- أ +
تعريف كابل الألياف الضوئية
يتم تصنيع كابل الألياف الضوئية لتلبية احتياجات البصريات, مواصفات الأداء الميكانيكية أو البيئية, هو اتصال يستخدم واحدًا أو أكثر من الألياف الضوئية الموضوعة في غلاف كوسيط نقل ويمكن استخدامه بشكل فردي أو في مجموعة كبلات.
تتكون الكابلات الضوئية بشكل أساسي من الألياف الضوئية (شعيرات زجاجية رقيقة مثل الشعر), الأكمام الواقية من البلاستيك والجلود الخارجية البلاستيكية. لا توجد معادن مثل الذهب, فضة, النحاس والألمنيوم في الكابلات الضوئية, وعموما ليس لها قيمة إعادة التدوير.
الكبل البصري هو نوع من خطوط الاتصال حيث يشكل عدد معين من الألياف الضوئية نواة كابل وفقًا لطريقة معينة, وهو مغطى بغمد, وبعضها مغطى أيضًا بغلاف خارجي لتحقيق نقل الإشارات الضوئية. إنه: كبل مكون من ألياف بصرية (ناقل الإرسال البصري) من خلال عملية معينة. يتكون الهيكل الأساسي للكابل البصري بشكل عام من قلب الكابل, حديد التسليح, حشو وغمد, إلخ. بالإضافة الى, هناك طبقة مقاومة للماء, طبقة عازلة, سلك معدني معزول ومكونات أخرى حسب الحاجة.
تاريخ كابلات الألياف الضوئية
في 1976, قام معهد بيل بالولايات المتحدة ببناء أول نظام تجريبي لاتصالات الألياف الضوئية في أتلانتا, باستخدام الكابلات الضوئية التي تحتوي على 144 ألياف بصرية من تصنيع شركة ويسترن إلكتريك. في 1980, بدأ استخدام الكابلات الضوئية التجارية المصنوعة من الألياف الضوئية متعددة الأوضاع على جذوع المكاتب الداخلية بين المدن وعدد قليل من خطوط المسافات الطويلة. بدأ استخدام كابلات الألياف الضوئية التجارية المصنوعة من الألياف أحادية الوضع في خطوط المسافات الطويلة في 1983. في 1988, تم بنجاح وضع أول كابل بحري عبر المحيط الأطلسي يربط بين الولايات المتحدة وبريطانيا وفرنسا, وسرعان ما تم بناء أول كابل بحري عبر المحيط الهادئ. طورت الصين كابلها البصري للاتصالات في 1978, باستخدام الألياف الضوئية متعددة الأوضاع, والهيكل الأساسي للكابل ذو طبقات. تم إجراء الاختبارات الميدانية في شنغهاي, بكين, ووهان وغيرها من الأماكن على التوالي. قريبا, تم استخدامه كجذع داخلي في شبكة الهاتف المحلية. بعد 1984, تم استخدامه تدريجياً لخطوط المسافات الطويلة, وتم استخدام الألياف أحادية الوضع. تتمتع الكابلات الضوئية للاتصالات بقدرة نقل أكبر من الكابلات النحاسية, مسافة تتابع طويلة, حجم صغير, وزن خفيف, ولا تدخل كهرومغناطيسي. حيث 1976, لقد تطورت إلى خطوط جذع بعيدة المدى, المرحلات الحضرية, اتصالات الغواصات البحرية وعبر المحيطات , وكذلك العمود الفقري لخطوط النقل السلكية لشبكات المنطقة المحلية, الشبكات الخاصة, إلخ., وبدأت تتطور إلى مجال شبكات توزيع حلقة المستخدم في المدينة, توفير خطوط نقل للشبكات الرقمية للخدمة المتكاملة من الألياف إلى المنزل والنطاق العريض.
الكابلات الضوئية هي أداة النقل الرئيسية لشبكات المعلومات المختلفة في مجتمع المعلومات اليوم. إذا كان "إنترنت" يسمى "الطريق السريع للمعلومات", ثم شبكة الكابلات الضوئية هي حجر الزاوية لطريق المعلومات الفائق - شبكة الكابلات الضوئية هي المسار المادي للإنترنت. بمجرد تلف كابل بصري معين وحظره, ال "الطريق السريع للمعلومات" في هذا الاتجاه سيتم تدميرها. بالإضافة إلى الهواتف العادية, البرقيات, وفاكسات, يتم الآن نقل المعلومات المنقولة عبر الكبل البصري بكميات كبيرة, بما في ذلك الإشارات التلفزيونية, التحويلات المصرفية, عروض أسعار سوق الأوراق المالية, وغيرها من المعلومات التي لا يمكن مقاطعتها للحظة.
في الوقت الحالي, تم تطوير وضع الإرسال للكابل البصري للاتصالات بعيدة المدى من PDH إلى SDH, وتطور معدل الإرسال من 140 ميجابايت / ثانية إلى 2.5 جيجابايت / ثانية, 4× 2.5 جيجا بايت / ثانية, 16× 2.5 جيجابايت / ثانية أو أعلى, يقال أنه يمكن فتح زوج من نوى الألياف 30,000, 120,000, 480,000 أو حتى قنوات أكثر. مع قدرة نقل كبيرة كهذه, بمجرد حظر الكبل البصري, لن يتسبب فقط في خسائر فادحة لقطاع الاتصالات, ولكنها تسبب أيضًا الكثير من الإزعاج لعامة الناس بسبب ضعف التواصل, مثل عدم قدرة مستخدمي الكمبيوتر على الوصول إلى الإنترنت, لا تعرف سوق الأوراق المالية, التحويلات المصرفية, والودائع البعيدة. خذها في فقاعة, ولا يمكن نقل جميع أنواع المعلومات. في المناطق الجبلية النائية, بمجرد مقاطعة الكبل البصري, سيتم عزل المقاطعة بأكملها وحتى العديد من المقاطعات على طول الكبل البصري عن العالم في الاتصالات وتصبح جزرًا منعزلة.
هيكل الكابلات البصرية
ملخص
يتكون الكبل البصري من قلب الكابل, حديد التسليح, حشو وغمد, إلخ. بالإضافة الى, هناك طبقة مقاومة للماء, طبقة عازلة, سلك معدني معزول ومكونات أخرى حسب الحاجة.
الألياف البصرية
الجزء الأكثر أهمية في قلب كابل الألياف الضوئية هو الألياف الضوئية. دعونا نلقي نظرة على نظرية الألياف الضوئية وهيكل الألياف الضوئية.
الضوء وخصائصه
- الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية
نطاق الطول الموجي للضوء المرئي هو: 390~760nm (نانومتر). الجزء الأكبر من 760 نانومتر هو ضوء الأشعة تحت الحمراء, والجزء الأصغر من 390 نانومتر عبارة عن ضوء فوق بنفسجي. في الوقت الحالي, الألياف الضوئية الأكثر استخدامًا هي: 850, 1310, و 1550.
- الانكسار, انعكاس وانعكاس كامل للضوء.
لأن الضوء ينتقل بسرعات مختلفة في مواد مختلفة, عندما ينبعث الضوء من مادة إلى أخرى, يحدث الانكسار والانعكاس عند السطح البيني بين المادتين. ايضا, تختلف زاوية الضوء المنكسر باختلاف زاوية الضوء الساقط. عندما تصل زاوية الضوء الساقط إلى زاوية معينة أو تتجاوزها, سوف يختفي الضوء المنكسر, وسوف ينعكس كل ضوء الحادث مرة أخرى, وهو الانعكاس الكلي للضوء. المواد المختلفة لها زوايا انكسار مختلفة للضوء الذي له نفس الطول الموجي (بمعنى آخر, المواد المختلفة لها مؤشرات انكسار مختلفة للضوء), ونفس المادة لها زوايا انكسار مختلفة للضوء ذي الأطوال الموجية المختلفة. يتم تشكيل اتصالات الألياف الضوئية على أساس المبادئ المذكورة أعلاه.
هيكل الألياف الضوئية ونوعها:
- هيكل الألياف الضوئية:
تنقسم الألياف العارية عمومًا إلى ثلاث طبقات: اللب الزجاجي المركزي ذو معامل الانكسار العالي (قطر النواة بشكل عام 50 أو 62.5 ميكرومتر), الوسط هو الكسوة الزجاجية المصنوعة من السيليكا ذات معامل الانكسار المنخفض (القطر عموما 125 ميكرومتر), والأبعد هو طلاء الراتنج للتقوية. أرضية.
- الفتحة العددية:
لا يمكن أن ينتقل الضوء الساقط على الوجه النهائي للألياف بواسطة الألياف, يمكن فقط للضوء الساقط ضمن نطاق زاوية معين. تسمى هذه الزاوية الفتحة العددية للألياف. تعد الفتحة العددية الأكبر للألياف الضوئية مفيدة لربط الألياف الضوئية بعقب. الألياف الضوئية التي تنتجها جهات تصنيع مختلفة لها فتحات عددية مختلفة.
- أنواع الألياف الضوئية:
أ. حسب وضعية انتقال الضوء في الألياف, يمكن تقسيمها إلى: الألياف أحادية الوضع والألياف متعددة الأوضاع.
الألياف متعددة الأوضاع: اللب الزجاجي المركزي أكثر سمكًا (50 أو 62.5 ميكرومتر) ويمكن أن ينقل الضوء في أوضاع متعددة. لكن تشتت متعدد الوسائط كبير, مما يحد من تردد إرسال الإشارات الرقمية, وستكون أكثر خطورة مع زيادة المسافة. علي سبيل المثال: 600الألياف MB / KM لديها عرض نطاق ترددي 300 ميغا بايت فقط عند 2 كيلومتر. لذلك, مسافة نقل الألياف متعددة الأوضاع قصيرة نسبيًا, بشكل عام بضعة كيلومترات فقط.
الألياف أحادية الوضع: اللب الزجاجي المركزي رقيق نسبيًا (قطر النواة بشكل عام 9 أو 10 ميكرومتر), ويمكن إرسال وضع واحد فقط من الضوء. لذلك, تشتت متعدد الوسائط صغير جدًا, وهو مناسب للاتصالات بعيدة المدى, لكن تشتتها اللوني يلعب دورًا رئيسيًا, لذلك فإن الألياف أحادية الوضع لها متطلبات أعلى على العرض الطيفي واستقرار مصدر الضوء, إنه, عرض الطيف أضيق والاستقرار أفضل. .
ب. وفقًا لنافذة تردد الإرسال الأمثل: الألياف التقليدية أحادية الوضع والألياف أحادية الوضع المزاحة بالتشتت.
النوع التقليدي: تعمل الشركة المصنعة للألياف الضوئية على تحسين تردد نقل الألياف الضوئية على طول موجي واحد للضوء, مثل 1310 نانومتر.
نوع التحول التشتت: يقوم مصنعو الألياف الضوئية بتحسين تردد إرسال الألياف الضوئية عند طولين موجيين من الضوء, مثل: 1310نانومتر و 1550 نانومتر.
ج. حسب توزيع معامل الانكسار, وهي مقسمة إلى: ألياف مفاجئة ومتدرجة.
نوع مفاجئ: يكون معامل الانكسار من اللب المركزي للألياف إلى الكسوة الزجاجية مفاجئًا. لها تكلفة منخفضة وتشتت متعدد الوسائط عالي. إنها مناسبة للاتصالات ذات السرعة المنخفضة لمسافات قصيرة, مثل التحكم الصناعي. ومع ذلك, بسبب التشتت المتعدد الوسائط الصغير للألياف أحادية الوضع, تعتمد الألياف أحادية الوضع نوعًا مفاجئًا.
ألياف متدرجة: يتم تقليل معامل الانكسار من اللب المركزي للألياف إلى الكسوة الزجاجية تدريجيًا, بحيث يمكن للضوء عالي الوضع أن ينتشر في شكل جيبي, والتي يمكن أن تقلل من التشتت بين الأوضاع, تحسين عرض النطاق الترددي للألياف, وزيادة مسافة الإرسال, لكن التكلفة مرتفعة. ألياف الوضع هي في الغالب ألياف متدرجة.
- المواصفات العامة للألياف:
وضع فردي: 8/125ميكرومتر, 9/125ميكرومتر, 10/125ميكرومتر
متعدد: 50/125ميكرومتر, أوروبى، ستاندارد
62.5/125ميكرومتر, المقياس الأمريكي
صناعي, الشبكات الطبية ومنخفضة السرعة: 100/140ميكرومتر, 200/230ميكرومتر
بلاستيك: 98/1000ميكرومتر للتحكم في السيارات
تصنيع الألياف الضوئية والتخفيف منها:
- تصنيع الألياف الضوئية:
في الوقت الحالي, تشمل طرق تصنيع الألياف الضوئية بشكل أساسي: CVD داخل الأنبوب (ترسيب الأبخرة الكيميائية) طريقة, طريقة CVD داخل القضيب, PCVD (ترسب البخار الكيميائي في البلازما) طريقة و VAD (ترسب البخار المحوري) طريقة.
- توهين الألياف الضوئية:
العوامل الرئيسية التي تسبب توهين الألياف هي: حقيقي, الانحناء, قذف, الشوائب, مفصل غير متجانس وعقب.
حقيقي: إنها الخسارة المتأصلة في الألياف, بما فيها: تشتت رايلي, الامتصاص الجوهري, إلخ.
الانحناء: عندما تنحني الألياف, سيتم فقد جزء من الضوء الموجود في الألياف بسبب التشتت, مما يؤدي إلى الخسارة.
يعصر: الخسارة الناتجة عن الانحناءات الصغيرة في الألياف الضوئية عند عصرها.
الشوائب: الخسائر الناجمة عن الشوائب في الألياف التي تمتص وتشتت الضوء المنتشر في الألياف.
عدم التوحيد: الخسارة الناتجة عن معامل الانكسار غير المنتظم لمادة الألياف.
لرسو السفن: الخسارة الناتجة عند إرساء الألياف الضوئية, مثل: محاور مختلفة (يجب أن تكون المحورية للألياف أحادية الوضع أقل من 0.8 ميكرومتر), وجه النهاية ليس عموديًا على المحور, وجه النهاية ليس مسطحًا, قطر النواة غير متطابق ونوعية اللحام رديئة.
مزايا الألياف الضوئية:
- نطاق مرور الألياف الضوئية واسع جدًا. نظريا, يمكن أن تصل 3 مليار ميغا هرتز.
- لا يوجد طول قفزة. العشرات إلى أكثر من 100 كيلومترات, فقط بضع مئات من الأمتار من الأسلاك النحاسية.
- لا تتأثر بالمجالات الكهرومغناطيسية والإشعاع الكهرومغناطيسي.
- خفيفة الوزن وصغيرة الحجم. علي سبيل المثال: 900 أزواج من الكابلات مجدولة مع 21,000 القنوات الصوتية, القطر 3 بوصات, والوزن 8 طن / كم. يبلغ قطر كابل الألياف الضوئية بسعة اتصال تبلغ عشرة أضعاف 0.5 بوصة ووزن 450P / كم.
- اتصالات الألياف الضوئية ليست مكهربة, ويمكن استخدامها بأمان في الأماكن القابلة للاشتعال والعنف.
- استخدم نطاقًا واسعًا من درجات الحرارة المحيطة.
- التآكل الكيميائي, عمر خدمة طويل.
تصنيف الكابلات الضوئية
- حسب طريقة التمديد, هناك: كابل بصري علوي ذاتي الدعم, كابل بصري لخط الأنابيب, كابل بصري مدفون مدرع وكابل بصري بحري.
- حسب هيكل الكابلات الضوئية, وهي مقسمة إلى: الكابلات الضوئية المجمعة, كابل بصري متعدد الطبقات, كابل بصري معانق بإحكام, كابل بصري الشريط, كابل بصري غير معدني وكابل بصري قابل للفك.
- حسب الاستخدام, هناك: كابل بصري للاتصال لمسافات طويلة, كابل بصري خارجي لمسافات قصيرة, الكابلات الضوئية الهجينة والكابلات الضوئية للبناء.
صناعة الكابلات الضوئية
تنقسم عملية تصنيع الكابلات الضوئية عمومًا إلى العمليات التالية:
- غربلة الألياف الضوئية: حدد الألياف الضوئية بخصائص نقل ممتازة وتوتر مؤهل.
- صباغة الألياف الضوئية: استخدام كروماتوجرام قياسي كامل لتحديد, لا يتطلب أي خبو ولا هجرة في درجة حرارة عالية.
- البثق الثانوي: استخدم البلاستيك ذو معامل المرونة العالي ومعامل التمدد الخطي المنخفض للبثق في أنبوب بحجم معين, قم بدمج الألياف الضوئية واملأها بهلام مقاوم للرطوبة ومقاوم للماء, وتخزينه لبضعة أيام (لا تقل عن يومين) .
- لف كابل الألياف الضوئية: لف عدة ألياف ضوئية مقذوفة ووحدات تقوية معًا.
- اضغط على الغلاف الخارجي للكابل البصري: إضافة طبقة من الغلاف للكابل البصري المجدول.
تركيب الكابلات الضوئية
على مر السنين, طور المجتمع البشري مجموعة من الأساليب والخبرات الناضجة لبناء الكابلات الضوئية. علي سبيل المثال, البناء الخارجي للكابلات الضوئية: أهم شيء لتمديد الكابلات الضوئية لمسافات طويلة هو اختيار المسار المناسب. أقصر طريق ليس بالضرورة هو الأفضل, ولكن يجب الانتباه أيضًا إلى الحق في استخدام الأرض, إمكانية الانتصاب أو الدفن, إلخ.
يجب أن يكون هناك تصميم ورسومات إنشائية كاملة للغاية من أجل إنشاءات مريحة وموثوقة وعمليات تفتيش مستقبلية. أثناء البناء, احرص على عدم وضع الكبل البصري تحت ضغط شديد أو ثقبه بأشياء صلبة.
عندما يتحول الكابل البصري, نصف قطر الدوران 20 مرات أكبر من قطر الكابل البصري نفسه.
بناء الكابلات الضوئية الهوائية الخارجية:
أ. الطريقة العلوية لتعليق الأقواس السلكية بسيطة ورخيصة, وهو الأكثر استخدامًا في بلدي, لكن إضافة الخطافات وترتيبها يستغرق وقتًا طويلاً.
ب. طريقة لف الأسلاك المعلقة العلوية, هذه الطريقة أكثر استقرارًا وأقل أعمال الصيانة. لكن آلة التغليف الخاصة مطلوبة.
ج. تتطلب طريقة النفقات العامة ذاتية الدعم متطلبات عالية على خط الجذع, صعبة البناء والصيانة, وتكلفة عالية. نادرا ما تستخدم في الصين في الوقت الحاضر.
د. عندما فوق, يجب تركيب جهاز توجيه في المكان الذي يؤدي فيه الكبل البصري إلى الجذع, ولا ينبغي سحب الكابل البصري إلى الأرض. انتبه لتقليل الاحتكاك عند سحب الكابل البصري. يجب ترك طول كبل الألياف الضوئية على كل جذع من أجل التمدد والانكماش.
ه. انتبه إلى التأريض الموثوق به للأجسام المعدنية في الكبل البصري. خاصة في المناطق الجبلية, مناطق شبكة الكهرباء ذات الجهد العالي والعديد من المجالات, بشكل عام 3 نقاط التأريض لكل كيلومتر, وحتى الكابلات الضوئية غير المعدنية.
بناء الكابلات الضوئية للأنابيب الخارجية:
أ. قبل البناء, يجب فحص شغل خط الأنابيب, يجب تنظيف الأنابيب البلاستيكية الفرعية ووضعها, ويجب وضع خط الجر في نفس الوقت.
ب. احسب طول النشر, ويجب أن يكون هناك طول محجوز كافٍ.
ج. يجب ألا يكون طول وضع واحد طويلاً جدًا (عموما 2 كيلومتر). عند الأسلاك, يجب سحبها من المنتصف إلى كلا الجانبين.
د. لا تزيد قوة الجر للكابل بشكل عام عن 120 كجم, ويجب سحب الجزء الأساسي المقوى للكابل البصري, ويجب إجراء المعالجة المقاومة للماء والتقوية لرأس الكابل البصري.
ه. يجب أن يكون مدخل ومخرج الكبل البصري مزودًا بجهاز متابعة, ولا يمكن مسح الأرضية مباشرة.
F. يجب أن ينتبه الكبل البصري لخط الأنابيب أيضًا إلى التأريض الموثوق.
مد الكابلات الضوئية المدفونة مباشرة:
أ. يجب حفر عمق خندق الكابل البصري المباشر المدفون وفقًا للمعيار. المعيار مبين في الجدول التالي:
ب. حيث لا يمكن حفر الخنادق, يمكن وضع خطوط الأنابيب فوق أو حفرها.
ج. يجب أن يكون قاع الخندق مسطحًا وثابتًا, وجزء من الرمل, يمكن تعبئة الأسمنت أو الدعامة مسبقًا إذا لزم الأمر.
د. يمكن استخدام الجر اليدوي أو الميكانيكي عند التمديد, ولكن يجب الانتباه إلى التوجيه والتشحيم.
ه. بعد اكتمال التمديد, يجب تغطية التربة وضغطها في أسرع وقت ممكن.
مد الكابلات الضوئية في المباني:
أ. عند التمديد عموديًا, يجب إيلاء اهتمام خاص لمشكلة الحمل للكابل البصري. عموما, يجب أن يتم إصلاح الكبل البصري مرة واحدة كل طبقتين.
ب. عندما يمر الكبل البصري عبر الحائط أو الأرضية, يجب إضافة أنبوب بلاستيكي واقي مع واقي للفم, ويجب ملء الأنبوب بحشو مثبط للهب.
ج. يمكن أيضًا وضع كمية معينة من الأنابيب البلاستيكية مسبقًا في المبنى, وعندما يتم وضع الكبل البصري في المستقبل, يمكن وضع الكبل البصري بطريقة الجر أو الفراغ.
اختيار الكابلات البصرية
لا يعتمد اختيار الكابلات الضوئية فقط على عدد الألياف الضوئية ونوع الألياف الضوئية, ولكن أيضًا الغلاف الخارجي للكابل البصري وفقًا لبيئة استخدام الكابل البصري.
- عندما يتم دفن الكابل البصري الخارجي مباشرة, يجب اختيار الكابل البصري المدرع. عندما فوق, يمكن استخدام كبل بصري بغلاف خارجي من البلاستيك الأسود مع ضلعين أو أكثر من ضلع التسليح.
- عند اختيار الكابلات الضوئية المستخدمة في المباني, يجب الانتباه إلى مثبطات اللهب الخاصة بهم, الخصائص السامة والدخان. عموما, مثبطات اللهب ولكن خالية من الدخان (الجلسة الكاملة) يمكن استخدامها في خط الأنابيب أو التهوية القسرية, ومثبطات اللهب, نوع غير سام وخالي من الدخان (الناهض) يجب أن تستخدم في البيئة المكشوفة.
- عند الكابلات عموديا في المبنى, يمكن استخدام كابلات التوزيع; عند التوصيل أفقيًا, يمكن استخدام الكابلات.
- إذا كانت مسافة الإرسال أقل من 2 كم, يمكنك اختيار كابل بصري متعدد الأوضاع. إذا تجاوزت 2 كم, يمكنك استخدام مكرر أو اختيار كابل بصري أحادي الوضع.
