送電の利点
1960年まで、アメリカの科学者メイマンは、光通信に優れた光源を提供する世界初のレーザー&＃39;を発明しました。 20年以上の歳月を経て、人々は光伝送媒体の研究を行い、最終的に低損失の光ファイバーを製造し、光通信の基礎を築きました。 それ以来、光通信は急速な発展の段階に入っています。
光ファイバ伝送には、多くの優れた利点があります。
周波数帯域幅
周波数帯域の幅は、伝送容量のサイズを表します。 キャリアの周波数が高いほど、送信できる信号の帯域幅が広くなります。 VHF周波数帯では、搬送周波数は48.5MHz〜300Mhzです。 約250MHzの帯域幅で、27台のテレビと数十のFM放送しか送信できません。 可視光の周波数は100,000GHzに達し、これはVHF周波数帯域の100万倍以上です。 光ファイバの損失は光の周波数ごとに異なりますが、帯域幅は影響を受けますが、損失が最も少ない領域の帯域幅も30,000GHzに達する可能性があります。 現在、単一光源の帯域幅はそのごく一部しか占めていません（マルチモードファイバーの周波数帯域は約数百MHzであり、優れたシングルモードファイバーは10 GHz以上に達する可能性があります）。 高度なコヒーレント光通信を使用すると、30,000GHzの範囲で2,000個のライトを配置できます。 キャリア、波長分割多重は、何百万ものチャネルに対応できます。
低損失
同軸ケーブルで構成されるシステムでは、800MHzの信号を送信するときに、最良のケーブルの損失は1キロメートルあたり40dBを超えます。 対照的に、光ファイバーの損失ははるかに小さく、1.31umの光の透過率、1キロメートルあたりの損失は0.35dB未満です。1.55umの光の透過率の場合、1キロメートルあたりの損失はより小さく、最大0.2dBまたは以下。 これは同軸ケーブルの電力損失の1億分の1であり、はるかに長い距離での伝送が可能です。 また、光ファイバの伝送損失には2つの特徴があります。 1つは、すべてのケーブルTVチャンネルで同じ損失があり、ケーブルトランクのようにイコライザーを導入する必要がないことです。 もう1つは、温度によって損失がほとんど変化しないため、心配する必要がないことです。 周囲温度の変化は、メインレベルの変動を引き起こします。
軽量
光ファイバは非常に細いため、シングルモードファイバの芯線の直径は一般に4um〜10umで、外径はわずか125umです。 防水層、補強リブ、シースなどを使用した場合、4〜48本の光ファイバーで構成される光ケーブルの直径は13mm未満です。 直径47mmの標準的な同軸ケーブルよりもはるかに小さいです。 また、光ファイバーは比重の小さいガラス繊維であるため、直径が小さく軽量であるという特徴があり、設置が非常に便利です。
強力な干渉防止能力
光ファイバの基本成分は石英であるため、光を透過するだけで、電気を通さず、電磁界の影響を受けません。 その中で送信される光信号は、電磁界の影響を受けません。 したがって、光ファイバ伝送は、電磁干渉および産業干渉に対して強い耐性があります。 このため、光ファイバーで送信された信号を盗聴することは容易ではなく、機密性を助長します。
忠実度が高い
光ファイバ伝送は一般にリレー増幅を必要としないため、増幅による新しい非線形歪みは発生しません。 レーザーの直線性が良好であれば、TV信号を忠実に送信できます。 実際のテストでは、優れたAMファイバシステムのキャリアコンビネーショントリプルビート比C / CTBは70dB以上であり、相互変調指数cMも60dB以上であり、一般的なケーブルトランクの非線形歪み指数よりもはるかに高いことが示されています。システム。
信頼できる作業性能
システムの信頼性は、システムを構成するデバイスの数に関係していることがわかっています。 機器が多いほど、故障の可能性が高くなります。 光ファイバシステムに含まれる機器の数が少ないため（数十のアンプを必要とするケーブルシステムとは異なり）、信頼性は当然高くなります。 また、光ファイバー設備の寿命は非常に長く、トラブルのない作業時間は50万〜75万時間です。 その中で、最短寿命は光送信機のレーザーであり、最短寿命は10万時間以上です。 したがって、適切に設計され、正しくインストールされ、デバッグされた光ファイバシステムの動作性能は非常に信頼できます。
コストは下がり続ける
現在、一部の人々は、光学法則（光学法則）とも呼ばれる新しいムーア&＃39;の法則を提案しています。 法律では、情報の光ファイバー伝送の帯域幅は6か月ごとに倍増し、価格は2倍になると定められています。 光通信技術の開発は、インターネットブロードバンド技術の開発のための非常に良い基盤を築きました。 これにより、大規模ケーブルテレビシステムが光ファイバー伝送方式を採用する際の最後の障害が解消されました。 光ファイバの材料（石英）の供給源が非常に豊富であるため、技術の進歩により、コストはさらに削減されます。 ケーブルに必要な銅材料は限られていますが、価格はどんどん高くなります。 明らかに、光ファイバー伝送は将来的に絶対的な優位性を持ち、州全体、さらには全国でケーブルテレビネットワークを確立するための最も重要な伝送方法になるでしょう。
構造原理
光ファイバは、屈折率の異なる2層のガラスで構成されています。 内層は数マイクロメートルから数十マイクロメートルの直径の光学内核であり、外層の直径は０．１から０．２ｍｍである。 一般に、内側のコアガラスの屈折率は外側のガラスの屈折率よりも1％大きくなります。 光の屈折と全反射の原理によれば、光が内核と外層の間の界面に当たる角度が全反射の臨界角よりも大きい場合、光は界面を通過できず、完全に反射されます。 。
繊維の減衰
繊維の減衰を引き起こす主な要因は、固有、曲がり、圧搾、不純物、凹凸、突合せ継手などです。
本質的
これは、レイリー散乱、固有の吸収などを含む、光ファイバーの固有の損失です。
曲げ
光ファイバを曲げると、光ファイバ内の光の一部が散乱により失われ、損失が発生します。
押し出す
光ファイバを絞ったときのわずかな曲げによる損失。
不純物
光ファイバ内の不純物は、光ファイバ内を伝搬する光を吸収および散乱し、損失を引き起こします。
不均等
光ファイバ材料の不均一な屈折率によって引き起こされる損失。
ドッキング
ファイバーバットによって引き起こされる損失。たとえば、軸が異なる（シングルモードファイバーの同軸度は0.8μm未満である必要があります）、端面が軸に垂直でない、端面が平らでない、バットコアの直径が一致せず、接続品質が悪い。
人工減衰
実際の作業では、光パワー性能のデバッグ、光ファイバ機器のキャリブレーションのデバッグ、光ファイバ信号の減衰を行うために、光通信システムで使用される光ファイバ減衰器などの人工光ファイバ減衰を実行する必要がある場合があります。
製造方法
現在、通信に使用されている光ファイバは、一般的にシリカ光ファイバである。 石英の化学名は二酸化ケイ素（SiO2）で、家を建てるために使用する砂と同じ主成分を持っています。 ただし、通常の石英材料で作られた光ファイバーは通信に使用できません。 通信用光ファイバーは、非常に高純度の材料で構成されている必要があります。 ただし、少量のドーパントを主材料に追加すると、コアとクラッドの屈折率がわずかに異なる可能性があり、これは通信に有益です。
VAD法で光ファイバープリフォームを製造する方法はたくさんあります。 現在、主にインチューブCVD（化学蒸着）法、インロッドCVD法、PCVD（プラズマ化学蒸着）法、VAD（アキシャル蒸着）法があります。 ただし、どちらの方法を使用する場合でも、プリフォームは最初に高温で作成し、次に高温炉で加熱および軟化させ、フィラメントに引き込み、コーティングおよび成形して光ファイバー芯線にする必要があります。 光ファイバの製造には、すべてのプロセスが相応に正確であり、コンピュータによって制御される必要があります。 光ファイバを製造する過程で、私たちは注意を払う必要があります：
VAD法で作製した光ファイバープリフォーム
①光ファイバー原料の純度は非常に高くなければなりません。
②不純物汚染や気泡の光ファイバへの侵入を防ぐ必要があります。
③屈折率の分布を正確に制御する。
④光ファイバーの構造サイズを正しく制御します。
⑤光ファイバ表面の傷を最小限に抑え、光ファイバの機械的強度を向上させます。
チューブスティック方式
内側のコアガラス棒を外側のガラス管に（できるだけ近くに）挿入し、ワイヤーを溶かして引きます。
ダブルるつぼ方式
2つの同心のプラチナるつぼで、内側のコアと外側のガラスフリットをそれぞれ内側と外側のるつぼに入れます。
分子充填法
ミクロポーラスシリカガラス棒を高屈折率の添加剤溶液に浸漬し、必要な屈折率分布の断面構造を得た後、延伸操作を行います。 プロセスはより複雑です。 光ファイバ通信では、内部および外部の蒸着法を使用して、光損失率の低い光ファイバを確実に製造することもできます。
スペースフュージョン
ファイバードローイングデバイスを宇宙の微小重力環境に置いて引っ張ると、地球上では入手できない超長尺の高品質な光ガイドファイバーを手に入れることができます。
繊維分類
異なる光ファイバー分類基準の分類方法によれば、同じ光ファイバーは異なる名前を持ちます。
繊維素材で分類
光ファイバの材質により、クォーツ光ファイバとオールプラスチック光ファイバに分類できます。
シリカファイバは、一般に、ドープされたシリカコアとドープされたシリカクラッドから構成される光ファイバを指す。 このファイバは、損失が非常に少なく、分散が中程度です。 現在、通信用光ファイバーの大部分は石英光ファイバーです。
オールプラスチック光ファイバーは通信用の新しいタイプの光ファイバーであり、まだ開発と試行段階にあります。 全プラスチックファイバは、損失が大きく、コアが厚く（直径100〜600μm）、開口数（NA）が大きく（通常は0.3〜0.5で、より大きな光スポットの光源と組み合わせることができます）、製造コストが低いという特徴があります。 現在、オールプラスチック光ファイバーは、屋内のコンピューターネットワークや船内での通信など、より短いアプリケーションに適しています。
繊維プロファイルの屈折率分布による分類
繊維プロファイルの異なる屈折率分布に従って、繊維のタイプは、ステップタイプのファイバーとグレーデッドタイプのファイバーに分けることができます。
伝送モードによる分類
光ファイバの伝送モードの数に応じて、光ファイバの種類はマルチモード光ファイバとシングルモード光ファイバに分けることができます。
シングルモードファイバは、1つのモードしか伝送できないファイバです。 シングルモードファイバは、基本モード（最低次モード）のみを伝送でき、モード間の遅延差はなく、高速伝送にとって非常に重要なマルチモードファイバよりもはるかに広い帯域幅を備えています。 シングルモードファイバのモードフィールド径はわずか数ミクロン（μm）であり、その帯域幅は一般に、傾斜マルチモードファイバの帯域幅よりも1桁または2桁高くなっています。 そのため、大容量・長距離通信に適しています。
国際規格による分類（ITU-T勧告による分類）
光ファイバを統一された国際規格にするために、国際電気通信連合（ITU-T）は統一された光ファイバ規格（G規格）を策定しました。 光ファイバに関するITU-T勧告によれば、光ファイバのタイプは次のように分類できます。
G.651ファイバー（50 /125μmマルチモードグレーデッドインデックスファイバー）
G.652ファイバー（非分散シフトファイバー）
G.653ファイバー（分散シフトファイバーDSF）
G.654ファイバー（カットオフ波長シフトファイバー）
G.655ファイバー（非ゼロ分散シフトファイバー）。
新技術開発のニーズに応えるため、現在のG.652ファイバーはさらに3つのサブカテゴリーG.652A、G.652B、G.652Cに分類され、G.655ファイバーはさらに3つのサブカテゴリーに分類されています。 G.655AおよびG.655B。 サブカテゴリ。
IEC規格の分類によると、IEC規格は光ファイバーの種類を次のように分類します。
タイプAマルチモードファイバー：
A1aマルチモードファイバー（50 /125μmタイプマルチモードファイバー）
A1bマルチモードファイバー（62.5 /125μmタイプマルチモードファイバー）
A1dマルチモードファイバー（100 /140μmタイプマルチモードファイバー）
クラスBシングルモードファイバー：
B1.1はG652ファイバーに対応し、B1.3ファイバーはG652Cファイバーに対応するために追加されています
B1.2はG654ファイバーに対応
B2ファイバーはG.653ファイバーに対応します
B4ファイバーはG.655ファイバーに対応します
