광섬유 통신의 원리
지금까지 논의 된 디지털 통신 기술은 광 및 위성 통신 연구의 발전으로 이어졌습니다. 그들을 살펴 보겠습니다.
광섬유
광섬유는 광 주파수에서 작동하는 유전체 도파관으로 이해 될 수 있습니다. 구부러 지거나 에너지를 방출하도록 종단 된 장치 또는 튜브를waveguide, 일반적으로. 다음 이미지는 광섬유 케이블을 보여줍니다.
전자기 에너지는 빛의 형태로 그것을 통해 이동합니다. 도파관을 따른 광 전파는 다음과 같은 유도 전자기파 세트로 설명 할 수 있습니다.modes 도파관의.
작동 원리
광섬유를 연구하는 동안 알아야 할 기본적인 광학 매개 변수는 Refractive index. 정의에 따르면,“진공 상태에서 빛의 속도와 물질의 속도 비율은 굴절률입니다.n재료의.” 다음과 같이 표현됩니다.
$$ n = \ frac {c} {v} $$
어디,
c= 자유 공간에서 빛의 속도 = 3 × 10 8 m / s
v = 유전체 또는 비전 도성 물질의 빛의 속도
일반적으로 이동하는 광선의 경우 reflectionn 2 <n 1 일 때 발생 합니다. 경계면에서 광선이 구부러진 것은 굴절률이 다른 두 재료의 빛 속도 차이로 인한 것입니다. 인터페이스에서 이러한 각도 사이의 관계는 다음과 같이 불릴 수 있습니다.Snell’s law. 다음과 같이 표현됩니다.
$$ n_1 죄 \ 파이 _1 = n_2 죄 \ 파이 _2 $$
어디,
$ \ phi _1 $는 입사각입니다.
$ \ phi _2 $는 굴절각입니다.
n 1 및 n 2 는 두 재료의 굴절률입니다.
광학적으로 밀도가 높은 재료의 경우 동일한 재료 내에서 반사가 발생하면 이러한 현상을 다음과 같이 호출합니다. internal reflection. 입사각과 굴절각은 다음 그림과 같습니다.
입사각 $ \ phi _1 $이 훨씬 더 크면 한 지점에서 굴절각 $ \ phi _2 $는 Π / 2가됩니다. 이 지점 이후에는 더 이상의 굴절이 불가능합니다. 따라서 이러한 지점은Critical angle $\phi _c$. 입사각 $ \ phi _1 $이 임계각보다 클 때 조건은total internal reflection 만족합니다.
다음 그림은 이러한 용어를 명확하게 보여줍니다.
이러한 조건에서 광선이 유리에 통과되면 유리 표면에서 빛이 빠져 나가지 않고 유리로 완전히 반사됩니다.
섬유의 일부
가장 일반적으로 사용되는 광섬유는 single solid di-electric cylinder 반경 a및 굴절률 n 1 . 다음 그림은 광섬유의 부품을 설명합니다.
이 실린더는 Core섬유의. 고체 유전체가 코어를 둘러싸고 있는데,Cladding. 클래딩은 n 1 보다 작은 굴절률 n 2 를 갖습니다 .
클래딩은-
- 산란 손실 감소.
- 섬유에 기계적 강도를 추가합니다.
- 원치 않는 표면 오염 물질을 흡수하지 못하도록 코어를 보호합니다.
광섬유의 종류
코어의 재료 구성에 따라 일반적으로 사용되는 두 가지 유형의 섬유가 있습니다. 그들은-
Step-index fiber − 코어의 굴절률은 전체적으로 균일하며 클래딩 경계에서 갑작스러운 변화 (또는 단계)를 겪습니다.
Graded-index fiber − 코어 굴절률은 섬유 중심으로부터 반경 거리의 함수에 따라 달라집니다.
둘 다 다음으로 나뉩니다.
Single-mode fiber − 이들은 레이저로 흥분됩니다.
Multi-mode fiber − 이것들은 LED로 흥분됩니다.
광섬유 통신
광섬유의 통신 시스템은 그 부분과 섹션을 연구함으로써 잘 이해됩니다. 광섬유 통신 시스템의 주요 요소는 다음 그림에 나와 있습니다.
기본 구성 요소는 광 신호 송신기, 광섬유 및 광 감지 수신기입니다. 광섬유 및 케이블 스 플라이 서 및 커넥터, 재생기, 빔 분할기 및 광 증폭기와 같은 추가 요소는 통신 시스템의 성능을 향상시키기 위해 사용됩니다.
기능적 이점
광섬유의 기능적 이점은 다음과 같습니다.
광섬유 케이블의 전송 대역폭은 금속 케이블보다 높습니다.
데이터 전송량은 광섬유 케이블에서 더 높습니다.
전력 손실이 매우 적기 때문에 장거리 전송에 도움이됩니다.
광섬유 케이블은 높은 보안을 제공하며 탭할 수 없습니다.
광섬유 케이블은 데이터 전송을위한 가장 안전한 방법입니다.
광섬유 케이블은 전자기 간섭에 영향을받지 않습니다.
이들은 전기적 노이즈의 영향을받지 않습니다.
물리적 이점
광섬유 케이블의 물리적 이점은 다음과 같습니다.
이 케이블의 용량은 구리선 케이블보다 훨씬 높습니다.
용량은 더 높지만 케이블의 크기는 구리선 케이블 링 시스템 에서처럼 증가하지 않습니다.
이 케이블이 차지하는 공간은 훨씬 적습니다.
이 FOC 케이블의 무게는 구리 케이블보다 훨씬 가볍습니다.
이 케이블은 유전체이므로 스파크 위험이 없습니다.
이 케이블은 쉽게 구부러지고 유연하기 때문에 구리 케이블보다 부식에 강합니다.
광섬유 케이블 제조의 원료는 구리보다 저렴한 유리입니다.
광섬유 케이블은 구리 케이블보다 오래갑니다.
단점
광섬유는 많은 장점을 제공하지만 다음과 같은 단점이 있습니다.
광섬유 케이블은 더 오래 지속되지만 설치 비용이 높습니다.
리피터의 수는 거리에 따라 증가합니다.
플라스틱 외장에 넣지 않으면 깨지기 쉽습니다. 따라서 구리보다 더 많은 보호가 필요합니다.
광섬유의 응용
광섬유는 많은 용도로 사용됩니다. 그들 중 일부는 다음과 같습니다-
전화 시스템에 사용
해저 케이블 네트워크에 사용
컴퓨터 네트워크, CATV 시스템의 데이터 링크에 사용
CCTV 감시 카메라에 사용
소방, 경찰 및 기타 응급 서비스를 연결하는 데 사용됩니다.
병원, 학교 및 교통 관리 시스템에 사용됩니다.
그들은 많은 산업적 용도를 가지고 있으며 또한 중장비 건설에 사용됩니다.