BASE F. Организация световодов

 

Оптоволокно

10BaseF подразделяют на 10BaseFL, 10BaseF… и 10BaseFD

Оптические Линии связи появились в начале 20в – семафорные линии

Один класс – наземная оптическая связь с использованием атмосферы и космического пространства. Так же существует другой класс – оптическая связь в закрытых средах – оптические световоды и кабели. Есть ограничения на мощность ….

Чтобы оно не вредило человеку

Недостатки:

Открытость связи – нестабильность канал из-за неоднородностей атмосферы (турбулентность)

Достоинства:

Дешевизна канала.

Для надежности передачи используются закрытые среды – трубоводные и оптические кабели на основании стекловолокна.

Здесь необходимо сначала установка оптических компонентов

 

Основным способом – на основе стекловолокна.

Если использование стало возможно, когда стали делать световолокна и появилась полупроводниковая лазерная техника.

Достоинства оптического кабеля.

1. Закрытая среда, защищенная от внешнего ЭМ излучений
2. Изготовление кабеля не требует большого числа затрат (используется только кварцевое стекло), не надо Pb и Cг
3. Широкая полезная полоса пропускания – сотни, тера ГЦ
4. Малые потери на высокой частоте передачи
5. Надежная техника безопасности (не будет ни искрения ни КЗ, а т.ж. обеспечение надежной гальваноразвязки)
6. Малые габаритны. размеры и масса кабеля
7. Низкая стоимость –

Кабель особенно эффективен для прокладки в условиях сильных ЭМ помех и защиты от несанкционированно доступа.

Недостатки:

1. Плохое противодействие проникающей радиации (темнеют)
2. Боятся влаги – трескаются от нее.

В обычных кабелях передача происходит по паре проводов (2-й провод м.б. землей) … правило если длинна волны l больше диаметра поперечного сечения провода, то мы имеем дело с 2-х проводниковым кабелем. Иначе, если d(диаметр) очень мал, то получаем волновой способ передачи (оптический кабель от d зависти то, как мы будем передавать сигнал – по одномодовому или по многомодовому способу. Если d = 50..62.5 микрона, то это многомодовый. Если d< 10 мкм – одномодовый способ.

Световод – композиция из трех слоев:

- Сердцевина – передающая волокно с диаметром примерно равному d

- второй слой с толщиной примерно 40 мкм – создает во внутренней оболочке условия полного отражения света, а так же устраняет помехи извне

- третий слой защитное конструктивное покрытие толщиной 200 мкм.

В результате общая толщина световода примерно 500 мкм = 0.5 мм

В качестве сердцевины чаще всего используют кварц или полимеры (т.ч. кварц-кварц или кварц - полимер)

 

полное отражение возникает при переходе из более плотной среды в менее плотную.

Расположение света в оптоволокне H1 > H2:

 

 

С определенного момента свет в наружную оболочку не проникает, т.е. с какого то момента луч в наружную оболочку проникать не будет, а будет распространяться в направлении волновода при угле .

Сгибать оптоволокно можно до определенного радиуса изгиба. Для того, чтобы этот угол выдерживать, на входе лучи должны идти, не прерывая апертурного угла световода

. Чем меньше это соотношение, тем лучше, т.к. больше апертурный угол:

Если световод много модовый, то в зависимости от длины входящего светового потока, и путь, проходимый светом будет разный, т.е. при подаче на вход импульса, на выходе получим – синусоиду. Это явление препятствует увеличению скорости передачи данных. В одномодовых локальных сетях такого нету, т.к. там ведется передача по одной длине волны.

Оптоволоконный кабель применяется только для симплексной передачи данных, т.е. в одном направлении. Для передачи в обратном направлении используется еще одно оптоволокно. Дополнительно туда добавляют медную пару – для запитывания ретранслятора в канале.

В оптическом канале существует ослабление.

Кривая ослабления в зависимости от длины волны:

Для передачи выбирают окна, где коэффициент ослабления минимален – 1200 и 1500 Ангстрем. Применяется еще канал на 850Ангстрем – у дешевых приемников/передатчиков.

Оптоволоконный Ethernet с одним хабом имеет вид: (хаб в нем такой же, как и в 10 Base –T, но с оптическими портами):

Здесь также остается правило 4ех хабов. Главные потери возникают в соединителях световода, следовательно его поверность должна быть зеркально отполирована.. Возможно добавление схемы селекции по длительности (внутри ПУ). Фотоприемник – может быть обычным планарным, но у них время реакции 10^-6, а это слишком многа. Поэтому используют p – i – N диоды, которые обладат повышенным быстродействием (на уровне 10^ -9, а могут достигать и до 10^-18 c). Еще они имеют достаточно малую паразитную емкость (зависит от размеров). Диоды могут быть оптимизированы под конкретный спектр, диоды со встроенным фотоизлучателем – лавинные фотодиоды, но они работают медленнее – основаны на внутреннем фотоэффекте. Они обладают в сотни раз большей чувстительностью, изготовляются путем добавления к p – i – N диоду дополнительного n + слоя.