание с четырьмя волнами, становятся значимыми на уровнях мощности, превышающих 17 д.Б. Компенсация дисперсионной дисперсии поляризации (PMD) имеет решающее значение для ссылок, превышающих 40 км, работающих при 100 Гбит / с.

Материальная наука

Ультра-PUR ₂ ) образует основной материал, с допингом Германия увеличивает показатель преломления. В оболочке используется легированный фторином кремнезем с показателем более низкого преломления на 0,36%. Производство включает в себя модифицированное химическое осаждение паров (MCVD), где газы откладывают кремниевые слои внутри пробирных трубок при 1900 ° C. Рисунок волокна происходит при 2000 ° C, тянущий 10 км/мин диаметром, контролируемым до ± 0,1 мкм.