광섬유 정보 변환 및 전송 원리

장거리 정보 전송을 목적으로 하는 최신 통신 회선은 종종 인터넷에 대한 광대역 액세스를 제공하는 수단으로 수년 동안 성공적으로 입증된 이 기술의 효율성이 높기 때문에 광학 회선에 불과합니다. .

섬유 자체는 코어보다 굴절률이 낮은 외피로 둘러싸인 유리 코어로 구성됩니다. 라인을 따라 정보를 전송하는 광선은 광섬유 코어를 따라 전파되고 클래딩에서 반사되어 전송 라인 밖으로 나가지 않습니다.

빔포밍 광원은 일반적으로 다이오드 또는 반도체 레이저, 섬유 자체는 코어 직경과 굴절률 분포에 따라 단일 모드 또는 다중 모드가 될 수 있습니다.

통신 회선의 광섬유는 전자 통신 수단보다 우수하여 장거리에 걸쳐 디지털 데이터의 고속 무손실 전송을 가능하게 합니다.

원칙적으로 광 회선은 독립적인 네트워크를 형성하거나 이미 존재하는 네트워크(광섬유 수준에서 물리적으로 또는 논리적으로 데이터 전송 프로토콜 수준에서 통합된 광섬유 고속도로의 섹션)를 통합하는 역할을 할 수 있습니다.

광 회선을 통한 데이터 전송 속도는 초당 수백 기가비트로 측정할 수 있습니다(예: 현대 통신 구조에서 수년 동안 사용된 10Gbit 이더넷 표준).

광섬유가 발명된 해는 코닝의 과학자인 Peter Schultz, Donald Keck 및 Robert Maurer가 저손실 광섬유를 발명하여 전화 신호 전송을 위한 케이블 시스템을 복제할 수 있는 가능성을 열어준 1970년으로 간주됩니다. 리피터 없이 사용됩니다. 개발자는 소스에서 1km 떨어진 거리에서 광 신호 전력의 1%를 절약할 수 있는 와이어를 만들었습니다.

이것은 기술의 전환점이었습니다. 라인은 원래 수백 단계의 빛을 동시에 전송하도록 설계되었으며, 나중에 단상 광섬유가 장거리에서 신호 무결성을 유지할 수 있는 고성능으로 개발되었습니다. 단상 제로 오프셋 광섬유는 1983년부터 현재까지 가장 많이 찾는 광섬유 유형이었습니다.

광섬유를 통해 데이터를 전송하려면 먼저 신호를 전기에서 광학으로 변환한 다음 라인을 따라 전송한 다음 수신기에서 다시 전기로 변환해야 합니다.전체 장치를 트랜시버라고 하며 광학 부품뿐만 아니라 전자 부품도 포함합니다.

따라서 광 회선의 첫 번째 요소는 광 송신기입니다. 일련의 전기 데이터를 광학 스트림으로 변환합니다. 송신기에는 동기화 펄스 합성기, 드라이버 및 광학 신호 소스가 있는 병렬-직렬 변환기가 포함됩니다.

광학 신호의 소스는 레이저 다이오드 또는 LED일 수 있습니다. 기존의 LED는 통신 시스템에 사용되지 않습니다. 레이저 다이오드의 직접 변조를 위한 바이어스 전류와 변조 전류는 레이저 드라이버에서 공급되고 광 커넥터를 통해 빛이 광섬유로 공급됩니다. 광 케이블.

라인의 다른 쪽에서 신호와 타이밍 신호는 광 수신기(대부분 포토다이오드 센서)에 의해 감지되며 증폭되는 전기 신호로 변환된 다음 전송된 신호가 재구성됩니다. 특히 직렬 데이터 스트림을 병렬로 변환할 수 있습니다.

전치 증폭기는 포토다이오드 센서의 비대칭 전류를 전압으로 변환하여 후속 증폭 및 차동 신호로 변환하는 역할을 합니다. 데이터 동기화 및 복구 칩은 수신된 데이터 스트림에서 클럭 신호와 타이밍을 복구합니다.

시분할 멀티플렉서는 최대 10Gb/s의 데이터 전송 속도를 달성합니다. 따라서 오늘날 광학 시스템을 통한 데이터 전송 속도에 대한 다음 표준이 있습니다.

파장 분할 다중화 및 파장 분할 다중화를 사용하면 다중화된 여러 데이터 스트림이 동일한 채널에서 전송될 때 데이터 전송 밀도를 더욱 높일 수 있지만 각 스트림에는 고유한 파장이 있습니다.

단일 모드 광섬유는 외부 코어 직경이 약 8미크론으로 비교적 작습니다. 이러한 섬유는 주어진 섬유의 특성에 따라 특정 주파수의 빔이 전파되도록 합니다. 빔이 단독으로 이동하면 모드 간 분산 문제가 사라지고 라인 성능이 향상됩니다.

재료의 밀도 분포는 구배 또는 계단식일 수 있습니다. 기울기 분포는 더 높은 처리량을 가능하게 합니다. 단일 모드 기술은 다중 모드보다 얇고 가격이 비싸지만 현재 통신에서 사용되는 단일 모드 기술입니다.

다중 모드 광섬유를 사용하면 서로 다른 각도에서 여러 전송 빔을 동시에 전파할 수 있습니다. 코어 직경은 일반적으로 50 또는 62.5μm이므로 광 방사의 도입이 용이합니다. 송수신기의 가격은 단일 모드보다 낮습니다.

소규모 가정 및 근거리 통신망에 매우 적합한 다중 모드 광섬유입니다. 모드 간 분산 현상은 다중 모드 광섬유의 주요 단점으로 간주되므로 이러한 유해한 현상을 줄이기 위해 기울기 굴절률을 가진 광섬유가 특별히 개발되어 광선이 포물선 경로를 따라 전파되고 광 경로의 차이가 더 작습니다. .어떤 식으로든 단일 모드 기술의 성능은 여전히 ​​더 높습니다.