광섬유 라인. Vol.이 무엇인가요? 광섬유 전송 시스템 설계에 필요한 매개변수 체크리스트

광섬유 통신 회선

광섬유 통신 회선

(FOCL)은 광섬유 요소를 사용하여 정보가 전송되는 광통신 회선입니다. FOCL은 송수신 광 모듈, 광섬유 케이블 및 광섬유 커넥터로 구성됩니다. 광섬유는 장거리에 걸쳐 대량의 정보 흐름을 전송하는 데 가장 완벽한 매체입니다. 기존 와이어에 사용되는 구리와 달리 흔하고 저렴한 소재인 실리카 기반의 석영으로 만들어졌습니다. 광섬유는 매우 작고 가벼우며, 직경은 약 1cm에 불과합니다. 100미크론. 섬유 광 가이드는 끝 부분이 접착되거나 소결된 광섬유 다발로, 불투명 외장으로 보호되고 끝 부분은 광택 처리된 표면을 가지고 있습니다. 유리 섬유는 유전체이므로 광섬유 통신 시스템을 구축하는 동안 개별 광섬유를 서로 격리할 필요가 없습니다. 광섬유의 내구성은 최대 25이다.

광섬유 통신 회선을 만들 때 전기 신호를 빛으로, 빛을 전기 신호로 변환하는 신뢰성이 높은 전자 요소와 광 손실이 적은 광 커넥터가 필요합니다. 따라서 이러한 라인을 설치하려면 값비싼 장비가 필요합니다. 그러나 광섬유 통신 회선을 사용하면 장점이 너무 커서 광섬유의 나열된 단점에도 불구하고 이러한 통신 회선이 정보 전송에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 하나의 광섬유에서는 광파가 서로 독립적으로 전파될 수 있으므로 동시에 두 방향으로 정보를 전송함으로써 데이터 전송 속도를 높일 수 있습니다. 이를 통해 광통신 채널의 용량을 두 배로 늘릴 수 있습니다.

광섬유 통신 회선은 전자기 간섭에 강하며, 광 가이드를 통해 전송되는 회선은 무단 접근으로부터 보호됩니다. 회선의 무결성을 침해하지 않고 이러한 통신 회선에 연결하는 것은 불가능합니다. 광섬유를 통한 신호 전송은 1975년 처음 이루어졌습니다. 현재는 수천 킬로미터에 달하는 장거리 광통신 시스템이 급속히 발전하고 있습니다. 대서양 횡단 통신선 미국-유럽, 태평양 노선 미국-하와이 제도-일본이 성공적으로 운영되고 있습니다. 글로벌 광섬유 통신 회선 일본-싱가포르-인도-사우디아라비아-이집트-이탈리아 건설을 완료하기 위한 작업이 진행 중입니다. 러시아에서는 TransTeleCom이 36,000km가 넘는 길이의 광섬유 통신 네트워크를 구축했습니다. 위성 통신 채널에 의해 복제됩니다. 사기꾼에서. 2001 통합 백본 디지털 통신 네트워크가 만들어졌습니다. 인구의 85~90%가 살고 있는 러시아의 89개 지역 중 56개 지역에서 장거리 및 국제 전화 서비스, 인터넷, 케이블 TV를 제공합니다.

백과사전 "기술". -M.: 로즈만. 2006 .

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광섬유 통신 시스템- - [E.S. Alekseev, A.A. 컴퓨터 시스템 공학에 관한 영어-러시아어 설명 사전. Moscow 1993] 광섬유 통신 시스템 광섬유 매체를 통해 변조되거나 변조되지 않은 광 에너지의 전송, ... ...

RD 45.047-99: 러시아 VSS의 백본 및 구역 내 기본 네트워크에 있는 광섬유 전송 라인입니다. 기술 운영. 기술 자료 안내- 용어 RD 45.047 99: 러시아 VSS의 백본 및 구역 내 기본 네트워크의 광섬유 전송 라인. 기술 운영. 기술 자료 안내: 3.1.18 "긴급" 품질 매개변수가 한계를 초과했습니다... ... 규범 및 기술 문서 용어에 대한 사전 참고서

광섬유 케이블- 하나 이상의 광섬유를 포함하고 데이터 전송을 위한 케이블입니다. 광섬유 케이블 [Luginsky Ya. N. et al. 영어-러시아어 전기 공학 사전 및... ... 기술 번역가 가이드

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전선, 케이블, 광섬유 회선을 통해 또는 가이드 라인을 전혀 사용하지 않고 전송되는 전기 신호의 형태로 한 장소에서 다른 장소로 정보를 전송하는 기술입니다. 전선을 통한 방향성 전송은 일반적으로 하나의 전선에서 수행됩니다... ... 콜리어의 백과사전

서적

• 광섬유 통신 회선 및 외부 영향으로부터의 보호, Sokolov S.. 광섬유의 물리적 기초, 구조 및 응용, 광 신호 전송의 원리 및 기술, 광섬유의 구성 및 작동에 대한 기본 정보가 제공됩니다.

광섬유 통신 회선이 무엇인지 아직 모든 사람이 아는 것은 아닙니다. 광통신 회선에서 광 신호는 섬유 내에서 전송됩니다. 광섬유 통신 시스템은 두 지점 간에 정보를 전송하기 위한 연결을 제공합니다.

이러한 구성 요소는 간단한 단일 채널 시스템으로 시작하여 모든 광섬유의 기초를 형성합니다. 그러나 전문 장비와 https://kabelnieseti.ru/services/volokonno-opticheskie-linii-svyazi/의 여러 인증서를 보유한 전문 회사의 전문가가 전문적으로 설치하고 설치하는 더 복잡한 시스템도 있습니다. 전송되는 정보는 (대부분의 경우) 디지털이므로 광섬유 시스템이 매우 다양하고 고조파 왜곡에 상대적으로 둔감합니다. 광섬유 통신 회선이 무엇인지 이해하기 위해 기본 개념을 살펴 보겠습니다.

다양한 변조 형식, 즉 정보를 인코딩하는 방법이 다릅니다. 예를 들어, 간단한 NRZ(Non-Return-to-0) 형식은 인접 비트 사이에 공백 없이 높거나 낮은 광 전력 신호를 전송하고 추가 동기화 수단을 사용하여 연속적인 비트를 전송합니다. 이와 대조적으로 RZ(Return-Zero) 형식은 각 비트 후에 휴지 상태로 돌아가서 쉽게 자체 동기화되지만 동일한 데이터 속도에 대해 더 높은 광 전송 대역폭이 필요합니다.

변조 효율성과 관련된 하드웨어 세부 정보 및 광 처리량 외에도 전송 형식은 대체 잡음 및 누화에 대한 민감도 측면에서도 다양합니다.

FOCL 신호 송신기

송신기는 전자 입력 신호를 변조된 광선으로 변환합니다. 정보는 예를 들어 다음을 통해 인코딩될 수 있습니다.

• 광 출력 (강도),
• 광학상,
• 양극화;

강도 변조가 가장 일반적인 옵션입니다. 광파장은 일반적으로 소위 통신 창 중 하나에서 형성됩니다. 일반적인 송신기는 DML 전류(= 직접 변조 레이저) 또는 외부 광 변조기에 의해 직접 변조될 수 있는 단일 모드 레이저 다이오드(일반적으로 VCSEL 또는 DFB)를 기반으로 합니다.

직접 변조는 더 간단한 옵션이며 최대 10Gbps 이상의 신호 속도에서 작동할 수 있습니다. 그러나 레이저 다이오드의 캐리어 밀도는 다양하고 특정 순간 주파수로 조정되어 신호가 주파수 변조의 형태로 왜곡됩니다. 이는 장거리로 전송될 때 신호가 색분산 효과에 더 민감하게 만듭니다. 따라서 외부 변조는 일반적으로 고속 데이터 전송(예: 10~40Gbit/s)과 긴 전송 거리(수 킬로미터)를 결합하는 데 선호됩니다. 레이저는 연속적으로 작동할 수 있으며 신호 왜곡은 최소한으로 유지됩니다.

1채널 시스템에서 더 빠른 속도의 신호 전달을 달성하기 위해 4개의 40Gbit/s 채널이 있는 시스템에서 시분할 다중화를 사용할 수 있습니다. 각 채널은 시간 인터리브 방식으로 사용되어 총 160Gbit/s의 속도를 달성합니다. . 그러나 이것들은 미래의 기술입니다. 0으로 복귀 형식으로 고속 데이터 전송을 달성하려면 강도 변조기와 결합하여 펄스 소스(예: 레이저 방출 솔리톤 펄스)를 사용하는 것이 유리할 수 있습니다. 이는 변조기의 투과율이 펄스 사이에서 변화함에 따라 변조기의 대역폭 요구 사항을 줄여줍니다.

고속 데이터 전송을 얻으려면 송신기가 여러 가지 요구 사항을 충족해야 합니다. 높은 소광비, 낮은 타이밍 지터, 낮은 강도의 노이즈 및 정밀하게 제어되는 클록 주파수를 달성하는 것이 중요합니다. 물론 데이터 송신기는 최소한의 운영자 개입으로 안정적이고 안정적으로 작동해야 합니다.

광섬유

단일 모드 광섬유는 중장거리 전송에 사용되지만 시스템은 단거리용 다중 모드 광섬유와 함께 사용할 수도 있습니다. 후자의 경우 모드 간 분산으로 인해 전송 범위나 속도가 제한될 수 있습니다. 소위 전이중 채널은 양방향으로 데이터를 전송하기 위한 연결을 제공합니다.

광대역 파이버 채널에는 전력 수준이 너무 낮은 수준으로 떨어지는 것을 방지하기 위해 특정 지점에 증폭기가 있는 파이버(집중 증폭기)가 포함될 수 있습니다. 대안으로, 추가적인 고전력 펌프 빔(일반적으로 수신기 측)을 주입하여 송신 광섬유 자체에서 구현되는 분산 증폭기를 사용할 수 있습니다.

분산 보상(섬유 색분산 효과 상쇄)과 신호 재생성을 사용할 수 있습니다. 후자는 전력 레벨뿐만 아니라 신호 품질(예: 펄스 지속 시간 및 시간)도 복원됨을 의미합니다. 이는 광 신호 자체를 처리하거나 신호를 전자적으로 감지하고 일부 광 신호 처리를 적용한 후 이를 재전송함으로써 달성할 수 있습니다. 이것이 광섬유 통신 회선 작동의 기본 원리입니다.

광섬유 수신기란 무엇입니까?

수신기에는 약한 신호를 증폭하고 디지털 데이터를 추출하는 데 적합한 고속 광검출기(일반적으로 포토다이오드)와 적합한 고속 전자 장치가 포함되어 있습니다. Avalanche 포토다이오드는 특히 높은 감도를 위해 사용될 수 있습니다. 수신기의 감도는 일반적으로 전자에서 발생하는 잡음에 의해 제한됩니다. 그러나 광 신호 자체에는 예를 들어 증폭기에서 발생하는 광 노이즈가 수반된다는 점에 유의해야 합니다. 이러한 광 잡음은 특수 수신기 설계로 제거할 수 없는 한계를 초래합니다.

국내 최초의 광섬유 통신 회선은 1986년 Oktyabrskaya 철도에 건설되었습니다. 정보를 전송하기 위해 0.50 마이크론 길이의 광파가 사용됩니다. 1.3μm; 1.55미크론(μm - 마이크로미터).

파장에 대한 감쇠의 의존성:

투명도 창에서 특정 감쇠는 0.1dB/km 정도의 미미한 값으로 떨어집니다. 이 값은 구리 연결선보다 몇 배나 낮습니다. 따라서 광섬유 통신선의 주요 장점 중 하나는 재생 구간의 길이, 즉 증폭 스테이션 간의 거리가 길다는 것입니다.

AC - 통신 장비;

E/O - 전자-광 변환기;

O/E - 광전자 변환기;

Rg - 재생기;

OV - 광섬유.

LED 및 포토다이오드, 반도체 레이저 및 기타 광 방출기와 수신기는 전자-광 변환기로 사용됩니다. 메이저(maser)라고 불리는 반도체 광 증폭기는 재생기 역할을 합니다. 재생 구간의 길이는 10~100km가 될 수 있으며 이는 광섬유 라인의 중요한 장점입니다.

광섬유(OF) 및 그 유형

패션또는 광섬유를 따라 전파되는 신호는 공간적 특성을 갖는 광섬유 내 신호의 기하학적 경로입니다.

모든 광섬유에는 코어와 클래딩이 있으며, 코어의 광학 밀도는 클래딩의 광학 밀도보다 낮습니다.

O - 껍질; C - 코어; D - 쉘 직경; d - 코어 직경.

계단형 광섬유의 특징은 클래딩 직경이 수백 미크론(100 미크론)이고 코어 직경이 수십 미크론(10 미크론)입니다. 모드 수(M)는 수천 단위일 수 있습니다.

이러한 유형의 광섬유는 상대적으로 높은 감쇠, 높은 신호 분산 및 낮은 처리량을 특징으로 하며 주로 0.5μm 파장에서 사용됩니다.

경사형 광섬유의 특징은 클래딩 직경이 수백 마이크론(D = 100 마이크론)이고 코어 직경이 (d = 5 - 10 마이크론)입니다. 모드 수(M)는 10~100개입니다.

모드 수를 줄임으로써 주파수 분산이 감소하고 처리량이 증가하며 신호 감쇠가 감소합니다. 이 유형의 광섬유는 1.3 마이크론과 1.55 마이크론의 파장에서 사용됩니다.

단일 모드 광섬유의 특성: 클래딩 직경은 약 수백 마이크론(D = 100 마이크론), 코어 직경(d = n 1 마이크론)입니다. 모드 수(M)는 여러 단위입니다.

단일 모드 광섬유는 1.55미크론의 파장에서 작동하며 주파수 분산이 가장 낮고 감쇠도 가장 낮으며 전송 대역폭(대역폭)이 가장 큽니다. 이 유형의 광섬유는 다른 모든 광섬유 중에서 가장 현대적인 것으로 간주됩니다.

광섬유 케이블(FOC) 설계 및 설치

1 - 폴리에틸렌으로 만든 보호 쉘;

2 - 강철 케이블, 하중 지지 부분 역할을 합니다.

3 - 개별 광섬유 그룹, 일반적으로 4, 6, 8, 12;

보호 쉘 내부와 광섬유 사이에는 젤이 있습니다. 이는 두꺼운 사워 크림의 일관성을 지닌 특별히 얼지 않고 두꺼워지지 않는 덩어리로 광섬유 케이블이 손상되지 않도록 보호합니다. 변형되었습니다. 시스템 작동 중에 케이블의 광섬유 일부는 예비로 남아 있으며 향후 광섬유에 장애가 발생할 경우 사용됩니다.

각 광섬유는 수백 메가비트, 심지어 초당 기가비트 단위까지 전송할 수 있습니다. 광섬유 케이블의 총 대역폭은 매우 높으며 일반적으로 실제 실제 요구 사항을 초과합니다.

광섬유 케이블의 주요 매개변수:

• 광섬유 수 - N;
• 특정 감쇠(dB/km);
• 최대 허용 인장력 - P(N/m);
• 작동 온도 범위: 유럽, 미국, 일본 - (-50 o C - +50 o C), 러시아 (-60 o C - +50 o C)
• 최소 굽힘 반경

광섬유 케이블 배치 방법

1. 광섬유 케이블은 토양의 결빙 깊이(시베리아 > 2m)를 초과하는 깊이의 흙 도랑에 놓여 있습니다.

2. 광섬유 케이블은 전력선(전력선)과 함께 배치됩니다.

이 경우 접지 케이블은 광섬유 케이블로 교체되며 정보 전송과 접지 역할이라는 두 가지 기능을 동시에 수행합니다.

철도운송에서는 기존 전력선을 이용하여 부설하는 2차 방식이 주로 사용된다.

광섬유인가요? FOCL(Research Institute of Communications) - 광학(광) 범위의 정보를 전송하도록 설계된 광섬유 케이블 기반 시스템입니다. GOST 26599-85에 따라 FOCL이라는 용어는 FOLP(광섬유 전송선)로 대체되었지만 일상적인 실제 사용에서는 FOCL이라는 용어가 여전히 사용되므로 이 기사에서는 이를 고수하겠습니다.

모든 케이블 시스템에 비해 FOCL 통신 회선(올바르게 설치된 경우)은 매우 높은 신뢰성, 우수한 통신 품질, 넓은 대역폭, 증폭 없이 훨씬 더 긴 길이, 전자기 간섭에 대한 거의 100% 면역으로 구별됩니다. 시스템은 기반 광섬유 기술– 빛은 정보 매체로 사용되며 전송되는 정보 유형(아날로그 또는 디지털)은 중요하지 않습니다. 이 작품은 주로 적외선을 사용하며, 전송 매체는 유리섬유입니다.

광섬유 통신 회선의 범위

광섬유 케이블은 40년 이상 동안 통신 및 정보 전송을 제공하는 데 사용되었지만 가격이 비싸기 때문에 비교적 최근에 널리 사용되었습니다. 기술의 발전으로 생산이 더욱 경제적으로 이루어지고 케이블 비용이 더욱 저렴해졌으며, 다른 재료에 비해 기술적 특성과 장점이 발생하는 모든 비용을 신속하게 지불할 수 있게 되었습니다.

현재 한 시설에서 복잡한 저전류 시스템(컴퓨터 네트워크, 접근 제어 시스템, 비디오 감시, 보안 및 화재 경보, 경계 보안, 텔레비전 등)을 동시에 사용하는 경우 광섬유를 사용하지 않고는 불가능합니다. -광통신 회선. 광섬유 케이블을 사용해야만 이러한 모든 시스템을 동시에 사용할 수 있으며 정확하고 안정적인 작동과 해당 기능의 성능이 보장됩니다.

FOCL은 특히 다층 건물, 장기 건물 및 객체 그룹을 결합할 때 개발 및 설치의 기본 시스템으로 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 광섬유 케이블만이 적절한 정보 전송량과 속도를 제공할 수 있습니다. 세 가지 하위 시스템은 모두 광섬유를 기반으로 구현될 수 있습니다. 내부 트렁크의 하위 시스템에서는 광 케이블이 연선 케이블과 동일하게 자주 사용되며 외부 트렁크의 하위 시스템에서는 지배적인 역할을 합니다. 외부(실외 케이블) 및 내부(실내 케이블)용 광섬유 케이블과 수평 배선 통신, 개별 작업장 장비 및 건물 연결용 연결 코드가 있습니다.

상대적으로 높은 비용에도 불구하고 광섬유의 사용이 점점 더 정당해지고 널리 사용되고 있습니다.

장점 광섬유 통신 회선(FOCL)) 전통적인 "금속" 전송 이전에는 다음을 의미합니다.

• 넓은 대역폭;
• 미미한 신호 감쇠(예: 10MHz 신호의 경우 RG6 동축 케이블의 경우 30dB/km에 비해 1.5dB/km)입니다.
• 광섬유는 유전체이고 라인의 전송 끝과 수신 끝 사이에 전기적(갈바닉) 절연을 생성하므로 "접지 루프"의 가능성은 제외됩니다.
• 광학 환경의 높은 신뢰성: 광섬유는 산화되지 않고 젖지 않으며 전자기 영향을 받지 않습니다.
• 신호 캐리어는 가볍고 광섬유 케이블 내부에 완전히 남아 있기 때문에 인접한 케이블이나 다른 광섬유 케이블에 간섭을 일으키지 않습니다.
• 유리 섬유는 케이블이 어떤 전원 공급 장치(110V, 240V, 10,000V AC) 근처에 있거나 메가와트 송신기에 매우 가까운지에 관계없이 외부 신호 및 전자기 간섭(EMI)에 전혀 영향을 받지 않습니다. 케이블에서 1cm 떨어진 곳에 번개가 쳐도 간섭이 발생하지 않으며 시스템 작동에 영향을 미치지 않습니다.
• 정보 보안 - 정보는 "지점 간" 광섬유를 통해 전송되며 전송 회선에 물리적인 간섭을 통해서만 도청되거나 변경될 수 있습니다.
• 광섬유 케이블은 더 가볍고 작습니다. 동일한 직경의 전기 케이블보다 설치가 더 편리하고 쉽습니다.
• 신호 품질을 손상시키지 않고 케이블 분기를 만드는 것은 불가능합니다. 시스템에 대한 모든 변조는 라인 수신 측에서 즉시 감지됩니다. 이는 보안 및 비디오 감시 시스템에 특히 중요합니다.
• 물리적, 화학적 매개변수 변경 시 화재 및 폭발 안전

• 케이블 비용은 매일 감소하고 있으며 품질과 기능은 저 전류 광섬유 라인 구축 비용보다 우세하기 시작했습니다.

어떤 시스템과 마찬가지로 이상적이고 완벽한 솔루션은 없습니다. 광섬유 통신 회선에는 다음과 같은 단점이 있습니다.

• 유리섬유의 취약성 - 케이블을 강하게 구부리면 미세균열이 발생하여 섬유가 끊어지거나 흐려질 수 있습니다. 이러한 위험을 제거하고 최소화하기 위해 케이블 강화 구조와 브레이드가 사용됩니다. 케이블을 설치할 때 제조업체의 권장 사항(특히 최소 허용 굽힘 반경이 표준화된 경우)을 따라야 합니다.
• 파열 시 연결이 복잡하기 때문에 특별한 도구와 수행자의 자격이 필요합니다.
• 광섬유 자체와 광섬유 링크 구성 요소의 복잡한 제조 기술;
• 신호 변환의 복잡성(인터페이스 장비에서)
• 광단말 장비의 상대적으로 높은 비용. 그러나 장비는 절대적으로 비쌉니다. 광섬유 회선의 가격 대비 대역폭 비율은 다른 시스템보다 좋습니다.
• 방사선 노출로 인한 섬유의 헤이즈(단, 방사선 저항성이 높은 도핑된 섬유도 있음).

광섬유 통신 시스템을 설치하려면 계약자의 적절한 수준의 자격이 필요합니다. 케이블 종단 작업은 다른 전송 매체와 달리 특별한 도구, 특별한 정밀도 및 기술을 사용하여 수행되기 때문입니다. 라우팅 및 신호 전환 설정에는 특별한 자격과 기술이 필요하므로 이 분야에서 비용을 절약하고 전문가에 대한 초과 지불을 두려워해서는 안 됩니다. 시스템 중단을 제거하고 잘못된 케이블 설치로 인해 더 많은 비용이 발생합니다.

광섬유 케이블의 작동 원리.

작동의 물리적 원리는 말할 것도 없고 빛을 사용하여 정보를 전송한다는 아이디어 자체도 대부분의 일반 사람들에게는 완전히 명확하지 않습니다. 우리는 이 주제에 대해 깊이 다루지는 않을 것이지만, 광섬유의 기본 작용 메커니즘을 설명하고 그러한 고성능 지표를 정당화하려고 노력할 것입니다.

광섬유의 개념은 빛의 반사와 굴절의 기본 법칙에 의존합니다. 설계 덕분에 유리 섬유는 라이트 가이드 내부에 광선을 담아 수 킬로미터에 걸쳐 신호를 전송할 때 광선이 "벽을 통과"하는 것을 방지할 수 있습니다. 또한 빛의 속도가 더 빠르다는 것은 비밀이 아닙니다.

광섬유는 전반사가 발생하는 최대 입사각에서의 굴절 효과를 기반으로 합니다. 이 현상은 광선이 밀도가 높은 매질을 떠나 특정 각도에서 밀도가 낮은 매질로 들어갈 때 발생합니다. 예를 들어, 전혀 움직이지 않는 물 표면을 상상해 봅시다. 관찰자는 물 아래에서 바라보며 시야각을 바꿉니다. 특정 지점에서 시야각은 관찰자가 물 표면 위에 있는 물체를 볼 수 없게 됩니다. 이 각도를 전반사각이라고 합니다. 이 각도에서 관찰자는 물속에 있는 물체만 볼 수 있으며 마치 거울을 보는 것처럼 보입니다.

광섬유 케이블의 내부 코어는 피복보다 굴절률이 더 높으며 전반사 효과가 발생합니다. 이러한 이유로 내부 핵을 통과하는 빛의 광선은 한계를 넘을 수 없습니다.

광섬유 케이블에는 여러 유형이 있습니다.

• 계단식 프로파일 - 일반적이고 가장 저렴한 옵션을 사용하면 광 분포가 "단계"로 발생하고 광선 궤적의 길이가 다르기 때문에 입력 펄스가 변형됩니다.
• 부드러운 "다중 모드" 프로필을 사용하면 광선이 "파동"에서 거의 동일한 속도로 전파되고 경로 길이가 균형을 이루므로 펄스 특성이 향상됩니다.
• 단일 모드 유리 섬유 - 가장 비싼 옵션으로 빔을 직선으로 늘릴 수 있으며 펄스 전송 특성이 거의 완벽해집니다.

광섬유 케이블은 여전히 ​​다른 재료보다 비싸고 설치 및 종단이 더 복잡하며 자격을 갖춘 수행자가 필요하지만 정보 전송의 미래는 의심할 여지 없이 이러한 기술의 개발에 달려 있으며 이 프로세스는 되돌릴 수 없습니다.

광섬유 라인에는 능동 및 수동 구성 요소가 포함됩니다. 광섬유 케이블의 전송 끝에는 LED 또는 레이저 다이오드가 있으며, 이들의 방사는 전송 신호에 의해 변조됩니다. 비디오 감시와 관련하여 이는 디지털 신호 전송을 위한 비디오 신호가 되며 논리는 유지됩니다. 전송 중에 적외선 다이오드는 신호 변화에 따라 밝기가 변조되고 진동합니다. 광신호를 수신하여 전기 신호로 변환하기 위해 일반적으로 광검출기가 수신단에 위치합니다.

활성 구성 요소에는 멀티플렉서, 재생기, 증폭기, 레이저, 포토다이오드 및 변조기가 포함됩니다.

멀티플렉서– 여러 신호를 하나로 결합하므로 단일 광섬유 케이블을 사용하여 여러 실시간 신호를 동시에 전송할 수 있습니다. 이러한 장치는 케이블 수가 부족하거나 제한된 시스템에 필수적입니다.

멀티플렉서에는 여러 유형이 있으며 기술적 특성, 기능 및 응용 분야가 다릅니다.

• 스펙트럼 분할(WDM) - 하나의 케이블을 통해 서로 다른 파장에서 작동하는 하나 이상의 소스로부터 광 신호를 전송하는 가장 간단하고 저렴한 장치입니다.
• 주파수 변조 및 주파수 다중화(FM-FDM) - 잡음과 왜곡에 매우 강하고 우수한 특성과 중간 정도의 복잡성을 지닌 회로를 갖춘 장치에는 비디오 감시에 최적인 4.8 및 16개 채널이 있습니다.
• 부분적으로 억제된 측파대를 사용한 진폭 변조(AVSB-FDM) – 고품질 광전자공학을 사용하면 최대 80개 채널을 전송할 수 있습니다. 이는 가입자 TV에 최적이지만 비디오 감시에는 비용이 많이 듭니다.
• 펄스 코드 변조(PCM - FDM) - 디지털 비디오 및 비디오 감시 배포에 사용되는 완전 디지털의 값비싼 장치입니다.

실제로는 이러한 방법을 조합하여 사용하는 경우가 많습니다. 재생기는 광섬유를 따라 전파되면서 왜곡되는 광 펄스의 모양을 복원하는 장치입니다. 재생기는 순전히 광학적이거나 전기적일 수 있으며, 이는 광학 신호를 전기 신호로 변환하고 복원한 다음 다시 광학으로 변환합니다.

증폭기- 신호 전력을 필요한 전압 수준으로 증폭하고, 광학적 및 전기적일 수 있으며, 광학-전자 및 전자-광 신호 변환을 수행합니다.

LED 및 레이저- 단색 간섭성 광 방사원(케이블용 조명). 직접 변조 시스템의 경우 전기 신호를 광학 신호로 변환하는 변조기의 기능을 동시에 수행합니다.

광검출기(포토다이오드)는 광섬유 케이블의 반대쪽 끝에서 신호를 받아 광전자 신호 변환을 수행하는 장치입니다.

변조기- 전기 신호의 법칙에 따라 정보를 전달하는 광파를 변조하는 장치. 대부분의 시스템에서 이 기능은 레이저에 의해 수행되지만 간접 변조 시스템에서는 이 목적을 위해 별도의 장치가 사용됩니다.

광섬유 통신 회선의 수동 구성 요소는 다음과 같습니다.

광섬유 케이블 – 신호를 전송하는 매개체 역할을 합니다. 케이블의 외부 피복은 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 테프론 및 기타 재료 등 다양한 재료로 만들 수 있습니다. 광케이블에는 다양한 유형의 외장과 특정 보호층(예: 설치류로부터 보호하기 위한 작은 유리 바늘)이 있을 수 있습니다. 설계상 다음과 같습니다.

광커플링- 두 개 이상의 광케이블을 연결하는 데 사용되는 장치입니다.

광학 크로스- 광케이블을 종단하고 활성 장비를 연결하도록 설계된 장치입니다.

스파이크– 영구 또는 반영구적 광섬유 접합을 위해 설계되었습니다.

커넥터– 케이블을 다시 연결하거나 분리하는 경우

커플러– 여러 광섬유의 광 출력을 하나로 분배하는 장치

스위치– 수동 또는 전자 제어에 따라 광신호를 재분배하는 장치

광섬유 통신 회선 설치, 특징 및 절차.

유리섬유는 매우 강하지만 부서지기 쉬운 소재이지만, 보호 쉘 덕분에 거의 전기처럼 취급할 수 있습니다. 그러나 케이블을 설치할 때 다음 제조업체의 요구 사항을 준수해야 합니다.

• 뉴턴(약 1000N 또는 1kN)으로 표시되는 "최대 신장" 및 "최대 파단력". 광케이블에서 대부분의 응력은 강도 구조(강화 플라스틱, 강철, Kevlar 또는 이들의 조합)에 위치합니다. 각 유형의 구조에는 고유한 특성과 보호 수준이 있습니다. 장력이 지정된 수준을 초과하면 광섬유가 손상될 수 있습니다.
• "최소 굴곡 반경" – 굴곡을 더 부드럽게 만들고 날카로운 굴곡을 피하십시오.
• "기계적 강도"는 N/m(뉴턴/미터)로 표시됩니다 - 물리적 응력으로부터 케이블을 보호합니다(차량에 의해 밟히거나 넘어질 수도 있습니다. 특히 교차점과 연결부를 안전하게 보호해야 합니다. , 접촉 면적이 작기 때문에 부하가 크게 증가합니다.

광케이블은 일반적으로 내구성이 뛰어난 플라스틱 보호층이 있는 나무 드럼이나 둘레에 나무 스트립으로 감겨 공급됩니다. 케이블의 바깥층은 가장 취약하므로 설치 시 드럼의 무게를 기억하고 충격과 낙하로부터 보호하며 보관 시 안전조치를 취하는 것이 필요합니다. 드럼은 수평으로 보관하는 것이 가장 좋지만 수직으로 놓을 경우 가장자리(테두리)가 닿아야 합니다.

광섬유 케이블 설치 절차 및 특징:

1. 설치하기 전에 케이블 드럼에 손상, 찌그러짐, 긁힘이 없는지 검사해야 합니다. 의심스러운 점이 있으면 후속 세부 조사 또는 거부를 위해 케이블을 즉시 따로 보관하는 것이 좋습니다. 짧은 조각(2km 미만)은 손전등을 사용하여 섬유 연속성을 확인할 수 있습니다. 적외선 전송용 광섬유 케이블은 일반 빛도 전송합니다.
2. 다음으로 경로에 잠재적인 문제(예: 날카로운 모서리, 막힌 케이블 채널 등)가 있는지 조사하고, 있는 경우 경로를 변경하여 위험을 최소화합니다.
3. 앰프의 연결 지점과 연결 지점이 접근 가능하지만 불리한 요인, 장소로부터 보호되는 방식으로 경로를 따라 케이블을 배포하십시오. 향후 연결 시 충분한 케이블 여유 공간을 확보하는 것이 중요합니다. 열린 케이블 끝은 방수 캡으로 보호해야 합니다. 파이프는 굽힘 응력과 지나가는 차량으로 인한 손상을 최소화하는 데 사용됩니다. 케이블의 일부는 케이블 라인의 양쪽 끝에 남습니다. 길이는 계획된 구성에 따라 다릅니다.
4. 케이블을 지하에 매설할 때 이종 백필 재료와의 접촉, 트렌치 불균일 등 국부적 부하 지점의 손상으로부터 추가로 보호됩니다. 이를 위해 트렌치의 케이블은 50-150cm의 모래 층 위에 놓여지고 같은 층의 50-150cm의 모래 층으로 덮여 있어야합니다. 케이블이 손상될 수 있으므로 제거해야 합니다. 케이블 손상은 즉시 발생하거나 작동 중에(케이블을 다시 채운 후) 발생할 수 있습니다. 예를 들어 제거되지 않은 돌이 케이블을 점차적으로 밀어낼 수 있습니다. 진단 작업, 이미 매설된 케이블의 위반 사항 검색 및 제거 작업은 설치 중 예방 조치를 준수하고 정확성을 높이는 것보다 훨씬 더 많은 비용이 듭니다. 트렌치의 깊이는 토양 유형과 예상되는 표면 하중에 따라 다릅니다. 단단한 암석에서는 깊이가 30cm, 부드러운 암석이나 도로 아래에서는 1m입니다. 권장 깊이는 40~60cm, 모래층 두께는 10~30cm입니다.
5. 가장 일반적인 방법은 케이블을 드럼에서 직접 트렌치나 트레이에 배치하는 것입니다. 매우 긴 라인을 설치할 때 드럼은 차량에 배치되며 기계가 움직일 때 케이블이 제자리에 놓이고 서두를 필요가 없으며 드럼 풀기 속도와 순서가 수동으로 조정됩니다.
6. 케이블을 트레이에 놓을 때 가장 중요한 것은 임계 굽힘 반경과 기계적 부하를 초과하지 않는 것입니다. 케이블은 집중된 하중 지점을 생성하지 않고 동일한 평면에 배치해야 하며 경로의 다른 케이블 및 경로와의 날카로운 각도, 압력 및 교차를 피하고 케이블을 구부리지 않아야 합니다.
7. 도관을 통해 광섬유 케이블을 당기는 것은 기존 케이블을 당기는 것과 유사하지만 과도한 물리적 힘을 사용하거나 제조업체 사양을 위반하지 마십시오. 스테이플 클램프를 사용할 때 하중이 케이블의 외부 피복에 떨어지지 않고 전원 구조에 떨어져야 한다는 점을 기억하십시오. 마찰을 줄이려면 활석이나 폴리스티렌 과립을 사용할 수 있습니다. 다른 윤활제를 사용하려면 제조업체에 문의하세요.
8. 케이블에 이미 엔드 씰이 있는 경우 케이블을 설치할 때 커넥터가 손상되거나 오염되거나 연결 영역에 과도한 하중이 가해지지 않도록 특히 주의해야 합니다.
9. 설치 후에는 트레이의 케이블이 나일론 끈으로 고정되어 미끄러지거나 처지지 않아야 합니다. 표면 특성상 특수 케이블 고정 장치를 사용할 수 없는 경우 클램프를 사용해도 되지만 케이블이 손상되지 않도록 각별히 주의해야 합니다. 플라스틱 보호층이 있는 클램프를 사용하는 것이 좋습니다. 각 케이블마다 별도의 클램프를 사용해야 하며 어떤 경우에도 여러 케이블을 함께 묶어서는 안 됩니다. 케이블에 장력을 가하는 것보다 케이블 부착 끝점 사이에 약간의 여유를 두는 것이 좋습니다. 그렇지 않으면 온도 변화와 진동에 잘 반응하지 않습니다.
10. 설치 중에 광섬유가 손상된 경우 해당 영역을 표시하고 후속 접속을 위해 충분한 케이블 공급량을 남겨 두십시오.

원칙적으로 광섬유 케이블을 설치하는 것은 일반 케이블을 설치하는 것과 크게 다르지 않습니다. 표시된 모든 권장 사항을 따르면 설치 및 작동 중에 문제가 없으며 시스템이 오랫동안 효율적이고 안정적으로 작동할 것입니다.

광섬유 라인 배치를 위한 일반적인 솔루션의 예

임무는 생산 건물과 관리 건물의 두 건물 사이에 광섬유 통신 시스템을 구성하는 것입니다. 건물 사이의 거리는 500m입니다.

설명 및 의견:

1. 경로의 총 길이는 다음을 포함하여 500m입니다.
   • 울타리에서 생산 건물과 관리 건물까지 각각 100m(총 200m)입니다.
   • 건물 사이의 울타리를 따라 300m.
2. 케이블 설치는 다음을 포함하여 개방형 방식으로 수행됩니다.
   • 광섬유 라인 설치에 특화된 재료를 사용하여 건물에서 울타리 (200m)까지 항공 (운송);
   • 철근 콘크리트 슬라브로 만든 울타리를 따라 건물 사이(300m)에서 케이블은 금속 클립을 사용하여 울타리 중앙에 고정됩니다.
3. 광섬유 통신 회선을 구성하기 위해 특수한 자립형(내장 케이블) 외장 케이블이 사용됩니다.

광섬유 라인은 광학 범위에서 정보를 전송하도록 설계된 라인이라고 합니다. 소련 정보국에 따르면 80년대 말 광섬유 회선 사용 증가율은 40%였다. 연합 전문가들은 일부 국가들이 구리 코어를 완전히 포기할 것이라고 가정했습니다. 회의에서는 12차 5개년 계획의 통신 회선 용량을 25% 늘리기로 결정했습니다. 역시 광섬유 개발을 위해 설계된 13번째 기술은 소련이 붕괴되고 최초의 이동 통신 사업자가 등장했습니다. 그런데, 자격을 갖춘 인력에 대한 수요 증가에 대한 전문가들의 예측은 실패했습니다...

동작 원리

고주파 신호의 인기가 급상승하는 이유는 무엇입니까? 현대 교과서에는 신호 재생성 필요성 감소, 비용 감소 및 채널 용량 증가가 언급되어 있습니다. 소련 엔지니어들은 구리 케이블, 갑옷, 스크린이 세계 구리 생산량의 50%, 납의 25%를 차지한다는 사실을 다르게 추론했습니다. 충분히 알려지지 않은 사실이 Nikola Tesla의 Wardenclyffe Tower 프로젝트 후원자를 포기한 주된 이유가되었습니다 (이름은 토지를 기증 한 자선가의 성에서 따옴). 한 유명한 세르비아 과학자는 정보와 에너지를 무선으로 전송하기를 원했고, 이로 인해 많은 현지 구리 제련소 소유주들이 겁을 먹었습니다. 80년 후, 상황은 극적으로 변했습니다. 사람들은 비철금속을 절약해야 할 필요성을 깨달았습니다.

섬유를 만드는 데 사용되는 재료는 유리입니다. 상당한 양의 특성 수정 폴리머로 맛을 낸 일반 규산염입니다. 소련 교과서에는 신기술의 인기에 대한 명시된 이유 외에도 다음과 같은 이름이 있습니다.

1. 낮은 신호 감쇠로 인해 재생 필요성이 감소합니다.
2. 스파크가 발생하지 않으므로 화재 안전, 폭발 위험이 없습니다.
3. 단락이 없고 유지 관리 요구 사항이 줄어듭니다.
4. 전자기 간섭에 둔감합니다.
5. 무게가 적고 크기가 상대적으로 작습니다.

처음에는 광섬유 회선이 도시, 교외, 자동 전화 교환 등 대규모 고속도로를 연결하도록 되어 있었습니다. 소련 전문가들은 케이블 혁명을 고체 전자 장치의 출현과 유사하다고 불렀습니다. 기술의 발전으로 누설 전류와 혼선이 없는 네트워크 구축이 가능해졌습니다. 수백 킬로미터 길이의 구간에는 활성 신호 재생 방법이 없습니다. 단일 모드 케이블의 길이는 일반적으로 12km이고 다중 모드 케이블의 길이는 4km입니다. 마지막 마일은 종종 구리로 코팅됩니다. 공급자는 개별 사용자에게 엔드포인트를 제공하는 데 익숙합니다. 고속이 없고, 트랜시버가 저렴하며, 동시에 장치에 전원을 공급할 수 있으며, 선형 모드의 사용이 용이합니다.

송신기

일반적인 빔포머는 고체 레이저를 포함한 반도체 LED입니다. 일반적인 pn 접합에서 방출되는 신호의 스펙트럼 폭은 30-60nm입니다. 최초의 고체 장치의 효율은 간신히 1%에 도달했습니다. 커넥티드 LED의 기본은 인듐-갈륨-비소-인 구조인 경우가 많습니다. 더 낮은 주파수(1.3 µm)에서 방출함으로써 이 장치는 상당한 스펙트럼 분산을 제공합니다. 결과적인 분산으로 인해 비트 전송률(10-100Mbps)이 크게 제한됩니다. 따라서 LED는 로컬 네트워크 리소스(거리 2~3km)를 구축하는 데 적합합니다.

다중화를 통한 주파수 분할은 다중 주파수 다이오드에 의해 수행됩니다. 오늘날 불완전한 반도체 구조는 스펙트럼 특성을 크게 향상시키는 수직 방출 레이저로 적극적으로 대체되고 있습니다. 속도가 증가합니다. 가격은 동일합니다. 유도 방출 기술은 훨씬 더 높은 전력(수백 mW)을 제공합니다. 간섭성 방사는 50%의 단일 모드 라인 효율을 제공합니다. 색분산 효과가 감소하여 더 높은 비트 전송률이 가능해집니다.

전하 재결합 시간이 짧기 때문에 공급 전류의 고주파수로 방사선을 쉽게 변조할 수 있습니다. 수직형 외에도 다음을 사용합니다.

1. 피드백이 있는 레이저.
2. Fabry-Perot 공진기.

장거리 통신 회선의 높은 비트 전송률은 외부 변조기(전기 흡수, Mach-Zehnder 간섭계)를 사용하여 달성됩니다. 외부 시스템을 사용하면 공급 전압의 선형 주파수 변조가 필요하지 않습니다. 개별 신호의 절단 스펙트럼이 더 많이 전송됩니다. 또한 다른 캐리어 코딩 기술도 개발되었습니다.

• 직교 위상 편이 키잉.
• 직교 주파수 분할 다중화.
• 진폭 직교 변조.

절차는 디지털 신호 프로세서에 의해 수행됩니다. 기존 방법은 선형 구성 요소만 보상했습니다. Berenger는 Wien 시리즈로 변조기를 표현했으며, 시간 독립적인 Volterra 시리즈를 모델로 한 DAC 및 증폭기를 표현했습니다. Khana는 추가적으로 다항식 송신기 모델을 사용할 것을 제안합니다. 매번 간접 학습 아키텍처를 사용하여 계열의 계수를 찾습니다. Dutel은 많은 일반적인 변형을 기록했습니다. 위상 상호 상관 및 구적법 필드는 동기화 시스템의 불완전성을 시뮬레이션합니다. 비선형 효과도 같은 방식으로 보상됩니다.

수신기

광검출기는 빛과 전기 사이의 역변환을 수행합니다. 고체 수신기의 대부분은 인듐-갈륨-비소 구조를 사용합니다. 때로는 핀 포토 다이오드, 눈사태가 있습니다. 금속-반도체-금속 구조는 재생기 및 단파 다중화 장치를 내장하는 데 이상적입니다. 광전 변환기는 종종 디지털 신호를 생성하는 트랜스임피던스 증폭기 및 리미터로 보완됩니다. 그런 다음 위상 고정 루프를 사용하여 클럭 복구를 연습합니다.

유리를 통한 빛의 전달: 역사

대류권 통신을 가능하게 하는 굴절 현상은 학생들이 싫어합니다. 복잡한 공식과 흥미롭지 않은 예는 지식에 대한 학생의 사랑을 죽입니다. 라이트 가이드에 대한 아이디어는 1840년대에 탄생했습니다. Daniel Colladon과 Jacques Babinet(파리)는 유혹적이고 시각적인 실험으로 자신의 강의를 꾸미려고 했습니다. 중세 유럽의 교사들은 급여가 낮았기 때문에 돈을 가져오는 학생들이 많이 유입되는 것은 환영할 만한 일처럼 보였습니다. 강사들은 어떤 수단을 써서든 청중을 유인했다. John Tyndall은 12년 후 이 아이디어를 활용하여 훨씬 후에 광학 법칙을 검토하는 책(1870)을 출판했습니다.

• 빛은 공기-물 경계면을 통과하고 수직선에 대한 빔의 굴절이 관찰됩니다. 직교선과 빔의 접촉 각도가 48도를 초과하면 광자는 액체에서 더 이상 빠져나가지 않습니다. 에너지는 완전히 다시 반사됩니다. 극한을 매체의 제한 각도라고 부르자. 물은 48도 27분, 규산염 유리는 38도 41분, 다이아몬드는 23도 42분입니다.

19세기의 탄생으로 길이 1200km의 경전신선 상트페테르부르크-바르샤바가 탄생했습니다. 메시지 운영자에 의한 재생은 40km마다 수행되었습니다. 메시지는 몇 시간 동안 지속되었으며 날씨와 시야가 방해를 받았습니다. 무선 통신의 출현으로 기존 기술이 대체되었습니다. 최초의 광학 라인은 19세기 말로 거슬러 올라갑니다. 의사들은 신제품을 좋아했습니다! 구부러진 유리 섬유를 사용하면 인체의 모든 구멍을 비출 수 있습니다. 역사가들은 사건 전개에 대해 다음과 같은 타임라인을 제시합니다.

Henry Saint-Rene의 아이디어는 텔레비전을 개선하기로 결정한 신세계 정착민(1920년대)에 의해 계속되었습니다. Clarence Hansell, John Logie Baird가 개척자가 되었습니다. 10년 후(1930), 의대생 하인리히 램(Heinrich Lamm)은 유리 가이드를 사용하여 이미지를 전송할 수 있는 가능성을 입증했습니다. 지식을 추구하는 사람은 신체 내부를 조사하기로 결정했습니다. 화질이 좋지 않아 영국 특허를 얻으려는 시도도 실패했다.

섬유의 탄생

독립적으로 네덜란드 과학자 Abraham van Heel, 영국 Harold Hopkins, Narinder Singh Kapani가 섬유를 발명했습니다(1954). 첫 번째의 장점은 굴절률이 낮은(공기에 가까운) 투명한 껍질로 중앙 코어를 덮는 아이디어에 있었습니다. 표면 스크래치로부터의 보호는 전송 품질을 크게 향상시켰습니다(발명자들의 동시대 사람들은 손실이 큰 광섬유 라인을 사용하는 데 주요 장애물이 있음을 확인했습니다). 영국인도 10,000개에 달하는 섬유 다발을 수집하여 75cm 거리에 이미지를 전송하는 등 심각한 공헌을 했습니다. "정적 스캐닝을 사용하는 유연한 섬유경"이라는 메모가 Nature(1954) 저널에 장식되었습니다.

이건 재미 있네! Narinder Singh Kapani는 American Science(1960)의 기사에서 유리섬유라는 용어를 만들었습니다.

1956년에는 새로운 유연한 위내시경이 세상에 등장했습니다. 저자 Basil Hirschowitz, Wilbur Peters, Lawrence Curtiss(미시간 대학교). 신제품의 특징은 섬유의 유리 껍질이었습니다. Elias Snitzer(1961)는 단일 모드 광섬유에 대한 아이디어를 도입했습니다. 너무 얇아서 간섭 무늬의 한 점만 안에 들어갈 수 있습니다. 이 아이디어는 의사들이 (살아있는) 사람의 내부를 검사하는 데 도움이 되었습니다. 손실은 1dB/m이었다. 통신 요구 사항이 훨씬 더 확장되었습니다. 10-20dB/km의 임계값에 도달해야 했습니다.

1964년은 전환점으로 간주됩니다. Kao 박사는 장거리 통신의 이론적 기초를 소개하는 중요한 사양을 발표했습니다. 이 문서는 위의 그림을 광범위하게 활용했습니다. 과학자는 고도로 정제된 유리가 손실을 줄이는 데 도움이 된다는 것을 입증했습니다. 독일 물리학자(1965) Manfred Börner(Telefunken Research Labs, Ulm)는 최초의 작동 가능한 통신 라인을 발표했습니다. NASA는 즉시 신제품을 사용하여 달 이미지를 보냈습니다(개발 내용은 비밀이었습니다). 몇 년 후(1970년), Corning Glass의 직원 3명이(주제의 시작 부분 참조) 산화규소 제련을 위한 기술 사이클을 구현하는 특허를 제출했습니다. 국은 텍스트를 평가하는 데 3년을 보냈습니다. 새로운 코어는 구리 케이블에 비해 채널 용량을 65,000배 늘렸습니다. Kao 박사 팀은 즉시 상당한 거리를 이동하려고 시도했습니다.

이건 재미 있네! 45년 후(2009년), Kao는 노벨 물리학상을 수상했습니다.

미국 방공(NORAD 섹션, 샤이엔 산맥)의 군용 컴퓨터(1975)가 새로운 통신을 받았습니다. 광인터넷은 개인용 컴퓨터 이전에 오래전부터 등장했습니다! 2년 후 시카고 교외의 1.5마일 전화선 테스트에서는 672개의 음성 채널을 성공적으로 전달했습니다. 유리 송풍기는 쉬지 않고 일했습니다. 1980년대 초에 감쇠량이 4dB/km인 섬유가 등장했습니다. 실리콘 산화물은 다른 반도체인 게르마늄으로 대체되었습니다.

생산 라인의 고품질 케이블 생산 속도는 2m/s였습니다. Chemie Thomas Mensah는 특정 한계를 20배로 늘리는 기술을 개발했습니다. 신제품이 마침내 구리 케이블보다 저렴해졌습니다. 위에서 설명한 내용은 다음과 같습니다. 새로운 기술 채택이 급증했습니다. 중계기의 간격은 70-150km였습니다. 에르븀 이온이 도핑된 광섬유 증폭기는 라인 구축 비용을 획기적으로 절감했습니다. 13차 5개년 계획 시대에는 지구에 2,500만 킬로미터의 광섬유 네트워크가 제공되었습니다.

광결정의 발명은 개발의 새로운 원동력이 되었습니다. 2000년에는 최초의 상용 모델이 출시되었습니다. 구조의 주기성은 전력의 상당한 증가를 허용했으며, 섬유 디자인은 주파수를 따르도록 유연하게 조정되었습니다. 2012년 Nippon Telegraph and Telephone Company는 단일 광섬유로 50km 범위에서 1petabit/s의 속도를 달성했습니다.

군사 산업

몬머스 메시지(Monmouth Message)에 실린 미군 군사산업 행진의 역사는 확실하게 알려져 있다. 1958년에 Fort Monmouth(미 육군 신호대 연구소)의 케이블 관리자는 번개와 강수량의 위험성에 대해 보고했습니다. 관계자는 샘 디 비타(Sam Di Vita) 연구원을 방해하며 그에게 녹색 구리를 대체할 물질을 찾아달라고 요청했습니다. 그 대답에는 유리, 섬유, 광 신호를 시도하자는 제안이 포함되어 있었습니다. 그러나 당시 Uncle Sam의 엔지니어들은 문제를 해결할 힘이 없었습니다.

더운 1959년 9월, Di Vita는 Richard Sturzebecher 중위에게 광학 신호를 전송할 수 있는 유리의 공식을 알고 있는지 물었습니다. 응답에는 Alfred University의 샘플인 산화규소에 관한 정보가 포함되어 있습니다. 현미경으로 물질의 굴절률을 측정하는 것은 Richard에게 골치 아픈 일이었습니다. 60~70%의 유리 분말은 복사광을 자유롭게 통과시켜 눈을 자극했습니다. 가장 순수한 유리에 대한 필요성을 염두에 두고 Sturzebecher는 염화규소 IV를 사용하여 현대적인 생산 기술을 연구했습니다. Di Vita는 재료가 적합하다고 판단하여 정부를 Corning 유리 송풍기와의 협상에 맡기기로 결정했습니다.

그 관계자는 근로자들을 잘 알고 있었지만 공장이 정부 계약을 받을 수 있도록 이 문제를 공개하기로 결정했습니다. 1961년에서 1962년 사이에 순수한 산화규소를 사용한다는 아이디어가 연구실로 옮겨졌습니다. 연방 예산은 약 100만 달러에 달했습니다(1963년에서 1970년 사이). 이 프로그램은 구리 케이블을 빠르게 대체하기 시작한 광섬유 케이블 생산을 위한 수십억 달러 산업의 발전과 함께 종료되었습니다(1985). Di Vita는 계속 일하고 산업 컨설팅을 하며 97세(사망 연도 - 2010년)까지 살았습니다.

케이블 유형

케이블은 다음과 같이 구성됩니다.

1. 핵심.
2. 껍데기.
3. 보호 커버.

광섬유는 신호의 전반사를 실현합니다. 처음 두 구성 요소의 재질은 전통적으로 유리입니다. 때때로 그들은 값싼 대체품인 폴리머를 찾습니다. 광케이블은 융합으로 결합됩니다. 코어를 정렬하려면 기술이 필요합니다. 두께가 50미크론 이상인 다중 모드 케이블은 납땜하기가 더 쉽습니다. 두 가지 전역 변형은 모드 수가 다릅니다.

• 멀티모드에는 두꺼운 코어(50미크론 이상)가 장착되어 있습니다.
• 단일 모드는 훨씬 더 얇습니다(10미크론 미만).

역설: 더 작은 케이블이 장거리 통신을 제공합니다. 4코어 대서양 횡단의 비용은 3억 달러입니다. 코어는 내광성 폴리머로 코팅되어 있습니다. New Scientist 잡지(2013)는 사우샘프턴 대학의 과학 그룹의 실험을 발표했는데, 이 실험은 도파관을 사용하여 310미터 범위를 다루었습니다! 수동유전소자는 77.3 Tbit/s의 속도를 보였다. 중공관의 벽은 광결정으로 형성됩니다. 정보 흐름은 빛의 99.7% 속도로 움직였다.

광결정 섬유

새로운 유형의 케이블은 일련의 튜브로 구성되며 둥근 벌집 모양과 유사합니다. 광결정은 천연 진주와 유사하여 굴절률이 다른 주기적인 형태를 형성합니다. 일부 파장은 이러한 튜브 내부에서 감쇠됩니다. 케이블은 통과대역을 보여주며, 브래그 굴절을 겪는 빔은 반사됩니다. 금지 구역이 있기 때문에 일관성 있는 신호가 광 가이드를 따라 이동합니다.

Ye와 Yariv(1978)의 첫 번째 디자인은 서로 다른 재료로 구성된 두 개 이상의 동심원 레이어로 구성됩니다. 디자인은 새로운 종으로 지속적으로 업데이트됩니다. 러셀(1996년, 광결정 섬유라는 용어의 저자)은 2년 후에 세포형 섬유 세트를 도입했으며 코어를 공극으로 대체할 것으로 추측했습니다. 달성된 감쇠는 인상적입니다.

1. 중공 - 1.2dB/km.
2. 솔리드 – 0.37dB/km.

생산 기술은 전통과 유사합니다. 상대적으로 두꺼운 공작물이 점차적으로 당겨집니다. 머리카락의 길이는 수 킬로미터에 달합니다. 재료는 연구 단계를 거치고 있습니다.

주파수

전송 속도와 범위는 분산 효과와 감쇠에 의해 제한됩니다. 연구자들은 단점을 최소화하는 파장을 발견했습니다. 통신에 사용되는 여러 창이 생성되었습니다.

1. O – 1260..1360 nm.
2. E – 1360..1460 nm.
3. S – 1460..1530 nm.
4. C – 1530..1565 nm.
5. L – 1565..1625 nm.
6. U – 1625..1675 nm.

창은 연속적이며 기존 통신 시스템은 동시에 2개 또는 3개로 구성될 수 있습니다. 역사적으로 손실이 엄청나게 높았기 때문에 첫 번째 간격(800-900nm)이 이제 제거되었습니다. Windows O, E는 분산이 없는 것이 특징입니다. S, C가 더 자주 사용되며, 이는 최소 감쇠(최대 전송 범위)의 장점을 보여줍니다.