Mitä kuitukaapeli tekee?

Kuitukaapelit Lähetä tietoa valon pulsseina lasin tai muovin säikeiden kautta. Ne toimivat nykyaikaisen televiestinnän selkärangana, mikä mahdollistaa nopean tiedonsiirron pitkillä etäisyyksillä minimaalisella signaalin menetyksellä.

Ydintoiminto

Kuituoptiikka muuntaa sähkösignaalit valoksi lähettimen avulla. Valo kulkee kaapelin läpi sisäisen heijastuksen kautta, pomppimalla ytimen ja verhouksen välillä. Kohteessa vastaanotin muuntaa valon takaisin sähkösignaaleiksi.

Avainkomponentit

Olla ydin- ohut lasi/muovinen keskus, joka kantaa valoa
Olla Verhous- Ulompaa kerros heijastaa valoa sisäänpäin
Olla Puskurin pinnoite- Suojallinen muovitakki
Olla Vahvuusjäsenet: kuitujen vahvistaminen (esim. Kevlar)
• Ulko takki: Säänkestävä ulkopinta

Tekniset eritelmät

Yksimuotoisilla kuiduilla (9 um ydin) kuljettavat infrapunasäikettä (1310-1550 nm) etäisyyksillä, jotka ylittävät 100 km. Multimodekuidut (50-62,5 um ydin) käyttävät LED-valonlähteitä lyhyemmille ajoihin (≤2 km).

Suorituskyvyn vertailu

Signaalin lähetysmekaniikka

Kevyt pulssit ylläpitävät signaalin eheyttä sisäisen heijastuksen kautta. Kriittinen kulmanlaskelma noudattaa Snellin lakia: θ _c = synti ^-1 (n ₂ /n ₁ ), missä n ₁ ja n ₂ ovat ytimen ja verhouksen taitekerroin.

Käyttöönoton skenaariot

• Laitteen kaapelit : 400 järjestelmää, jotka ulottuvat 1,3 metriä maailmanlaajuisesti
• Ftth (Kuitu kotiin) : Suorat kuluttajayhteydet
• Tietokeskukset : Selkärangan lehden arkkitehtuuri 400 gbps-linkillä
• Teollisuus- : EMI-kestävä tehdasautomaatio

Rajoitukset ja näkökohdat

Asennuskustannukset ylittävät kuparin 10-30%. Erityiset laitteet, joita tarvitaan silmukointiin (0,1 dB häviö liitosta kohti). Pienin taivutussäde (tyypillisesti 10-20 × kaapelin halkaisija) estää kevyen vuodon.

Evoluutio -aikajana

1977: Ensimmäinen kaupallinen asennus (Chicago)
1988: TAT-8 transatlanttinen kaapeli (40 000 puhelua samanaikaisesti)
2016: 4 000 km: n ennätys (1 TBPS yksikanava)
2023: Merkometjujärjestelmät, jotka saavuttavat 24TBPS kuituparia kohden

Tuleva kehitys

Avaruusjakojen multipleksointi monen ytimen kuitujen avulla (7 ydintä osoitettu). Ontto ytinut kuidut vähentävät viivettä 3 μs/km. Integraatio Quantum -salausverkkoihin.

Tekninen syvä sukellus

Kuituoptiset järjestelmät Vipuvaikutus aallonpituuden multipleksointi (WDM) kapasiteetin lisäämiseksi. Tiheä WDM (DWDM) tukee jopa 160 aallonpituutta kuitua kohden, jokaisella on 100 Gbps. Signaalin uudistaminen tapahtuu Erbium-seostettujen kuituvahvistimien (EDFAS) kautta, jotka ovat etäisyydellä 80–100 km: n välein, ylläpitäen optisen monistuksen ilman sähköistä muuntamista. Epälineaariset vaikutukset, kuten neljän aallon sekoittuminen, muuttuvat merkittävästi yli 17 dbm: n tehotasoilla, mikä vaatii dispersioiden siirtyneet kuitumallit. Polarisaatiotilan dispersio (PMD) -korvaus on kriittinen linkille, jotka ovat yli 40 km, joka toimii 100 Gbps.

Materiaalitiede

Ultra-PeRe sulatettu piidioksidi (SiO ₂ ) muodostaa ydinmateriaalin, ja germanium -seosten lisääntyvä taitekerroin. Verhous käyttää fluori-seostettua piidioksidia 0,36% pienemmällä taitekertoimella. Valmistukseen sisältyy modifioitu kemiallinen höyryn laskeuma (MCVD), jossa kaasut tallettavat piikerrokset esimuodoputkien sisällä 1900 ° C: ssa. Kuitujen piirtäminen tapahtuu 2000 ° C: ssa, vetämällä 10 km/min halkaisijalla ohjataan ± 0,1 um: iin.