Cáp sợi quang làm gì?- Jiangsu Huawei Optoelectronic Technology Co., Ltd.

Cáp sợi quang Truyền thông tin dưới dạng các xung ánh sáng qua các sợi thủy tinh hoặc nhựa. Chúng đóng vai trò là xương sống của viễn thông hiện đại, cho phép truyền dữ liệu tốc độ cao trong khoảng cách xa với mất tín hiệu tối thiểu.

Chức năng cốt lõi

Sợi quang chuyển đổi tín hiệu điện thành ánh sáng bằng cách sử dụng máy phát. Ánh sáng đi qua cáp thông qua toàn bộ phản xạ bên trong, nảy giữa lõi và ốp. Tại đích, một máy thu chuyển đổi ánh sáng trở lại thành tín hiệu điện.

Các thành phần chính

• Core: Thanh kính/Trung tâm nhựa mang theo ánh sáng
• ốp: Lớp ngoài phản chiếu ánh sáng vào bên trong
• Lớp phủ đệm: Áo khoác nhựa bảo vệ
• Thành viên sức mạnh: Củng cố sợi (ví dụ: Kevlar)
• Áo khoác ngoài: Bên ngoài chống thời tiết

Thông số kỹ thuật

Sợi đơn chế độ (lõi 9 Pha) mang ánh sáng laser hồng ngoại (1310-1550nm) cho khoảng cách vượt quá 100km. Sợi đa chế độ (lõi 50-62.5 Lõi) sử dụng các nguồn ánh sáng LED cho các lần chạy ngắn hơn (≤2km).

So sánh hiệu suất

Tính năng	Sợi quang	Cáp đồng trục	Cặp xoắn
Băng thông tối đa	> 100 Tbps	10 Gbps	10 Gbps
Khoảng cách tối đa (không có bộ lặp)	80-100km	500m	100m
Độ trễ	5μs/km	10μs/km	12μs/km
Em miễn dịch can thiệp	Hoàn thành	Vừa phải	Thấp
Các ứng dụng điển hình	Xương sống Internet, cáp ngầm	Truyền hình cáp, camera quan sát	Ethernet, điện thoại

Cơ học truyền tín hiệu

Các xung ánh sáng duy trì tính toàn vẹn tín hiệu thông qua phản xạ nội bộ toàn bộ. Tính toán góc quan trọng tuân theo luật của Snell: _c = tội lỗi ^-1 (N ₂ /N ₁ ), nơi n ₁ và n ₂ là các chỉ số khúc xạ của lõi và ốp.

Kịch bản triển khai

• Cáp dưới đáy biển : 400 hệ thống kéo dài 1,3m km trên toàn cầu
• Ftth (Sợi-đến nhà) : Kết nối người tiêu dùng trực tiếp
• Trung tâm dữ liệu : Kiến trúc lá cột sống với các liên kết 400Gbps
• Công nghiệp : Tự động hóa nhà máy chống EMI

Hạn chế và cân nhắc

Chi phí lắp đặt vượt quá 10-30%. Thiết bị chuyên dụng cần thiết để nối (mất 0,1dB cho mỗi mối nối). Bán kính uốn tối thiểu (thường là đường kính cáp 10-20 ×) ngăn ngừa rò rỉ ánh sáng.

Dòng thời gian tiến hóa

1977: Cài đặt thương mại đầu tiên (Chicago)
1988: Cáp xuyên Đại Tây Dương (40.000 cuộc gọi đồng thời)
2016: Kỷ lục 4.000km (kênh đơn 1Tbps)
2023: Hệ thống dưới đất đạt được 24Tbps mỗi cặp sợi

Sự phát triển trong tương lai

Ghép kênh phân chia không gian bằng các sợi đa lõi (7 lõi được thể hiện). Sợi lõi rỗng làm giảm độ trễ xuống còn 3μs/km. Tích hợp với mạng mật mã lượng tử.

Kỹ thuật lặn sâu

Các hệ thống sợi quang tận dụng ghép kênh phân chia bước sóng (WDM) để tăng công suất. WDM dày đặc (DWDM) hỗ trợ lên tới 160 bước sóng trên mỗi sợi, mỗi bước mang 100Gbps. Tái tạo tín hiệu xảy ra thông qua các bộ khuếch đại sợi pha tạp Erbium (EDFA) cách nhau trong khoảng thời gian 80-100km, duy trì khuếch đại quang mà không cần chuyển đổi điện. Các hiệu ứng phi tuyến như trộn bốn sóng trở nên đáng kể ở mức năng lượng vượt quá 17dBm, đòi hỏi các thiết kế sợi thay đổi phân tán. Bồi thường phân tán chế độ phân cực (PMD) rất quan trọng đối với các liên kết vượt quá 40km hoạt động ở tốc độ 100Gbps.

Khoa học vật chất

Silica cực kỳ hợp nhất (SiO ₂ ) tạo thành vật liệu cốt lõi, với doping germanium tăng chỉ số khúc xạ. Cladding sử dụng silica pha tạp flo với chỉ số khúc xạ thấp hơn 0,36%. Sản xuất liên quan đến lắng đọng hơi hóa học (MCVD), trong đó khí lắng đọng các lớp silicon bên trong các ống trước ở 1900 ° C. Vẽ sợi xảy ra ở 2000 ° C, kéo 10km/phút với đường kính được điều khiển đến ± 0,1.