Co dělá optický kabel?

Kabely z optiCkých vláken Přenášejte informace jako impulsy světla prameny skla nebo plastu. Slouží jako páteř moderních telekomunikací, což umožňuje vysokorychlostní přenos dat na velké vzdálenosti s minimální ztrátou signálu.

Základní funkce

Optika vláknas převádí elektrické signály na světlo pomocí vysílače. Světlo prochází kabelem celkovým vnitřním odrazem a skáká mezi jádrem a opláštěním. V cíli přijímač přeměňuje světlo zpět na elektrické signály.

Klíčové komponenty

• • • • • Jádro: Tenké sklo/plastové střed nesoucí světlo
• Oplášťování: Vnější vrstva odrážející světlo dovnitř
• Potahování vyrovnávací paměti: Ochranná plastová bunda
• Členové síly: Posílení vláken (např. Kevlar)
• Vnější bunda: Exteriér odolný vůči počasí

Technické specifikace

Vlákna s jedním režimem (9 um jádro) nesou infračervené laserové světlo (1310-1550nm) na vzdálenosti přesahující 100 km. Multimodová vlákna (jádro 50-62,5 um) používají zdroje LED světla pro kratší běhy (≤ 2 km).

Porovnání výkonu

Mechanika přenosu signálu

Světelné impulzy udržují integritu signálu prostřednictvím celkové vnitřní odrazy. Výpočet kritického úhlu následuje Snellův zákon: θ _c = Sin ^-1 (n ₂ /n ₁ ), kde n ₁ a n ₂ jsou indexy lomu jádra a opláštění.

Scénáře nasazení

• Podmořské kabely : 400 systémů rozšiřujících 1,3 m km globálně
• Ftth (Vlákno na domov) : Přímé spotřebitelské spojení
• Datová centra : Architektura páteře s odkazy 400 Gbps
• Průmyslový : Automatizace továrních továrny odolné vůči EMI

Omezení a úvahy

Náklady na instalaci přesahují měď o 10-30%. Specializované vybavení potřebné pro sestřih (ztráta 0,1 dB na sestřih). Minimální poloměr ohybu (obvykle 10-20 x průměr kabelu) zabraňuje úniku světla.

Časová osa evoluce

1977: První komerční instalace (Chicago)
1988: Tat-8 Transatlantic Cable (40 000 hovorů současně)
2016: 4 000 km rekord (1 Tbps s jedním kanálem)
2023: Podmořské systémy dosahující 24 Tbps na dvojici vláken

Budoucí vývoj

Multiplexování rozlišení prostoru pomocí vícejádrových vláken (ukázaných 7 jádra). Vlákna s dutým jádrem snižují latenci na 3 μs/km. Integrace s kvantovými kryptografickými sítěmi.

Technický hluboký ponor

Multiplexování vlákniny optických vláken využívá vlnové délky divize (WDM) ke zvýšení kapacity. Hustá WDM (DWDM) podporuje až 160 vlnových délek na vlákno, z nichž každá nesou 100 Gb / s. Regenerace signálu se vyskytuje prostřednictvím zesilovačů vláken dotovaných erbiovým (EDFAS) rozmístěným v intervalech 80-100 km, čímž udržuje optické zesílení bez elektrické konverze. Nelineární účinky, jako je smíchání se čtyřmi vlnami, se stávají významnými při úrovních výkonu přesahující 17 dBm, což vyžaduje návrhy vláken posunutou disperzí. Kompenzace polarizačního režimu Disperze (PMD) je rozhodující pro odkazy nad 40 km pracujících na 100 Gbps.

Materiální věda

Ultraparetní fúzovaný oxid křemičitý (SIO ₂ ) tvoří materiál jádra, s dopingovým dopingem rostoucím indexem lomu. Oplášťování používá oxid křemičitý dopovaný fluorinem s 0,36% nižším indexem lomu. Výroba zahrnuje modifikované depozice chemických párů (MCVD), kde plyny ukládají křemíkové vrstvy do trubic před předlití při 1900 ° C. Kresba vlákna se vyskytuje při 2000 ° C, čímž tahá 10 km/min s průměrem kontrolovaným na ± 0,1 um.