光ファイバーの基本は何ですか?

1. 光ファイバコンセプト：

光ファイバー、または光ファイバーは、ガラスまたはプラスチックで作られたファイバーの一種であり、光を使用して内部全反射の原理に基づいてこれらのファイバーを通過します。

極小のファイバーはプラスチックの外装に包まれているため、折れることなく曲げることができます。 通常、ファイバーの一端の送信デバイスは発光ダイオードまたはレーザービームを使用して光パルスをファイバーに送信し、ファイバーの他端の受信デバイスは感光コンポーネントを使用してパルスを検出します。 光ファイバーを内蔵したケーブルを光ケーブルと呼びます。

光ファイバーでの情報の伝送損失は有線伝送での電力損失に比べてはるかに低いですが、主な生産原料が埋蔵量が多く採掘が容易なシリコンであるため、価格は高くなっています。光ファイバーは非常に安価であるため、長距離の情報伝送媒体として使用されるようになりました。

光ファイバーの主な用途は通信です。 現在、通信用の光ファイバーは石英ファイバーが基本であり、その主成分は高純度の石英ガラス、すなわち二酸化ケイ素（SiO2）です。

光ファイバー通信システムは、光ファイバーを使用して情報を運ぶ光波を伝送し、通信の目的を達成します。

2. 光ファイバーの動作原理

光ファイバーの原理は光の全反射です。

①繊維の分散：

理由: 光ファイバーでは、光信号は多くの異なる成分で構成されています。信号の周波数成分やモード成分が異なるため、信号伝播速度が異なり、光ファイバー伝送を一定距離通過した後、光信号と光信号の間に遅延差が生じます。異なる成分が混入し、伝送信号波形の歪み、パルスの広がりを引き起こします。この現象はファイバ分散と呼ばれます。

影響: ファイバー分散の存在により、送信信号パルスが歪んで広がり、その結果、シンボル間干渉が発生します。 通信品質を確保するには、符号間間隔を広げる、つまり信号の伝送速度を下げる必要があり、光ファイバシステムの通信容量や伝送距離が制限されてしまう。

分類: 分散の原因に応じて、ファイバ分散はモード分散、材料分散、導波路分散、偏波分散に分類できます。

②光ファイバ損失：

光ファイバの損失とは、光ファイバを通じて光信号を伝送した後、吸収や散乱によって光パワーが低下することを指します。

固有吸収性：繊維素材自体が持つ吸収性のこと。

不純物吸収: 光ファイバー内の不純物による光の吸収。

散乱損失。 線形散乱。 非線形散乱。 構造的に不完全な散乱。

その他の損失：若干の曲げ損失など 光ファイバは柔らかいので曲げることができますが、ある程度曲げると光を導くことはできますが、光の伝播経路が変化してしまいます。 透過モードから放射モードに移行すると、光エネルギーの一部がクラッドに侵入したり、クラッドを透過して放射モードとなり漏れ出して損失が発生する。 曲げ半径が5～10cm以上の場合、曲げによる損失は無視できます。

3. 光ファイバー通信のメリット：

① 通信容量が大きい。 理論上、光ファイバーは同時に 100 億ワードを送信でき、同時に 500,000 ワードを送信する現在のテストは成功しました。これは、光ファイバーの数千倍、さらには数十万倍です。従来の同軸ケーブル、電子レンジなど。

②幹線距離が長い。 光ファイバーは損失係数が非常に低く、適切な光伝送、光受信装置、光増幅器、前方誤り訂正技術、RZ符号変調技術などを用いることで、従来の伝送距離に比べて数千キロメートル以上の中継距離を実現できます。ケーブルは1.5kmしか伝送できませんが、マイクロ波は50kmなので、単純に比較することはできません。

③機密性が高く、適応力が強い。 外部からの強力な電磁界の干渉を恐れず、耐腐食性があるという利点があります。 光ファイバーの基本構成要素は石英であり、光のみを伝送し、電気を通さず、電磁場の影響を受けないため、伝送される光信号は電磁場の影響を受けないため、光ファイバー伝送は強力な特性を持っています。電磁干渉および産業干渉に対する耐性。 このため、光ファイバーで伝送される信号は盗聴されにくく、秘密保持に役立ちます。

④小型、軽量です。

⑤ 原料が豊富で価格が安い。

4. 光ファイバーの種類。

伝送モードによる分類:

マルチモードファイバー: 複数のモードの光を伝送できます。 しかし、モード間分散が大きいため、デジタル信号の伝送周波数が制限され、距離が長くなるとさらに深刻になります。

シングルモードファイバー: 1 つのモードの光のみを伝送できるため、モード間分散が非常に小さく、遠隔通信に適しています。

シングルモードファイバーとマルチモードファイバーの比較:

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