Pedagogi Negeri Rusia

Universiti dinamakan sempena

Esei

pada seni bina komputer

mengenai topik:

“Rangkaian Gentian Optik”

Dilaksanakan: Yunchenko T.

pelajar II kursus

Fakulti IOT, kumpulan 2.2

Disemak:

St. Petersburg 2004

1. Peranti kabel optik

2. Klasifikasi gentian optik

3. Menghantar maklumat melalui gentian optik

4. DWDM dan trafik

5. DWDM esok

6. kesusasteraan

Rangkaian dan Teknologi Gentian OptikDWDM

Peranti kabel optik

Elemen utama kabel optik (OC) ialah pandu gelombang optik - rod bulat yang diperbuat daripada dielektrik telus optik. Oleh kerana dimensi keratan rentasnya yang kecil, pandu gelombang optik biasanya dipanggil gentian optik (OF) atau gentian optik (OF).

Sifat dwi cahaya diketahui: gelombang dan korpuskular. Berdasarkan kajian sifat-sifat ini, teori kuantum (korpuskular) dan gelombang (elektromagnet) cahaya telah dibangunkan. Teori-teori ini tidak boleh dibantah. Hanya dalam keseluruhannya mereka memungkinkan untuk menerangkan fenomena optik yang diketahui.

Gentian optik terdiri daripada teras, di mana gelombang cahaya bergerak, dan pelapisan. Teras berfungsi untuk menghantar gelombang cahaya. Tujuan cangkerang adalah untuk mewujudkan keadaan pantulan yang lebih baik di sempadan "teras-kulit" dan melindungi daripada sinaran tenaga ke dalam ruang sekeliling.

Secara umum, tiga jenis gelombang boleh merambat dalam gentian optik: berpandu, bocor dan terpancar. Tindakan dan dominasi mana-mana jenis gelombang dikaitkan terutamanya dengan sudut tuju gelombang pada sempadan "teras cangkang" gentian. Pada sudut kejadian sinar tertentu pada hujung gentian optik, fenomena jumlah pantulan dalaman berlaku pada sempadan "teras - cangkang" gentian optik. Sinaran optik, seolah-olah, terkunci dalam teras dan merambat hanya di dalamnya.

Klasifikasi gentian optik

Terdapat mod tunggal dan mod pelbagai mod penghantaran sinaran melalui OF. Dalam mod multimod perambatan sinaran sepanjang gentian optik, keadaan jumlah pantulan dalaman dipenuhi untuk bilangan sinar yang tidak terhingga. Ini hanya boleh dilakukan untuk OF yang terasnya lebih panjang daripada panjang gelombang yang disebarkannya. OF sedemikian dipanggil multimode.

Dalam OF mod tunggal, tidak seperti yang berbilang mod, hanya satu rasuk merambat, dan, oleh itu, tiada herotan isyarat yang disebabkan oleh masa perambatan yang berbeza bagi rasuk yang berbeza.

Semua OF dibahagikan kepada kumpulan berdasarkan jenis sinaran penyebaran, kepada subkumpulan berdasarkan jenis profil indeks biasan, dan kepada jenis berdasarkan bahan teras dan pelapisan.

Kumpulan ejen berikut dibezakan:

Multimod (M)

Mod tunggal tanpa mengekalkan polarisasi sinaran (E)

Mod tunggal dengan pemeliharaan polarisasi sinaran (P)

Kumpulan OFF berbilang mod dibahagikan kepada dua subkumpulan:

Dengan indeks biasan berperingkat (C)

Dengan indeks biasan kecerunan (G)

Di samping itu, OV dibahagikan kepada jenis berikut:

Teras dan cangkang kuarza

Teras adalah kuarza dan cangkerang adalah polimer

Teras dan cangkang kaca berbilang komponen

Teras dan cangkerang diperbuat daripada bahan polimer

Mengikut tujuannya, kabel komunikasi optik dibahagikan kepada:

Bandar

Kawasan

Batang

Bergantung pada keadaan pemasangan, kabel optik tetap dan linear dibezakan. Yang terakhir, seterusnya, dibahagikan kepada kabel yang bertujuan untuk pemasangan di pembetung dan pembetung, tanah, untuk penggantungan pada sokongan dan rak, untuk pemasangan di bawah air.

Menghantar maklumat melalui gentian optik

Jika dibandingkan dengan kaedah penghantaran maklumat yang lain, susunan magnitud TB/s adalah tidak boleh dicapai. Satu lagi kelebihan teknologi sedemikian ialah kebolehpercayaan penghantaran. Penghantaran gentian optik tidak mempunyai kelemahan penghantaran isyarat elektrik atau radio. Tiada gangguan yang boleh merosakkan isyarat, dan tidak perlu melesenkan penggunaan frekuensi radio. Walau bagaimanapun, tidak ramai yang membayangkan bagaimana maklumat dihantar melalui gentian optik secara umum, dan lebih kurang yang mengetahui pelaksanaan teknologi tertentu. Kami akan melihat salah satu daripadanya - teknologi DWDM (pemultipleksan pembahagian panjang gelombang padat).

Mula-mula, mari kita lihat bagaimana maklumat dihantar melalui gentian optik secara umum. Gentian optik ialah pandu gelombang yang melaluinya gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang kira-kira seribu nanometer (10-9 m) merambat. Ini adalah kawasan sinaran inframerah yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Dan idea utama ialah dengan pemilihan bahan gentian tertentu dan diameternya, situasi timbul apabila bagi beberapa panjang gelombang medium ini menjadi hampir telus dan walaupun ia mencecah sempadan antara gentian dan persekitaran luaran, kebanyakan tenaga adalah dipantulkan kembali ke dalam serat. Ini memastikan bahawa sinaran melalui gentian tanpa banyak kehilangan, dan tugas utama adalah untuk menerima sinaran ini di hujung gentian yang lain. Sudah tentu, penerangan ringkas seperti itu menyembunyikan kerja besar dan sukar ramai orang. Jangan fikir bahan sedemikian mudah untuk dibuat atau kesan ini jelas. Sebaliknya, ia harus dianggap sebagai penemuan yang hebat, kerana ia kini menyediakan cara yang lebih baik untuk menghantar maklumat. Anda perlu memahami bahawa bahan pandu gelombang adalah pembangunan yang unik dan kualiti penghantaran data serta tahap gangguan bergantung pada sifatnya; Penebat pandu gelombang direka untuk memastikan bahawa output tenaga luar adalah minimum.

Secara khusus bercakap tentang teknologi yang dipanggil "multipleksan," ini bermakna anda menghantar berbilang panjang gelombang pada masa yang sama. Mereka tidak berinteraksi antara satu sama lain, dan apabila menerima atau menghantar maklumat, kesan gangguan (superposisi satu gelombang pada gelombang lain) adalah tidak penting, kerana ia menunjukkan diri mereka paling kuat pada pelbagai panjang gelombang. Di sini kita bercakap tentang menggunakan frekuensi dekat (frekuensi adalah berkadar songsang dengan panjang gelombang, jadi tidak kira apa yang anda bincangkan). Peranti yang dipanggil pemultipleks ialah peranti untuk pengekodan atau penyahkodan maklumat ke dalam bentuk gelombang dan belakang. Selepas pengenalan ringkas ini, mari kita beralih kepada penerangan khusus teknologi DWDM.

Ciri utama pemultipleks DWDM, yang membezakannya daripada pemultipleks WDM sahaja:
hanya menggunakan satu tetingkap ketelusan 1550 nm, dalam kawasan amplifikasi EDFA nm (EDFA - sistem penguatan optik; EDFA - pengulang optik, ia membolehkan anda memulihkan kuasa isyarat optik yang hilang apabila melalui garis panjang, tanpa penukaran kepada isyarat elektrik dan belakang. Gentian optik , didop dengan erbium unsur nadir bumi, mempunyai keupayaan untuk menyerap cahaya satu panjang gelombang dan memancarkannya pada panjang gelombang yang lain. Laser semikonduktor luaran menghantar cahaya inframerah dengan panjang gelombang 980 atau 1480 milimikron ke dalam gentian, mengujakan atom erbium. Apabila isyarat optik dengan panjang gelombang gelombang dari 1530 hingga 1620 milimikron, atom erbium yang teruja mengeluarkan cahaya dengan panjang gelombang yang sama dengan isyarat input. Penghapusan penukaran isyarat cahaya kepada isyarat elektrik dan sebaliknya memudahkan dan mengurangkan kos peralatan amplifikasi dan memungkinkan untuk tidak memperkenalkan herotan tambahan semasa penukaran. Penguat EDFA digunakan dalam " talian jarak jauh yang sukar untuk memasang peralatan penguatan perantaraan yang kompleks (contohnya, kabel dasar laut). Sebagai rujukan, katakan panjang gelombang cahaya yang boleh dilihat ialah 400-800 nm.

Di samping itu, kerana nama itu sendiri bercakap tentang penghantaran saluran yang padat, bilangan saluran adalah lebih besar daripada dalam skim WDM konvensional dan mencapai beberapa dozen. Disebabkan ini, terdapat keperluan untuk mencipta peranti yang boleh menambah saluran atau mengalih keluarnya, berbanding dengan skim konvensional di mana semua saluran dikodkan atau dinyahkod sekali gus. Konsep penghalaan panjang gelombang pasif dikaitkan dengan peranti sedemikian, yang beroperasi pada satu saluran daripada banyak. Ia juga jelas bahawa bekerja dengan sejumlah besar saluran memerlukan ketepatan yang lebih tinggi bagi peranti pengekodan dan penyahkodan isyarat dan meletakkan permintaan yang lebih tinggi pada kualiti talian. Oleh itu peningkatan yang jelas dalam kos peranti - pada masa yang sama mengurangkan harga untuk menghantar unit maklumat kerana fakta bahawa ia kini boleh dihantar dalam jumlah yang lebih besar.
Beginilah cara demultiplexer dengan cermin berfungsi (rajah dalam Rajah 1a). Isyarat multipleks masuk mencapai port input. Isyarat ini kemudiannya melalui plat pandu gelombang dan diedarkan pada banyak pandu gelombang, yang merupakan struktur pembelauan AWG (pandu gelombang tersusun). Seperti sebelum ini, isyarat dalam setiap pandu gelombang kekal bermultipleks, dan setiap saluran kekal diwakili dalam semua pandu gelombang, iaitu, setakat ini hanya selari telah berlaku. Seterusnya, isyarat dipantulkan dari permukaan cermin, dan akibatnya, fluks cahaya sekali lagi dikumpulkan dalam plat pandu gelombang, di mana ia difokuskan dan diganggu. Ini membawa kepada pembentukan corak gangguan dengan maksima yang dipisahkan secara ruang, dan biasanya geometri plat dan cermin dikira supaya maksima ini bertepatan dengan kutub keluaran. Multiplexing berlaku secara terbalik.

nasi. 1. Litar pemultipleks DWDM: a) dengan unsur pemantul; b) dengan dua plat pandu gelombang

Kaedah lain untuk membina pemultipleks bukan berdasarkan satu, tetapi pada sepasang plat pandu gelombang (Rajah 1b). Prinsip operasi peranti sedemikian adalah serupa dengan kes sebelumnya, kecuali di sini plat tambahan digunakan untuk memfokus dan gangguan.
Pemultipleks DWDM, sebagai peranti pasif semata-mata, memperkenalkan pengecilan besar ke dalam isyarat. Sebagai contoh, kerugian untuk peranti (lihat Rajah 1a) yang beroperasi dalam mod penyahmultipleksan ialah 10-12 dB, dengan gangguan crosstalk jarak jauh kurang daripada –20 dB dan separuh lebar spektrum isyarat 1 nm (berdasarkan bahan daripada Oki Electric Industry). Disebabkan oleh kerugian yang besar, selalunya perlu memasang penguat optik sebelum dan/atau selepas pemultipleks DWDM.
Parameter yang paling penting dalam teknologi pemultipleksan gelombang padat sudah pasti jarak antara saluran bersebelahan. Penyeragaman susunan spatial saluran diperlukan jika hanya kerana berdasarkannya adalah mungkin untuk mula menjalankan ujian untuk keserasian bersama peralatan dari pengeluar yang berbeza. Sektor penyeragaman telekomunikasi Kesatuan Telekomunikasi Antarabangsa (ITU-T) telah meluluskan pelan frekuensi DWDM dengan jarak antara saluran 100 GHz, yang sepadan dengan perbezaan panjang gelombang 0.8 nm. Isu penghantaran maklumat dengan perbezaan panjang gelombang 0.4 nm juga sedang dibincangkan. Nampaknya perbezaan itu boleh dibuat lebih kecil, dengan itu mencapai daya tampung yang lebih besar, tetapi dalam kes ini, masalah teknologi semata-mata timbul berkaitan dengan pembuatan laser yang menghasilkan isyarat monokromatik yang ketat (frekuensi malar tanpa gangguan) dan jeriji pembelauan yang memisahkan maksima. dalam ruang, sepadan dengan panjang gelombang yang berbeza. Apabila menggunakan pemisahan 100 GHz, semua saluran mengisi jalur yang boleh digunakan secara sama rata, yang mudah apabila menyediakan peralatan dan mengkonfigurasinya semula. Pilihan selang pemisahan ditentukan oleh lebar jalur yang diperlukan, jenis laser dan tahap gangguan pada talian. Walau bagaimanapun, ia mesti diambil kira bahawa apabila beroperasi walaupun dalam julat sempit (nm), pengaruh gangguan tak linear di sempadan rantau ini adalah sangat ketara. Ini menjelaskan hakikat bahawa apabila bilangan saluran meningkat, adalah perlu untuk meningkatkan kuasa laser, tetapi ini, seterusnya, membawa kepada penurunan nisbah isyarat-ke-bunyi. Akibatnya, penggunaan pengedap yang lebih keras masih belum diseragamkan dan sedang dibangunkan. Satu lagi kelemahan jelas peningkatan ketumpatan ialah pengurangan jarak di mana isyarat boleh dihantar tanpa penguatan atau penjanaan semula (ini akan dibincangkan dengan lebih terperinci di bawah).
Ambil perhatian bahawa masalah ketaklinearan yang dinyatakan di atas adalah wujud dalam sistem penguatan berasaskan silikon. Sistem fluorin-zirkonat yang lebih dipercayai kini sedang dibangunkan yang memberikan kelinearan yang lebih besar (di seluruh julat nm) keuntungan. Apabila kawasan operasi EDFA bertambah, ia menjadi mungkin untuk memultiplekskan 40 saluran STM-64 pada selang 100 GHz dengan jumlah kapasiti 400 GHz setiap gentian (Gamb. 2).

nasi. 2. Penempatan spektrum saluran dalam gentian

Jadual menunjukkan ciri teknikal salah satu sistem pemultipleks berkuasa menggunakan pelan frekuensi 100/50 GHz, yang dikeluarkan oleh Ciena Corp.

Tahap sistem	Kapasiti, Gbit/s	saluran 2.5 Gbit/s)
	OC-48/(STM-16)/OC-48c/STM-16c
Pelan kekerapan
Konfigurasi yang mungkin	5 penerbangan pada 25 dB - (500 km) 2 penerbangan pada 33 dB - (240 km)
Kadar Ralat Sistem (BER)
Antara muka saluran		Jarak Pendek/Pertengahan, STM-16/G.957 I-16 & S.16.1, Aplikasi Dalam Pejabat
Tahap isyarat input, dBm	dari -18 hingga -3
Tahap isyarat keluaran, dBm
Panjang gelombang sinaran input, nm
Pengurusan rangkaian	Sistem kawalan	WaveWatch oleh CIENA melalui SNMP atau TMN
Antara muka standard	VT100(TM), RS-232 tak segerak, akses jauh melalui Telnet, ITU TMN, TL-1, SNMP
Pemantauan kesihatan saluran	Ralat bit saluran melalui pengepala SDH B1, memantau kuasa optik dalam setiap saluran
Antara Muka Jauh	RS-422/X.25 (antara muka TL-1), IP/802.3 melalui 10Base-T
Saluran perkhidmatan optik	2.048 Mbit/s pada 1625 nm
Spesifikasi pemakanan	Voltan bekalan, V, DC	dari -48 hingga -58
Penggunaan kuasa pada 40 saluran, W	800 tipikal, 925 (maksimum) - rak 1, 1000 tipikal, 1250 (maksimum) - rak 2

Mari kita lihat dengan lebih dekat sistem penguatan optik. Apa masalahnya? Pada mulanya, isyarat dihasilkan oleh laser dan dihantar ke gentian. Ia merebak di sepanjang serat, mengalami perubahan. Perubahan utama yang perlu ditangani ialah penyebaran isyarat (dispersi). Ia dikaitkan dengan kesan tak linear yang timbul apabila paket gelombang melalui medium dan jelas dijelaskan oleh rintangan medium. Ini menimbulkan masalah penghantaran jarak jauh. Besar - dalam erti kata ratusan atau bahkan ribuan kilometer. Ini adalah 12 pesanan magnitud lebih panjang daripada panjang gelombang, jadi tidak menghairankan bahawa walaupun kesan bukan linear adalah kecil, maka secara keseluruhan pada jarak sedemikian ia mesti diambil kira. Selain itu, mungkin terdapat ketidaklinearan dalam laser itu sendiri. Terdapat dua cara untuk mencapai penghantaran isyarat yang boleh dipercayai. Yang pertama ialah pemasangan penjana semula yang akan menerima isyarat, menyahkodnya, menjana isyarat baharu, sama sekali dengan isyarat yang tiba, dan menghantarnya lebih jauh. Kaedah ini berkesan, tetapi peranti sedemikian agak mahal, dan meningkatkan kapasitinya atau menambah saluran baharu yang mesti dikendalikannya melibatkan kesukaran dalam mengkonfigurasi semula sistem. Kaedah kedua hanyalah penguatan optik isyarat, sama sekali dengan penguatan bunyi di pusat muzik. Penguatan ini berdasarkan teknologi EDFA. Isyarat tidak dinyahkod, tetapi hanya amplitudnya ditingkatkan. Ini membolehkan anda menyingkirkan kehilangan kelajuan dalam nod penguatan, dan juga menghapuskan masalah menambah saluran baharu, kerana penguat menguatkan segala-galanya dalam julat tertentu

Berdasarkan EDFA, kehilangan kuasa talian diatasi dengan penguatan optik (Rajah 3). Tidak seperti penjana semula, keuntungan telus ini tidak terikat dengan kadar bit isyarat, membenarkan maklumat dihantar pada kadar yang lebih tinggi dan meningkatkan daya pengeluaran sehingga faktor pengehad lain seperti penyebaran kromatik dan penyebaran mod polarisasi mula dimainkan. Penguat EDFA juga mampu menguatkan isyarat WDM berbilang saluran, menambah dimensi lain pada lebar jalur.

nasi. 3. Sistem komunikasi optik berdasarkan: a) lata pengulang penjanaan semula; b) lata penguat optik EDFA

Walaupun isyarat optik yang dihasilkan oleh pemancar laser asal mempunyai polarisasi yang jelas, semua nod lain di sepanjang laluan isyarat optik, termasuk penerima optik, harus mempamerkan pergantungan yang lemah pada parameter mereka pada arah polarisasi. Dalam pengertian ini, penguat optik EDFA, yang dicirikan oleh pergantungan polarisasi yang lemah bagi keuntungan, mempunyai kelebihan yang ketara berbanding penguat semikonduktor. Dalam Rajah. Rajah 3 menunjukkan gambar rajah operasi kedua-dua kaedah.
Tidak seperti penjana semula, penguat optik memperkenalkan bunyi tambahan yang mesti diambil kira. Oleh itu, bersama dengan keuntungan, salah satu parameter penting EDFA ialah angka hingar. Teknologi EDFA lebih murah, atas sebab ini ia lebih kerap digunakan dalam amalan sebenar.

Oleh kerana EDFA, sekurang-kurangnya dari segi harga, kelihatan lebih menarik, mari kita lihat ciri-ciri utama sistem ini. Ini adalah kuasa tepu, yang mencirikan kuasa output penguat (ia boleh mencapai atau bahkan melebihi 4 W); keuntungan, ditakrifkan sebagai nisbah kuasa isyarat input dan output; kuasa sinaran spontan yang dikuatkan menentukan tahap bunyi yang dihasilkan oleh penguat itu sendiri. Di sini adalah sesuai untuk memberikan contoh pusat muzik, di mana seseorang boleh mengesan analogi dalam semua parameter ini. Yang ketiga (tahap hingar) amat penting, dan adalah wajar ia serendah mungkin. Menggunakan analogi, anda boleh cuba menghidupkan stereo tanpa memainkan sebarang cakera, tetapi pada masa yang sama putarkan tombol kelantangan kepada maksimum. Dalam kebanyakan kes anda akan mendengar bunyi bising. Bunyi ini dicipta oleh sistem amplifikasi semata-mata kerana ia dikuasakan. Begitu juga, dalam kes kami, pelepasan spontan berlaku, tetapi oleh kerana penguat direka untuk memancarkan gelombang dalam julat tertentu, foton julat tertentu ini akan lebih cenderung untuk dipancarkan ke dalam garisan. Ini akan mencipta (dalam kes kami) bunyi ringan. Ini mengenakan had pada panjang maksimum talian dan bilangan penguat optik di dalamnya. Keuntungan biasanya dipilih untuk memulihkan tahap isyarat asal. Dalam Rajah. Rajah 4 menunjukkan spektrum perbandingan isyarat keluaran dengan kehadiran dan ketiadaan isyarat pada input.

nasi. 4. Spektrum output EDFA diambil oleh penganalisis spektrum (ASE - ketumpatan spektrum hingar)

Parameter lain yang mudah digunakan semasa mencirikan penguat ialah faktor hingar - ini ialah nisbah parameter isyarat kepada hingar pada input dan output penguat. Dalam penguat yang ideal, parameter ini harus sama dengan perpaduan.
Terdapat tiga aplikasi untuk penguat EDFA: prapenguat, penguat talian dan penguat kuasa. Yang pertama dipasang terus di hadapan penerima. Ini dilakukan untuk meningkatkan nisbah isyarat kepada hingar, yang membolehkan penggunaan penerima yang lebih mudah dan boleh mengurangkan harga peralatan. Penguat linear bertujuan untuk menguatkan isyarat dalam garisan panjang atau dalam hal percabangan garisan tersebut. Penguat kuasa digunakan untuk menguatkan isyarat keluaran terus selepas laser. Ini disebabkan oleh fakta bahawa kuasa laser juga terhad dan kadangkala lebih mudah untuk memasang penguat optik sahaja daripada memasang laser yang lebih berkuasa. Dalam Rajah. Rajah 5 secara skematik menunjukkan ketiga-tiga cara menggunakan EDFA.

nasi. 5. Penggunaan pelbagai jenis penguat optik

Sebagai tambahan kepada penguatan optik langsung yang diterangkan di atas, peranti penguatan yang menggunakan kesan penguatan Raman dan dibangunkan di Bell Labs sedang bersedia untuk memasuki pasaran. Intipati kesannya ialah pancaran laser dengan panjang gelombang tertentu dihantar dari titik penerimaan ke arah isyarat, yang mengayunkan kekisi kristal pandu gelombang sedemikian rupa sehingga ia mula memancarkan foton dalam julat frekuensi yang luas. Oleh itu, tahap keseluruhan isyarat berguna meningkat, yang membolehkan anda meningkatkan sedikit jarak maksimum. Hari ini jarak ini adalah 160-180 km, berbanding 70-80 km tanpa peningkatan Raman. Peranti ini, yang dikeluarkan oleh Lucent Technologies, akan memasuki pasaran pada awal tahun 2001.

Apa yang diterangkan di atas ialah teknologi. Sekarang beberapa perkataan tentang pelaksanaan yang sudah wujud dan digunakan secara aktif dalam amalan. Pertama, kami perhatikan bahawa penggunaan rangkaian gentian optik bukan sahaja Internet dan, mungkin, tidak begitu banyak Internet. Rangkaian gentian optik boleh membawa saluran suara dan TV. Kedua, katakan terdapat beberapa jenis rangkaian yang berbeza. Kami berminat dengan rangkaian tulang belakang jarak jauh, serta rangkaian setempat, contohnya dalam satu bandar (yang dipanggil penyelesaian metro). Pada masa yang sama, untuk saluran komunikasi batang, di mana peraturan "lebih tebal paip, lebih baik" berfungsi dengan sempurna, teknologi DWDM adalah penyelesaian yang optimum dan munasabah. Situasi berbeza timbul dalam rangkaian bandar, di mana permintaan untuk penghantaran trafik tidak sehebat saluran trunk. Di sini, pengendali menggunakan pengangkutan berasaskan SDH/SONET lama yang baik beroperasi dalam julat panjang gelombang 1310 nm. Dalam kes ini, untuk menyelesaikan masalah lebar jalur yang tidak mencukupi, yang, dengan cara ini, masih belum terlalu teruk untuk rangkaian bandar, anda boleh menggunakan teknologi SWDM baharu, yang merupakan sejenis kompromi antara SDH/SONET dan DWDM (baca lebih lanjut tentang teknologi SWDM pada CD-ROM kami). Dengan teknologi ini, nod cincin gentian yang sama menyokong penghantaran data saluran tunggal pada 1310 nm dan pemultipleksan pembahagian panjang gelombang pada 1550 nm. Penjimatan dicapai dengan "menghidupkan" panjang gelombang tambahan, yang memerlukan penambahan modul pada peranti yang sepadan.

DWDM dan trafik

Salah satu perkara penting apabila menggunakan teknologi DWDM ialah trafik yang dihantar. Hakikatnya ialah kebanyakan peralatan yang wujud pada masa ini menyokong penghantaran hanya satu jenis trafik pada satu panjang gelombang. Akibatnya, situasi sering timbul di mana lalu lintas tidak sepenuhnya mengisi gentian. Oleh itu, kurang trafik "padat" dihantar melalui saluran dengan daya pemprosesan formal yang setara dengan, sebagai contoh, STM-16.
Pada masa ini, peralatan muncul yang menyedari pemuatan penuh panjang gelombang. Dalam kes ini, satu panjang gelombang boleh "diisi" dengan trafik heterogen, katakan, TDM, ATM, IP. Contohnya ialah keluarga peralatan Chromatis daripada Lucent Technologies, yang boleh menghantar semua jenis trafik yang disokong oleh antara muka I/O pada satu panjang gelombang. Ini dicapai melalui suis silang TDM dan suis ATM terbina dalam. Lebih-lebih lagi, suis ATM tambahan bukan penentu harga. Dalam erti kata lain, kefungsian tambahan peralatan dicapai pada kos yang hampir sama. Ini membolehkan kami meramalkan bahawa masa depan terletak pada peranti universal yang mampu menghantar sebarang trafik daripadanya

penggunaan jalur lebar yang optimum.

DWDM esok

Dengan lancar beralih ke arah aliran pembangunan teknologi ini, kami pasti tidak akan menemui Amerika jika kami mengatakan bahawa DWDM adalah teknologi penghantaran data optik yang paling menjanjikan. Ini boleh dikaitkan dengan tahap yang lebih besar kepada pertumbuhan pesat trafik Internet, yang kadar pertumbuhannya menghampiri ribuan peratus. Titik permulaan utama dalam pembangunan adalah peningkatan dalam panjang penghantaran maksimum tanpa penguatan isyarat optik dan pelaksanaan lebih banyak saluran (panjang gelombang) dalam satu gentian. Sistem hari ini menyediakan penghantaran 40 panjang gelombang, sepadan dengan grid frekuensi 100-gigahertz. Peranti dengan rangkaian 50-GHz yang menyokong sehingga 80 saluran adalah seterusnya untuk memasuki pasaran, yang sepadan dengan penghantaran aliran terabit melalui satu gentian. Dan hari ini anda sudah boleh mendengar kenyataan daripada makmal syarikat pembangunan seperti Lucent Technologies atau Nortel Networks mengenai penciptaan sistem 25-GHz yang akan berlaku.
Walau bagaimanapun, walaupun perkembangan kejuruteraan dan penyelidikan yang begitu pesat, penunjuk pasaran membuat pelarasan mereka sendiri. Tahun lalu telah ditandai dengan kemerosotan yang serius dalam pasaran optik, seperti yang dibuktikan oleh penurunan ketara dalam harga saham Nortel Networks (29% dalam satu hari dagangan) selepas ia mengumumkan kesukaran dalam menjual produknya. Pengeluar lain mendapati diri mereka berada dalam situasi yang sama.
Pada masa yang sama, sementara pasaran Barat mengalami sedikit ketepuan, pasaran Timur baru mula berkembang. Contoh yang paling menarik ialah pasaran China, di mana sedozen pengendali skala nasional berlumba-lumba membina rangkaian tulang belakang. Dan jika "mereka" telah menyelesaikan secara praktikal isu membina rangkaian tulang belakang, maka di negara kita, walaupun sedih, tidak perlu saluran tebal untuk menghantar trafik kita sendiri. Namun begitu, pameran "Rangkaian Komunikasi Jabatan dan Korporat" yang diadakan pada awal Disember mendedahkan minat besar pengendali telekomunikasi domestik dalam teknologi baharu, termasuk DWDM. Dan jika raksasa seperti Transtelecom atau Rostelecom sudah mempunyai rangkaian pengangkutan berskala negeri, maka sektor tenaga semasa baru mula membinanya. Jadi, di sebalik semua masalah, optik adalah masa depan. Dan DWDM akan memainkan peranan penting di sini.

kesusasteraan

1. http://www. *****/pengeluaran. php4?&rubrik97

2. Majalah ComputerPress Bil 1 2001

Pembinaan talian komunikasi gentian optik (FOCL) adalah berdasarkan prinsip pemancaran gelombang cahaya pada jarak yang jauh. Dalam kes ini, isyarat elektrik (isyarat video daripada kamera video, isyarat kawalan kamera video dan data) memasuki pemancar dan kemudian ditukar kepada denyutan cahaya, menghantar data dengan herotan yang minimum.

Talian gentian optik telah meluas disebabkan oleh beberapa kelebihan yang tiada apabila menghantar isyarat melalui kabel tembaga (pasangan sepaksi dan berpintal) atau melalui radio.

Kelebihan utama gentian optik (FOCL):

• lebar jalur lebar
• pengecilan isyarat rendah
• tiada gangguan elektromagnet
• jarak berpuluh-puluh kilometer
• hayat perkhidmatan lebih daripada 25 tahun

Jenis gentian optik

Apabila membina talian komunikasi gentian optik (FOCL), gentian mod berbilang mod dan mod tunggal digunakan.

Ia terdiri daripada teras dan cangkang. Bahan teras adalah kaca kuarza ultra-tulen. Pengekalan nadi cahaya berlaku disebabkan oleh fakta bahawa indeks biasan bahan teras (N1) lebih besar daripada cengkerang (N2). Ini adalah bagaimana pancaran cahaya dipantulkan sepenuhnya di dalam teras gentian.

Gentian pelbagai mod 50/125 nm dan 62.5/125 nm membenarkan penghantaran serentak beberapa ratus mod cahaya diselesaikan diperkenalkan pada sudut yang berbeza. Semua mod yang dibenarkan mempunyai trajektori perambatan yang berbeza dan, oleh itu, masa perambatan yang berbeza. Oleh itu, kelemahan utama ialah jumlah penyebaran mod yang besar, yang mengehadkan lebar jalur, yang mana pemancar gentian optik mempunyai julat pendek. Talian komunikasi gentian optik (FOCL) menghantar data pada jarak tidak lebih daripada 4-5 km.

Untuk mengurangkan penyebaran mod dan mengekalkan lebar jalur yang tinggi, dalam amalan, talian gentian optik dengan profil indeks biasan kecerunan teras kabel digunakan. Tidak seperti gentian multimod standard, yang mempunyai profil biasan tetap bahan teras, gentian optik seperti itu mempunyai indeks biasan N, yang secara beransur-ansur berkurangan dari pusat ke pelapisan.

Gentian mod tunggal 9/125 nm direka dengan cara yang hanya satu, mod asas, boleh merambat dalam teras. Itulah sebabnya gentian tersebut mempunyai ciri-ciri terbaik dan paling aktif digunakan dalam pembinaan talian gentian optik. Kelebihan utama ialah pengecilan rendah 0.25 db/km, serakan mod minimum dan lebar jalur lebar, yang memastikan penghantaran isyarat elektrik tanpa gangguan.

Penghantaran isyarat melalui kabel optik telah menjadi lebih mudah diakses berkat peranti penukaran isyarat audio/video baharu dalam program bekalan PROSOFT

Penghantaran data melalui gentian optik digunakan jika isyarat video perlu dihantar pada jarak yang sangat jauh. Apabila menghantar data melalui talian komunikasi optik, masalah dengan gangguan elektromagnet luaran dan perbezaan potensi diselesaikan secara radikal, yang meningkatkan kualiti isyarat yang diterima dengan ketara.

Oleh itu, menghantar isyarat audio/video melalui optik mempunyai kelebihan yang hampir sama. Ini termasuk jarak yang ketara di mana penghantaran data mungkin (contohnya, untuk isyarat DVI - sehingga 5 km), kos rendah peranti untuk menghantar isyarat AV melalui gentian optik, dll. Kelemahan kaedah ini termasuk kos yang tinggi kabel optik untuk dibandingkan dengan pasangan terpiuh.

Apabila meletakkan kabel optik, adalah sangat penting untuk mengelakkan kekusutan gentian. Gentian optik itu sendiri agak rapuh, dan dalam kes selekoh yang kuat, gentian mungkin pecah atau menjadi keruh kerana berlakunya retakan mikro. Semua ini boleh mengurangkan daya pemprosesan rangkaian dengan ketara atau bahkan menyebabkan penghantaran data dihentikan kerana kekurangan isyarat.

Teknologi penghantaran gentian optik

Penghantaran isyarat audio/video melalui talian komunikasi gentian optik diatur dengan agak ringkas - isyarat yang dihantar dari sumber disalurkan kepada penukar isyarat elektrik-ke-optik, selepas itu ia dihantar melalui kabel gentian optik. Penukar songsang daripada isyarat optik kepada isyarat elektrik dipasang pada bahagian penerima, yang disalurkan ke peranti paparan untuk mendapatkan kualiti isyarat tertinggi.
Penghantaran data melalui gentian optik dijalankan menggunakan peranti yang berfungsi dengan kabel optik mod tunggal atau berbilang mod (bergantung kepada pengubahsuaian) dan mempunyai kerugian yang sangat rendah pada jarak jauh.

Penghantaran isyarat menggunakan peranti khas

PROSOFT menawarkan rakan kongsinya penyelesaian yang diperlukan untuk menghantar isyarat audio/video melalui kabel gentian optik. Perkembangan lanjutan syarikat membolehkan pemasang dan penyepadu mencipta talian penghantaran isyarat digital pelbagai panjang menggunakan peranti penukaran isyarat audio/video khas.

Peranti penghantaran data optik menyokong teknologi EDID dan HDCP. Oleh itu, tiada masalah semasa menyambungkan peranti ini kepada sumber isyarat dan peranti paparan maklumat.

Setiap peranti sedemikian dilengkapi dengan penyesuai kuasa luaran dan, sebagai peraturan, mempunyai dimensi kecil, yang membolehkan ia digunakan di tempat yang mempunyai akses terhad.
Suhu operasi: dari 0 hingga +50C.

Julat aplikasi juga agak luas: daripada sistem korporat kecil (seperti bilik persidangan dan bilik mesyuarat), kepada rangkaian Papan Tanda Digital gergasi, sistem keselamatan dan pengawasan video yang meluas. Walau bagaimanapun, perlu diperhatikan bahawa skop penggunaan rangkaian gentian optik adalah lebih luas.

Penghantaran optik isyarat AV setakat ini merupakan penyelesaian yang paling tidak berkompromi untuk menghantar isyarat pada jarak jauh dan ultra jauh.

Dalam rangkaian penghantaran data, kabel gentian optik memberikan beberapa kelebihan: ia tidak terjejas oleh gangguan elektromagnet, menghantar isyarat pada kelajuan yang sangat tinggi pada jarak jauh tanpa pengulang, dsb. Untuk menggabungkan kabel gentian optik dengan rangkaian sedia ada peralatan yang disambungkan dengan wayar kuprum, penukar diperlukan, contohnya seperti penukar gentian optik dari ADFweb.

LLC "Krona", St. Petersburg

Sedikit mengenai terma

Penukar adalah penukar. Tidak begitu jelas mengapa penukar perkataan Inggeris telah menggantikan perkataan Rusia yang setara. Walau bagaimanapun, untuk sekian lama dalam teknologi, pelbagai peranti telah menerima nama ini, satu-satunya persamaan antaranya ialah fungsi penukaran. Mengapa penukar tidak dipanggil penukar, mengapa perkataan asing telah berakar, hanya bahasa Rusia yang tahu.

Kelebihan kabel gentian optik

Dalam rangkaian penghantaran data yang dibina berdasarkan teknologi Ethernet, isyarat boleh dihantar melalui kedua-dua wayar tembaga dan gentian optik, hanya dalam kes pertama ini dijalankan menggunakan elektrik, dan dalam kedua - menggunakan cahaya. Cahaya bukan sahaja membolehkan maklumat dihantar pada jarak yang lebih jauh dengan kelajuan yang lebih tinggi, tetapi juga memberikan imuniti mutlak gentian optik kepada sebarang jenis gangguan elektromagnet.

Wayar kuprum tradisional terdedah kepada gangguan elektromagnet luaran, yang memesongkan isyarat. Tetapi terdapat banyak sumber yang mampu menghasilkan gangguan ini! Oleh itu, untuk memastikan bahawa elektronik tidak membeku atau gagal, bas data mesti dipisahkan dengan teliti daripada bas kuasa.

Di samping itu, isyarat yang melalui wayar tembaga pudar agak cepat, jadi pengulang diperlukan, atau, untuk menggunakan istilah pengesanan sekali lagi, pengulang - peranti yang mengemas kininya. Pengulang perlu diletakkan agak rapat antara satu sama lain - kira-kira setiap ratus meter. Jika kita mengambil kira jarak yang boleh dilalui oleh rangkaian perindustrian, menjadi jelas bahawa banyak peranti sedemikian diperlukan.

Gentian optik menyediakan sambungan yang pantas, mudah dan boleh dipercayai sambil membenarkan pengasingan elektrik dan galvanik mutlak. Oleh itu, apabila menggunakan kabel optik, tidak perlu memisahkan bas data daripada bas kuasa, dan sebagai tambahan, tidak ada bahaya bahawa keseluruhan rangkaian peranti akan rosak jika satu nod gagal (contohnya, apabila terkena kilat). Semua komponen rangkaian, apabila disambungkan melalui kabel optik, diasingkan sepenuhnya antara satu sama lain, jadi jika salah satu nod rangkaian rosak secara elektrik, kerosakan ini tidak merebak ke nod yang tinggal. Dan akhirnya, lebih mudah untuk mendiagnosis keadaan rangkaian dan menyetempatkan komponennya yang rosak dengan serta-merta.

Kabel gentian optik boleh digunakan untuk pelbagai jenis rangkaian; ia membolehkan anda menyambungkan nod pada jarak yang sangat jauh. Di samping itu, gentian optik mempunyai "lebar jalur" yang lebih besar daripada teras tembaga, dengan kata lain, jumlah maklumat yang lebih besar boleh dihantar melalui kabel gentian optik setiap unit masa, yang memainkan peranan penting pada skala sebuah perusahaan industri.

Jadi, untuk meringkaskan apa yang telah diperkatakan, kelebihan menyambung menggunakan kabel optik termasuk:

Kekebalan kepada gangguan elektromagnet dan elektrostatik;

Penerimaan/penghantaran maklumat berkelajuan tinggi;

Menghubungkan pelanggan dalam jarak yang jauh;

Keselamatan dan kefungsian.

Adalah mustahil untuk mengatakan bahawa kabel gentian optik sentiasa dan dalam setiap cara mengatasi kabel tembaga. Kabel tembaga mempunyai kelebihannya. Sebagai contoh, ia lebih murah dan tidak rapuh seperti gentian optik. Namun begitu, terdapat beberapa kawasan perindustrian di mana penggunaan kabel gentian optik adalah wajar sepenuhnya:

Kompleks minyak dan gas;

Loji kuasa, termasuk nuklear;

Telekomunikasi;

Sistem kawalan jauh dan pemantauan;

Ubat.

Semua ini telah membawa kepada fakta bahawa hari ini banyak perusahaan beralih kepada infrastruktur gentian optik. Dalam kes ini, selalunya peranti diperlukan yang membolehkan anda menggabungkan kabel gentian optik dengan peralatan rangkaian sedia ada yang disesuaikan untuk infrastruktur tembaga.

Untuk menukar rangkaian sedia ada kepada gentian optik, penukar telah dibangunkan yang membolehkan anda menyambungkan peranti dengan RS, Ethernet dan output lain kepada kabel gentian optik. Penukar memungkinkan untuk memajukan rangkaian/bas sedia ada (LAN/Ethernet, CAN, port bersiri RS‑232, RS‑485) melalui kabel gentian optik, menjamin kebolehpercayaan dan fungsinya. Selain itu, rangkaian ini boleh dimajukan melalui sambungan yang sama pada masa yang sama. Ia adalah mungkin untuk menggunakan topologi rangkaian dengan sebarang kombinasi kabel gentian optik, kedua-dua mod tunggal dan multimod.

Penukar gentian optik daripada ADFweb

Syarikat KRONA mempersembahkan penukar gentian optik ADFweb daripada dua jenis: "ekonomi" dan "maju".

Penukar siri ekonomi, HD67072, HD67074 dan HD67075, membolehkan anda menyambungkan peranti dengan RS atau port USB melalui kabel gentian optik berbilang mod melalui empat topologi rangkaian yang berbeza:

Point To Point (sambungan terus, titik ke titik): satu peranti disambungkan terus kepada yang lain menggunakan kabel gentian optik;

Gelung Tunggal (cincin): beberapa peranti disambungkan oleh kabel gentian optik secara bersiri dengan gelung belakang, iaitu menyambung yang pertama ke yang terakhir;

Gelung Berganda: Berbilang peranti disambungkan secara bersiri menggunakan dua pasang kabel gentian optik. Dalam kes ini, sambungan digelung ke dalam gelang berganda. Sambungan ini sangat boleh dipercayai;

Multi-Drop (dalam talian): Berbilang peranti disambungkan secara bersiri dengan dua kabel gentian optik. Dalam kes ini, tidak perlu menggelung sambungan.

nasi. HD67702 penukar daripada ADFweb

Penukar siri lanjutan, HD67701 dan HD67702, membenarkan sambungan melalui kabel berbilang mod dan mod tunggal. Mereka membenarkan anda menyambungkan peranti dengan port Ethernet, CAN, RS-232 atau RS-485 menggunakan empat topologi rangkaian yang sama yang disenaraikan di atas.

Siri lanjutan, sudah tentu, akan menelan kos yang lebih tinggi, sebahagiannya disebabkan oleh penggunaan kabel mod tunggal. Gentian berbilang mod mempunyai diameter teras yang lebih luas, yang menyebabkan gelombang cahaya bergerak melaluinya pada kelajuan yang lebih perlahan dan melemahkan lebih cepat. Dalam gentian mod tunggal, diameter teras adalah sangat kecil (8 mikron) sehingga hanya satu rasuk yang dihasilkan oleh laser merambat melaluinya di sepanjang satu laluan - mod. Terima kasih kepada ini, kelajuan isyarat sangat tinggi (dari 10 Gb), dan kadar pengecilannya hanya 0.5 dB/km. Kabel ini lebih mahal kerana ia dicipta menggunakan teknologi yang lebih kompleks, tetapi dalam perusahaan besar kos ini wajar.

Selain itu, peranti siri lanjutan mempunyai keupayaan berikut:

Telah mengedarkan input/output;

Buat peta untuk memautkan output kepada input;

Menyediakan bacaan status input/output melalui arahan Modbus standard.

Penukar siri lanjutan menyediakan akses kepada data diagnostik melalui daftar Modbus standard, yang membolehkan mereka disepadukan dengan mudah dengan sistem kawalan sedia ada (contohnya, disambungkan kepada sistem SCADA).

Kelebihan penting penukar siri HD67701 dan HD67702 ialah dengan bantuan mereka, anda boleh "memajukan" sehingga 6 rangkaian sedia ada pada masa yang sama melalui satu kabel gentian optik, termasuk 4 rangkaian bersiri (contohnya, Modbus RTU), satu rangkaian CAN ( cth. CANopen) dan satu rangkaian Ethernet (cth. PROFINET atau Modbus TCP).

Adalah mungkin untuk menggabungkan penukar ini dengan modul input/output, yang mengandungi 4 input dan output diskret. Terima kasih kepada modul ini, adalah mungkin untuk mengarahkan kenalan kering melalui kabel gentian optik pada jarak yang jauh.

Inovatif ialah keupayaan untuk mencipta peta untuk mengikat input kepada output: satu input disambungkan kepada beberapa output. Oleh itu, menggunakan dua blok isyarat input dan output, di mana kabel gentian optik diletakkan, "dengan menekan butang" anda menghidupkan beberapa pam yang terletak 50 km dari butang ini.

pengenalan

Pada masa ini, industri telekomunikasi sedang mengalami perubahan yang tidak pernah berlaku sebelum ini yang berkaitan dengan peralihan daripada sistem berasaskan suara kepada sistem penghantaran data, yang merupakan akibat daripada perkembangan pesat teknologi Internet dan pelbagai aplikasi rangkaian. Oleh itu, salah satu keperluan utama untuk rangkaian pengangkutan untuk penghantaran data adalah keupayaan untuk meningkatkan kapasitinya dengan cepat selaras dengan pertumbuhan jumlah trafik.

Komunikasi digital melalui kabel optik, yang menjadi semakin relevan, adalah salah satu hala tuju utama kemajuan saintifik dan teknologi.

Kelebihan aliran digital adalah pemprosesan komputer yang agak mudah, keupayaan untuk meningkatkan nisbah isyarat kepada bunyi dan meningkatkan ketumpatan aliran maklumat.

Kelebihan sistem penghantaran optik berbanding sistem penghantaran yang beroperasi di atas kabel logam ialah:

Kemungkinan mendapatkan panduan cahaya dengan pengecilan dan penyebaran yang rendah, yang bermaksud meningkatkan julat komunikasi;

Lebar jalur lebar, i.e. kapasiti maklumat yang besar;

Kabel optik tidak mempunyai kekonduksian atau kearuhan elektrik, iaitu, kabel tidak tertakluk kepada pengaruh elektromagnet;

Crosstalk yang boleh diabaikan;

Kos rendah bahan kabel optik, diameter dan beratnya yang kecil;

Kerahsiaan komunikasi yang tinggi;

Kemungkinan penambahbaikan sistem sambil mengekalkan keserasian penuh dengan sistem penghantaran lain.

Laluan linear sistem penghantaran gentian optik dibina sebagai kabel tunggal jalur tunggal dua gentian, kabel tunggal jalur tunggal gentian tunggal, kabel tunggal berbilang jalur gentian tunggal (dengan pemultipleksan pembahagian panjang gelombang).

Memandangkan bahagian kos untuk peralatan kabel merupakan sebahagian besar daripada kos komunikasi, dan harga untuk kabel optik pada masa ini kekal agak tinggi, tugas timbul untuk meningkatkan kecekapan penggunaan lebar jalur gentian optik dengan menghantar volum yang lebih besar secara serentak maklumat melaluinya.

Tujuan kerja adalah untuk mempertimbangkan pelbagai cara untuk meningkatkan daya pengeluaran gentian optik.

Prinsip penghantaran isyarat ke atas gentian optik dan parameter asas gentian optik

Prinsip penghantaran isyarat melalui gentian optik

Penggunaan rangkaian gentian optik adalah berdasarkan prinsip perambatan gelombang cahaya sepanjang gentian optik pada jarak yang jauh. Dalam kes ini, isyarat elektrik yang membawa maklumat ditukar kepada denyutan cahaya, yang dihantar dengan herotan minimum melalui talian komunikasi gentian optik (FOCL). Sistem sedemikian telah meluas disebabkan oleh beberapa kelebihan yang ada pada talian gentian optik berbanding sistem penghantaran yang menggunakan kabel tembaga atau talian radio sebagai medium penghantaran. Kelebihan talian gentian optik termasuk lebar jalur yang luas disebabkan oleh frekuensi pembawa yang tinggi - sehingga 10 14 Hz. Jalur ini memungkinkan untuk menghantar aliran maklumat pada kelajuan beberapa terabit sesaat. Kelebihan penting talian gentian optik juga adalah faktor seperti pengecilan isyarat yang rendah, yang membolehkan, menggunakan teknologi moden, membina bahagian sistem optik seratus atau lebih kilometer tanpa pengulang, imuniti hingar yang tinggi dikaitkan dengan kerentanan gentian optik yang rendah. kepada gangguan elektromagnet, dan banyak lagi.

Gentian optik adalah salah satu komponen utama talian gentian optik. Ia adalah gabungan bahan yang mempunyai sifat optik dan mekanikal yang berbeza.

Bahagian luar gentian biasanya diperbuat daripada plastik atau komposisi epoksi yang menggabungkan kekuatan mekanikal yang tinggi dan indeks biasan cahaya yang tinggi. Lapisan ini menyediakan perlindungan mekanikal panduan cahaya dan rintangannya terhadap sumber sinaran optik luaran.

Bahagian utama gentian terdiri daripada teras dan sarung. Bahan teras adalah kaca kuarza ultra tulen, yang merupakan medium utama untuk menghantar isyarat optik. Penahanan nadi cahaya berlaku disebabkan oleh fakta bahawa indeks biasan bahan teras lebih besar daripada pelapis. Oleh itu, dengan nisbah indeks biasan bahan yang dipilih secara optimum, pancaran cahaya dipantulkan sepenuhnya ke dalam teras.

Untuk penghantaran, cahaya diperkenalkan pada sudut sedikit ke hujung gentian optik. Sudut maksimum penembusan denyutan cahaya ke dalam teras gentian b 0 dipanggil apertur sudut gentian optik. Sinus apertur sudut dipanggil bukaan berangka NA dan dikira dengan formula:

Daripada formula di atas, apertur berangka bagi gentian optik NA bergantung hanya pada indeks biasan teras dan pelapisan - n 1 dan n 2. Dalam kes ini, syarat sentiasa dipenuhi: n 1 >n 2 (Rajah 1).

Rajah 1 - Penyebaran cahaya dalam gentian optik. Bukaan berangka panduan cahaya.

Jika sudut tuju cahaya b lebih besar daripada b 0, maka pancaran cahaya dibiaskan sepenuhnya dan tidak memasuki teras gentian optik (Rajah 2a). Jika sudut b kurang daripada b 0, maka pantulan berlaku dari sempadan bahan teras pada cangkerang, dan pancaran cahaya merambat di dalam teras (Rajah 2b).

Rajah 2 - Keadaan untuk perambatan cahaya dalam gentian optik

Kelajuan perambatan cahaya dalam gentian optik bergantung pada indeks biasan teras gentian dan ditakrifkan sebagai:

di mana C ialah kelajuan cahaya dalam vakum, n ialah indeks biasan teras.

Indeks biasan biasa bahan teras berada dalam julat 1.45 - 1.55.

Untuk menghantar cahaya sepanjang pandu gelombang optik, sumber cahaya koheren yang ketat diperlukan. Untuk meningkatkan julat penghantaran, lebar spektrum pemancar hendaklah sekecil mungkin. Laser amat sesuai untuk tujuan ini, yang, terima kasih kepada pelepasan cahaya teraruh, memungkinkan untuk mengekalkan perbezaan fasa yang tetap pada panjang gelombang yang sama. Disebabkan fakta bahawa diameter teras gentian adalah setanding dengan panjang gelombang sinaran optik, fenomena gangguan berlaku dalam panduan cahaya. Ini boleh dibuktikan dengan fakta bahawa cahaya merambat dalam kaca teras hanya pada sudut tertentu, iaitu dalam arah di mana gelombang cahaya yang diperkenalkan dikuatkan apabila ditindih. Apa yang dipanggil gangguan membina berlaku. Gelombang cahaya yang dibenarkan yang boleh merambat dalam gentian optik dipanggil mod (atau gelombang semula jadi). Mengikut jenis perambatan sinar cahaya, gentian optik dibahagikan kepada multimode, iaitu, menggunakan beberapa gelombang cahaya, dan mod tunggal, di mana hanya satu sinar cahaya merambat. Beberapa parameter asas digunakan untuk menerangkan proses perambatan cahaya dalam gentian optik.