Ce face cablul cu fibră optică?

Cabluri C.u fibră optică Transmite informații ca impulsuri de lumină prin șuvițe de sticlă sau plastic. Ele servesc drept coloana vertebrală a telecomunicațiilor moderne, permițând transferul de date de mare viteză pe distanțe lungi, cu pierderi minime de semnal.

Funcționalitate de bază

Fibra optică transformă semnalele electrice în lumină folosind un emițător. Lumina călătorește prin cablu prin reflectarea internă totală, sărind între miez și placare. La destinație, un receptor transformă lumina din nou în semnale electrice.

Componente cheie

• Miere: sticlă subțire/centru de plastic care transportă lumină
• Placare: stratul exterior care reflectă lumina spre interior
• Acoperire tampon: sacou de plastic de protecție
• Membrii de forță: întărirea fibrelor (de exemplu, Kevlar)
• Jacheta exterioară: exterior rezistent la intemperii

Specificații tehnice

Fibrele cu un singur mod (miez de 9 um) poartă lumină laser cu infraroșu (1310-1550nm) pentru distanțe care depășesc 100 km. Fibrele multimode (50-62,5 um) folosesc surse de lumină LED pentru rulările mai scurte (≤2 km).

Comparație de performanță

Mecanica de transmisie a semnalului

Impulsurile ușoare mențin integritatea semnalului prin reflectarea internă totală. Calculul unghiului critic urmărește legea lui Snell: θ _c = păcatul ^-1 (n ₂ /n ₁ ), unde n ₁ și n ₂ sunt indici de refracție de miez și placare.

Scenarii de implementare

• Cabluri de subliniere : 400 de sisteme care se întind pe 1,3 m km la nivel global
• Ftth (Fibre la domiciliu) : Conexiuni directe ale consumatorilor
• Centre de date : Arhitectură de frunze coloanei vertebrale cu legături de 400 Gbps
• Industrial : Automatizarea fabricii rezistente la EMI

Limitări și considerente

Costurile de instalare depășesc cuprul cu 10-30%. Echipamente specializate necesare pentru splicing (pierdere de 0,1DB pe splice). Raza minimă de îndoire (de obicei 10-20 × diametrul cablului) previne scurgerea ușoară.

Cronologia evoluției

1977: Prima instalare comercială (Chicago)
1988: Cablu transatlantic TAT-8 (40.000 de apeluri simultan)
2016: record de 4.000 km (1TBPS un singur canal)
2023: Sisteme submarine care obțin 24Tbps pe pereche de fibre

Evoluții viitoare

Multiplexarea în diviziune spațială folosind fibre cu mai multe nuclee (7 nuclee demonstrate). Fibre cu nucleu gol, reducând latența la 3μs/km. Integrare cu rețele de criptografie cuantică.

Scufundare profundă tehnică

Sistemele de fibră optică folosesc multiplexarea de divizare a lungimii de undă (WDM) pentru a crește capacitatea. WDM dens (DWDM) acceptă până la 160 de lungimi de undă pe fibră, fiecare purtând 100 Gbps. Regenerarea semnalului are loc prin amplificatoare de fibre dopate cu erbium (EDFA) distanțate la intervale de 80-100 km, menținând amplificarea optică fără conversie electrică. Efectele neliniare precum amestecarea în patru unde devin semnificative la nivelurile de putere care depășesc 17dBM, necesitând proiecte de fibre schimbate de dispersie. Compensarea dispersiei modului de polarizare (PMD) este esențială pentru legăturile peste 40 km care funcționează la 100 Gbps.

Știința materialelor

Silice topită ultra-pură (SIO ₂ ) formează materialul de bază, cu o dopaj de germaniu crescând indicele de refracție. Placarea folosește silice dopată cu fluor cu un indice de refracție mai mic de 0,36%. Fabricarea implică depunerea de vapori chimici modificați (MCVD), unde gazele depun straturi de siliciu în interiorul tuburilor preformate la 1900 ° C. Desenul de fibre are loc la 2000 ° C, trăgând 10 km/min cu diametrul controlat la ± 0,1µm.