Apa yang dilakukan kabel serat optik?

Kabel serat optik mengirimkan informasi sebagai pulsa Cahaya melalui untaian kaca atau plastik. Mereka berfungsi sebagai tulang punggung telekomunikasi modern, memungkinkan transfer data berkecepatan tinggi dalam jarak jauh dengan kehilangan sinyal minimal.

Fungsi inti

Optik serat mengubah sinyal listrik menjadi cahaya menggunakan pemancar. Cahaya bergerak melalui kabel melalui refleksi internal total, memantul antara inti dan kelongsong. Di tujuan, penerima mengubah cahaya kembali menjadi sinyal listrik.

Komponen utama

• Inti: Gelas tipis/Pusat Pasien Membawa Cahaya
• kelongsong: lapisan luar memantulkan cahaya ke dalam
• Pelapis buffer: jaket plastik pelindung
• Anggota kekuatan: penguat serat (mis., Kevlar)
• Jaket luar: eksterior tahan cuaca

Spesifikasi teknis

Serat mode tunggal (inti 9μm) membawa cahaya laser inframerah (1310-1550nm) untuk jarak yang melebihi 100 km. Serat multimode (inti 50-62.5μm) Gunakan sumber lampu LED untuk lari yang lebih pendek (≤2km).

Perbandingan Kinerja

Mekanika Transmisi Sinyal

Pulsa cahaya mempertahankan integritas sinyal melalui refleksi internal total. Perhitungan sudut kritis mengikuti hukum Snell: θ _c = dosa ^-1 (N ₂ /N ₁ ), di mana n ₁ dan n ₂ adalah indeks bias inti dan kelongsong.

Skenario penempatan

• Kabel bawah laut : 400 sistem yang mencakup 1,3 m km secara global
• Ftth (Serat-ke-rumah) : Koneksi konsumen langsung
• Pusat data : Arsitektur daun tulang belakang dengan tautan 400Gbps
• Industri : Otomatisasi pabrik yang tahan EMI

Keterbatasan dan Pertimbangan

Biaya pemasangan melebihi tembaga sebesar 10-30%. Peralatan khusus yang diperlukan untuk splicing (kehilangan 0,1dB per sambungan). Radius tikungan minimum (biasanya diameter kabel 10-20 ×) mencegah kebocoran cahaya.

Timeline Evolusi

1977: Instalasi Komersial Pertama (Chicago)
1988: Kabel Transatlantik TAT-8 (40.000 panggilan secara bersamaan)
2016: Catatan 4.000 km (saluran tunggal 1TBPS)
2023: Sistem bawah laut mencapai 24tbps per pasangan serat

Perkembangan masa depan

Multiplexing ruang-divisi menggunakan serat multi-core (7 core ditunjukkan). Serat hollow-core mengurangi latensi menjadi 3μs/km. Integrasi dengan jaringan kriptografi kuantum.

Menyelam dalam teknis

Sistem serat optik memanfaatkan multiplexing panjang gelombang-divisi (WDM) untuk meningkatkan kapasitas. WDM padat (DWDM) mendukung hingga 160 panjang gelombang per serat, masing -masing membawa 100Gbps. Regenerasi sinyal terjadi melalui amplifier serat Erbium-Doped (EDFAS) yang berjarak pada interval 80-100 km, mempertahankan amplifikasi optik tanpa konversi listrik. Efek nonlinier seperti pencampuran empat gelombang menjadi signifikan pada tingkat daya melebihi 17dBm, yang membutuhkan desain serat yang bergeser dispersi. Kompensasi Dispersi Mode Polarisasi (PMD) sangat penting untuk tautan di luar operasi 40 km pada 100Gbps.

Ilmu Material

Silika Fused Ultra-Pure (SIO ₂ ) membentuk bahan inti, dengan doping germanium meningkatkan indeks bias. Cladding menggunakan silika yang didoping fluorin dengan indeks bias 0,36% lebih rendah. Manufaktur melibatkan deposisi uap kimia yang dimodifikasi (MCVD), di mana gas deposit lapisan silikon di dalam tabung preform pada 1900 ° C. Gambar serat terjadi pada 2000 ° C, menarik 10 km/menit dengan diameter dikendalikan hingga ± 0,1 μm.