สายเคเบิลใยแก้วนำแสงทำอะไร?

สายเคเบิลใยแก้วนำแสง ส่งข้อมูลเป็นพัลส์ของแสงผ่านเส้นของแก้วหรือพลาสติก พวกเขาทำหน้าที่เป็นกระดูกสันหลังของการสื่อสารโทรคมนาคมที่ทันสมัยทำให้การถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูงในระยะทางไกลโดยมีการสูญเสียสัญญาณน้อยที่สุด

ฟังก์ชั่นหลัก

ไฟเบอร์ออปติกแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นแสงโดยใช้เครื่องส่งสัญญาณ แสงเดินทางผ่านสายเคเบิลผ่านการสะท้อนภายในทั้งหมดการตีกลับระหว่างแกนและการหุ้ม ที่ปลายทางตัวรับสัญญาณจะแปลงแสงกลับเป็นสัญญาณไฟฟ้า

ส่วนประกอบสำคัญ

-แกนกลาง- แสงกระจก/พลาสติกบาง ๆ
-การหุ้ม- ชั้นนอกสะท้อนแสงด้านใน
-การเคลือบบัฟเฟอร์- แจ็คเก็ตพลาสติกป้องกัน
-สมาชิกที่แข็งแกร่ง: เสริมเส้นใย (เช่น Kevlar)
•แจ็คเก็ตด้านนอก: ภายนอกที่ทนต่อสภาพอากาศ

ข้อกำหนดทางเทคนิค

เส้นใยโหมดเดียว (9µm Core) พกแสงเลเซอร์อินฟราเรด (1310-1550Nm) สำหรับระยะทางเกิน 100km เส้นใย Multimode (50-62.5µm core) ใช้แหล่งกำเนิดแสง LED สำหรับการวิ่งที่สั้นลง (≤2km)

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพ

กลไกการส่งสัญญาณ

พัลส์แสงรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณผ่านการสะท้อนภายในทั้งหมด การคำนวณมุมวิกฤตเป็นไปตามกฎของ Snell: θ _c = บาป ^-1 (n ₂ /n ₁ ) โดยที่ n ₁ และ n ₂ เป็นดัชนีการหักเหของแกนและการหุ้ม

สถานการณ์การปรับใช้

• สายเคเบิลใต้ทะเล : 400 ระบบครอบคลุม 1.3m km ทั่วโลก
• ftth (ไฟเบอร์ถึงบ้าน) : การเชื่อมต่อของผู้บริโภคโดยตรง
• ศูนย์ข้อมูล : สถาปัตยกรรมใบกระดูกสันหลังพร้อมลิงก์ 400Gbps
• ทางอุตสาหกรรม : ระบบอัตโนมัติที่ทนต่อ EMI

ข้อ จำกัด และข้อควรพิจารณา

ต้นทุนการติดตั้งเกินทองแดง 10-30% อุปกรณ์พิเศษที่จำเป็นสำหรับการประกบ (การสูญเสีย 0.1dB ต่อการประกบ) รัศมีการโค้งงอขั้นต่ำ (โดยทั่วไปคือเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิล 10-20 ×) ป้องกันการรั่วไหลของแสง

ไทม์ไลน์วิวัฒนาการ

2520: การติดตั้งเชิงพาณิชย์ครั้งแรก (ชิคาโก)
2531: สายเคเบิล TAT-8 Transatlantic (40,000 สายพร้อมกัน)
2016: สถิติ 4,000 กม. (1Tbps เดียวช่องทาง)
2023: ระบบใต้ทะเลบรรลุ 24Tbps ต่อคู่ไฟเบอร์

การพัฒนาในอนาคต

มัลติเพล็กซ์อวกาศโดยใช้เส้นใยหลายคอร์ (แสดงให้เห็นถึง 7 คอร์) เส้นใยกลวงคอร์ลดเวลาแฝงเป็น3μs/km การรวมเข้ากับเครือข่ายการเข้ารหัสควอนตัม

การดำน้ำลึกทางเทคนิค

ระบบไฟเบอร์ออปติกใช้ประโยชน์จากความยาวคลื่นความยาวคลื่น (WDM) เพื่อเพิ่มกำลังการผลิต Dense WDM (DWDM) รองรับความยาวคลื่นมากถึง 160 ความยาวคลื่นต่อเส้นใยแต่ละอันมี 100Gbps การฟื้นฟูสัญญาณเกิดขึ้นผ่านแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ที่เจือด้วย Erbium (EDFAs) เว้นระยะระยะเวลา 80-100 กม. รักษาตัวขยายแสงโดยไม่ต้องเปลี่ยนไฟฟ้า เอฟเฟกต์แบบไม่เชิงเส้นเช่นการผสมคลื่นสี่ครั้งมีความสำคัญในระดับพลังงานเกิน 17dbm ซึ่งต้องใช้การออกแบบเส้นใยแบบเลื่อนการกระจาย การชดเชยการกระจายโหมดโพลาไรเซชัน (PMD) เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเชื่อมโยงที่เกินกว่า 40 กม. ทำงานที่ 100Gbps

วิทยาศาสตร์วัสดุ

ซิลิกาหลอมรวมพิเศษ (SIO ₂ ) ก่อตัวเป็นวัสดุหลักโดยมีดัชนีการหักเหของสารเจอร์เมเนียมเพิ่มขึ้น Cladding ใช้ซิลิกาเจือฟลูออรีนที่มีดัชนีการหักเหของแสงลดลง 0.36% การผลิตเกี่ยวข้องกับการสะสมไอสารเคมี (MCVD) ที่ซึ่งก๊าซสะสมชั้นซิลิกอนภายในหลอด preform ที่ 1900 ° C การวาดเส้นใยเกิดขึ้นที่ 2000 ° C ดึง 10 กม./นาทีโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางควบคุมถึง± 0.1µm.