مرحلة التطوير وتصنيف الوضع لنقل الألياف البصرية

نقل الألياف الضوئية ، أي نقل البيانات والإشارات باستخدام الألياف البصرية كوسيط. لا يمكن استخدام الألياف البصرية لنقل الإشارات التماثلية والإشارات الرقمية فحسب ، بل يمكنها أيضًا تلبية احتياجات نقل الفيديو. يتم نقل الألياف الضوئية بشكل عام عن طريق كابل بصري ، ويمكن أن يصل معدل نقل البيانات لألياف بصرية واحدة إلى عدة Gbps. بدون استخدام أجهزة إعادة الإرسال الضوئية ، يمكن أن تصل مسافة إرسال الألياف البصرية إلى عشرات الكيلومترات.

1. مرحلة تطوير انتقال الألياف البصرية

(1) مرحلة الزوج الملتوية

في هذه المرحلة ، لا يمكن خلط الصوت مع اتصال البيانات على نطاق واسع ، كما أنه مناسب لاتصالات البيانات هذه.

(2) زوج كابل الملتوية

يمكنه تلبية احتياجات المستخدمين لعدد كبير من نقل البيانات والفيديو ، لكنه يحتاج إلى المزيد من معدات الوصول. تكلفتها أعلى نسبيا ، وليس من السهل توسيع الطلب في المستقبل.

(3) مرحلة الألياف البصرية

هذا ما نسميه المرحلة النهائية من انتقال الألياف الضوئية. في هذا الوقت ، تكون المعدات المساعدة المقابلة أكثر مثالية ، وقدرة معالجة البيانات أقوى ، والتوسع أفضل. كما أن التطوير سريع جدًا ، وقد تم تعديل سعر معدات الوصول ، والتي يمكن القول بأنها مرحلة اتصال شاملة في خطوة واحدة. يمكن استخدام نظريتين لتحليل انتقال الضوء في الألياف الضوئية: نظرية بصريات الأشعة ونظرية الموجات البصرية. نظرية بصريات الأشعة هي طريقة لاستخدام الأشعة الضوئية لتحل محل مسار انتقال الطاقة الضوئية. من السهل الحصول على نتائج تحليل بسيطة وبديهية للألياف متعددة الأوضاع التي تكون موجتها البصرية أصغر من حجم الدليل الموجي البصري. ولكن بالنسبة للمشكلات المعقدة ، يمكن للبصريات الشعاعية إعطاء فكرة تقريبية فقط.

تعامل البصريات الموجية الضوء في الألياف الضوئية كمجال كهرومغناطيسي كلاسيكي ، لذلك يجب أن يطيع حقل الضوء معادلات Maxwell وجميع الشروط الحدية. بناءً على الظروف الحدية لمعادلة الموجة والحقل الكهرومغناطيسي ، يمكن الحصول على نتائج تحليلية أو رقمية شاملة وصحيحة ، ويمكن إعطاء هيكل الحقل المسموح به في الدليل الموجي.

2. تصنيف أوضاع نقل الألياف البصرية

حسب العدد منانتقال الألياف البصريةوسائط ، الألياف البصرية يمكن تقسيمها إلى الألياف متعددة الأوضاع والألياف أحادية النمط. عند طول موجي معين للعمل ، يمكن للألياف البصرية متعددة الأوضاع نقل العديد من أوضاع الموجيات العازلة الكهربائية ، في حين أن الألياف البصرية أحادية الوضع يمكنها فقط نقل الأوضاع الأساسية.

يتم نقل الوضع الأساسي فقط في الألياف أحادية الوضع ، لذلك تحدث تقريبًا ، قطر حقل الوضع هو قطر بقعة الوضع الأساسي على الطرف المتلقي من الألياف أحادية الوضع ، ويمكن أيضًا اعتبار أن قطر مجال الوضع يشبه القطر الأساسي للألياف أحادية الوضع.

عندما يكون التردد الطبيعي للألياف الضوئية أقل من تردد القطع الطبيعي ، يمكن تحقيق الإرسال أحادي النمط ، أي أن الوضع الأساسي فقط ينتقل في الألياف البصرية ، ويتم قطع جميع أوضاع الطلب العالية الأخرى. وهذا يعني ، بالإضافة إلى معلمات الألياف الضوئية ، مثل نصف قطر النواة والفتحة العددية التي تستوفي شروطًا معينة ، يجب أن يكون الطول الموجى البصري أكبر من قيمة معينة من أجل تحقيق انتقال أحادي الوضع ، وهو ما يسمى الطول الموجى لقطع الألياف أحادية النمط.

وبالتالي ، فإن الطول الموجي للقطع يعني الحد الأدنى لطول موجة العمل التي تمكن الألياف الضوئية من تحقيق الإرسال أحادي الوضع. بعبارة أخرى ، حتى إذا كانت جميع الشروط الأخرى مستوفاة ، فلا يزال من المستحيل تحقيق إرسال أحادي الوضع إذا لم يكن الطول الموجي البصري أكبر من الطول الموجي لقطع الألياف أحادية الوضع.