ما هو معدل التوهين لإشارات الليزر في كابلات الألياف البصرية؟

كمورد رائد في مجال الليزر والبصريات الألياف ، شاهدت مباشرة التطورات الرائعة والتطبيقات الواسعة لتكنولوجيا الألياف البصرية. أحد الجوانب الأكثر أهمية في أداء أنظمة الألياف البصرية هو معدل التوهين لإشارات الليزر داخل الكابلات. يعد فهم هذا المفهوم أمرًا أساسيًا لأي شخص يشارك في تصميم أو تركيب أو صيانة شبكات الألياف البصرية.

أساسيات توهين إشارة الليزر في كابلات الألياف البصرية

يشير التوهين ، في سياق البصريات الألياف ، إلى انخفاض في قوة إشارة الليزر أثناء سفره عبر كابل الألياف البصرية. هذا التخفيض أمر لا مفر منه ويتم قياسه في ديسيبل لكل كيلومتر (ديسيبل/كيلومتر). معدل التوهين هو معلمة رئيسية تحدد الحد الأقصى للمسافة التي يمكن أن تسافرها الإشارة دون تدهور كبير والحاجة إلى تضخيم الإشارة.

تسهم عدة عوامل في توهين إشارات الليزر في كابلات الألياف البصرية. أحد الأسباب الأساسية هو الامتصاص. عندما يتفاعل ضوء الليزر مع مادة الألياف ، يتم امتصاص بعض طاقته بواسطة الذرات في الزجاج. يرجع هذا الامتصاص بشكل أساسي إلى الشوائب في الزجاج ، مثل أيونات الهيدروكسيل (OH-) وأيونات معدنية انتقالية. يمكن أن تمتص هذه الشوائب الضوء بأطوال موجية محددة ، مما يؤدي إلى انخفاض في قوة الإشارة.

عامل مهم آخر هو تشتت. تشتت Rayleigh هو النوع الأكثر شيوعًا من الانتثار في الكابلات البصرية الألياف. يحدث ذلك عندما يتفاعل ضوء الليزر مع عدم التجانس المجهري في بنية الزجاج. تتسبب هذه التجانس في انتشار الضوء في اتجاهات مختلفة ، مما يؤدي إلى فقدان القوة في اتجاه الانتشار إلى الأمام. يتناسب تشتت رايلي عكسيا مع القوة الرابعة للطول الموجي ، مما يعني أن الأطوال الموجية الأقصر تتأثر أكثر بالتشتت.

ينحني كابل الألياف البصرية أيضًا في التوهين. عندما تكون الألياف عازمة ، يمكن للضوء الذي ينتشر من خلاله الهروب من قلب الألياف ، مما يؤدي إلى فقدان قوة الإشارة. هناك نوعان من خسائر الانحناء: الماكرو - الانحناء والانحناء الصغير. يحدث الانحناء الماكرو عندما تكون الألياف عازمة بنصف قطر كبير ، مثل عندما يتم تثبيته على طول الزاوية. النثان الدقيق - من ناحية أخرى ، ناتج عن تشوهات صغيرة في الألياف ، مثل تلك الناتجة عن التغيرات في الضغط أو درجة الحرارة.

معدلات التوهين لأنواع مختلفة من الكابلات البصرية الألياف

يختلف معدل التوهين لإشارات الليزر اعتمادًا على نوع كابل الألياف البصرية. هناك نوعان رئيسيان من الكابلات البصرية الألياف: الوضع المفرد والوضع متعدد. تم تصميم ألياف الوضع المفردة لحمل وضع واحد من الضوء ، مما يتيح مسافات نقل أطول وعرض النطاق الترددي الأعلى. من ناحية أخرى ، يمكن أن تحمل ألياف الوضع المتعدد أنماطًا متعددة من الضوء ، لكن لديها معدلات توهين أعلى وعادة ما تستخدم لمسافات أقصر.

من بين ألياف الوضع الفردي ، تم تطوير معايير مختلفة لتلبية متطلبات التطبيق المختلفة. على سبيل المثال،G.657.A2 BEND ألياف الوضع المفرد غير حساستم تصميمه لخسائر الانحناء المنخفضة. يعد هذا النوع من الألياف مفيدًا بشكل خاص في التطبيقات التي يجب أن تنحني فيها الألياف بشكل حاد ، كما هو الحال في البناء في شبكات المنازل أو مراكز البيانات. معدل التوهين لـ G.657.A2 ألياف منخفض نسبيًا ، عادة ما يكون حوالي 0.3 - 0.4 ديسيبل/كم عند طول موجة 1310 نانومتر و 0.2 - 0.3 ديسيبل/كم في 1550 نانومتر.

G.654e قطع ألياف الوضع المفرد الذي تم تحويل الطول الموجيتم تحسينه لأنظمة النقل الطويلة. يحتوي على معدل توهين منخفض عند طول الموجة 1550 نانومتر ، وهو النافذة التي يحدث فيها أدنى توهين في الألياف القائمة على السيليكا. يمكن أن يكون معدل التوهين للألياف G.654E منخفضًا إلى 0.18 ديسيبل/كم عند 1550 نانومتر ، مما يجعله مثاليًا للكابلات الغواصة والشبكات الأرضية الطويلة.

G.657.A1 منحنى ألياف الوضع الفردي غير حساسهو نوع آخر من الانحناء - الألياف غير حساسة. إنه يوفر أداءً جيدًا من حيث فقدان الانحناء والتوهين. يشبه معدل التوهين لـ G.657.A1 ألياف G.657.A2 ، مع قيم حوالي 0.3 - 0.4 ديسيبل/كم في 1310 نانومتر و 0.2 - 0.3 ديسيبل/كم في 1550 نانومتر.

قياس معدل التوهين

يعد قياس معدل توهين إشارات الليزر في كابلات الألياف الضوئية أمرًا بالغ الأهمية لضمان الأداء المناسب لشبكات الألياف البصرية. هناك عدة طرق لقياس التوهين ، بما في ذلك طريقة الخلفية وطريقة فقدان الإدراج.

طريقة القطع - الخلفية هي وسيلة مباشرة ودقيقة لقياس التوهين. في هذه الطريقة ، يتم قياس طول الألياف الطويل لأول مرة لقوة الخرج. بعد ذلك ، يتم قطع طول قصير للألياف ، ويتم قياس طاقة الخرج مرة أخرى. الفرق في طاقة الخرج بين القياسين ، مقسوما على طول القطع - قبالة الألياف ، يعطي معدل التوهين.

طريقة فقدان الإدراج هي طريقة أكثر عملية لقياسات الميدان. في هذه الطريقة ، يتم استخدام مصدر الضوء ومقياس الطاقة. يتم توصيل مصدر الضوء بأحد طرفي الألياف ، ويتم توصيل مقياس الطاقة بالطرف الآخر. يتم قياس قوة الضوء المنقولة عبر الألياف ، ويتم حساب التوهين بناءً على الفرق بين طاقة الإدخال وطاقة الخرج.

تأثير التوهين على تصميم شبكة الألياف البصرية

معدل التوهين لإشارات الليزر له تأثير كبير على تصميم شبكات الألياف البصرية. يعني معدل التوهين المرتفع أن الإشارة ستتحول بسرعة أكبر على المسافة ، مما يتطلب المزيد من مضخمات الإشارة أو أجهزة التوتر للحفاظ على قوة الإشارة. هذا يزيد من تكلفة الشبكة وتعقيدها.

بالنسبة لشبكات المسافة الطويلة ، مثل تلك المستخدمة في الاتصالات السلكية واللاسلكية أو مراكز البيانات ، فإن تقليل معدل التوهين أمر بالغ الأهمية. يمكن أن يؤدي استخدام الألياف ذات التوهين المنخفض ، مثل G.654e ، إلى تقليل الحاجة إلى تضخيم الإشارة وزيادة مسافة الإرسال. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تساعد ممارسات التثبيت المناسبة ، مثل تجنب الانحناء المفرط للألياف ، أيضًا في تقليل التوهين.

باختصار - شبكات المسافة ، مثل تلك المستخدمة في شبكات المنطقة المحلية (LAN) ، قد لا يكون معدل التوهين أمرًا بالغ الأهمية. ومع ذلك ، لا يزال من المهم التأكد من أن التوهين ضمن حدود مقبولة لتجنب تدهور الإشارة والأخطاء.

خاتمة

في الختام ، فإن معدل توهين إشارات الليزر في الكابلات البصرية الألياف هو مفهوم معقد ولكنه أساسي في مجال البصريات الألياف. يتأثر بعوامل مثل الامتصاص والتشتت والانحناء ، ويختلف اعتمادًا على نوع كابل الألياف البصرية. يعد فهم معدل التوهين أمرًا ضروريًا لتصميم وتثبيت وصيانة شبكات الألياف البصرية عالية الأداء.

كمورد لأشعة الليزر والبصريات الألياف ، نحن ملتزمون بتوفير منتجات عالية الجودة مع معدلات توهين منخفضة. تم تصميم مجموعتنا من كابلات الألياف البصرية ، بما في ذلك G.657.A2 و G.654E و G.657.A1 ، لتلبية الاحتياجات المتنوعة لعملائنا. سواء كنت تقوم ببناء شبكة الاتصالات الطويلة والمسافة أو الشبكة المحلية قصيرة المسافة ، لدينا الحل الصحيح لك.

إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن منتجاتنا أو لديك متطلبات محددة لشبكة الألياف البصرية الخاصة بك ، فنحن نشجعك على الاتصال بنا لمناقشة مفصلة. فريق الخبراء لدينا مستعد لمساعدتك في العثور على أفضل حلول الألياف البصرية لتطبيقاتك.

مراجع

• Agrawal ، GP (2002). الألياف - أنظمة الاتصالات البصرية. Wiley - Interscience.
• Keizer ، G. (2013). اتصالات الألياف البصرية. McGraw - Hill Education.
• توصيات ITU - T بشأن الألياف البصرية (G.652 ، G.654 ، G.657 ، إلخ).