Principerna för optiska fiberkablar innebär överföring av ljussignaler genom tunna, flexibla strängar av glas eller plast för att överföra stora mängder data över långa avstånd. Här är några nyckelprinciper som styr driften av optiska fiberkablar:
Total intern reflektion:
– Grundprincipen bakom optisk fiberkommunikation är total intern reflektion. När ljus färdas från ett tätare medium (som glas eller plast) till ett mindre tätt medium (som luft), genomgår det reflektion om det träffar gränsen mellan de två medierna i en vinkel som är större än den kritiska vinkeln.
- I optiska fibrer leds ljussignalen genom kärnan av flera totala interna reflektioner från kärnans beklädnadsgränssnitt. Beklädnaden är ett material som omger kärnan med ett lägre brytningsindex, vilket säkerställer att ljuset förblir begränsat i kärnan.
Refraktionsindex:
– Brytningsindex är ett mått på hur mycket ljus som böjs när det passerar från ett medium till ett annat. Kärnmaterialet i en optisk fiber har ett högre brytningsindex än beklädnaden, vilket gör att ljus reflekteras tillbaka in i kärnan vid gränsytan mellan kärnan och beklädnaden.
Dispersion:
- Dispersion avser spridningen av ljussignaler när de fortplantar sig genom en optisk fiber. Olika våglängder av ljus färdas med något olika hastigheter inom fibern, vilket leder till ett fenomen som kallas kromatisk dispersion. Dessutom kan olika ljuslägen (d.v.s. vägar som tas av ljusstrålar) uppleva olika restider, vilket resulterar i modal spridning.
- Dispersion begränsar bandbredden och överföringsavståndet för optiska fiberkablar och är en viktig faktor som beaktas vid design och konstruktion av fiberoptiska system.
Dämpning:
- Optiska fiberkablar upplever signalförlust på grund av olika faktorer som föroreningar, materialfel och spridning. Denna förlust kallas dämpning och mäts i decibel per kilometer (dB/km).
- För att övervinna dämpning och säkerställa tillförlitlig dataöverföring används optiska förstärkare eller repeatrar med jämna mellanrum längs utökade fiberoptiska länkar för att förstärka de optiska signalerna och kompensera för signalförlusten.
Single-Mode och Multi-Mode Fibre:
- Optiska fibrer kategoriseras i två huvudtyper:enkelmodsfibrer och multimodsfibrer.
- Single-mode fibrer har en liten kärndiameter som tillåter endast ett läge av ljus att fortplanta sig, vilket minimerar modal spridning och möjliggör höghastighetsdataöverföring över långa avstånd.
- Multi-mode fibrer har större kärndiametrar och kan stödja flera lägen för ljusspridning. De används vanligtvis för kortare avstånd eller applikationer där höga datahastigheter inte krävs.
Optiska fönster:
- Optiska fiberkablar fungerar inom specifika våglängdsintervall som kallas optiska fönster. Dessa fönster motsvarar områden med låg dämpning och är avgörande för att bestämma transmissionsegenskaper och prestanda hos fiberoptiska system.
- De vanligaste optiska fönstren är:
- Första fönstret (O-band):1260-1360 nm
- Andra fönstret (E-band):1530-1565 nm
- Tredje fönstret (S-band):1800-1900 nm
- Fjärde fönstret (C-band):1565-1625 nm
- Femte fönstret (L-band):1565-1625 nm
Genom att förstå dessa principer har optiska fiberkablar revolutionerat kommunikationsnätverk och utgör grunden för höghastighetsinternet, dataöverföring och olika tillämpningar inom telekommunikation, medicin och sensorteknik.
