光ファイバケーブルとは - 光-電気

光ケーブルは、特定の方法で特定の数の光ファイバーがケーブルコアを形成する一種の通信回線です。, 鞘で覆われている, また、光信号伝送を実現するために外部シースで覆われているものもあります. あれは: 光ファイバで形成されたケーブル (光伝送キャリア) 特定のプロセスを通じて. 光ケーブルの基本構造は、一般的にケーブルコアで構成されています, 鉄筋, フィラーとシース, 等. 加えて, 防水層があります, バッファ層, 必要に応じて絶縁金属線およびその他のコンポーネント.

光ファイバケーブルの歴史

の 1976, 米国のベル研究所は、アトランタで最初の光ファイバー通信実験システムを構築しました, を含む光ケーブルを使用して 144 WesternElectricCompanyによって製造された光ファイバー. の 1980, マルチモード光ファイバで作られた商用光ケーブルは、都市間のオフィス間トランクといくつかの長距離回線で使用され始めました。. シングルモードファイバで作られた商用光ファイバケーブルは、 1983. の 1988, 米国、英国、フランスを結ぶ最初の大西洋横断海底ケーブルの敷設に成功, そしてすぐに最初の太平洋横断海底ケーブルが建設されました. 中国は独自の通信光ケーブルを開発しました 1978, マルチモード光ファイバーを使用, ケーブルコア構造は層状になっています. 上海でフィールドテストが実施されました, 北京, 武漢と他の場所が連続して. 直後に, ローカル電話ネットワークのオフィス間トランクとして使用されました. 後 1984, 徐々に長距離路線に使われるようになりました, シングルモードファイバが使用されました. 通信用光ケーブルは銅線ケーブルよりも伝送容量が大きい, 長いリレー距離, 小さいサイズ, 軽量, 電磁干渉なし. 以来 1976, 彼らは長距離幹線に発展しました, アーバンリレー, オフショアおよび大洋横断の海底通信 , ローカルエリアネットワークの有線伝送ラインのバックボーンと同様に, プライベートネットワーク, 等, 市内のユーザーループ配信ネットワークの分野に発展し始めました, ファイバーツーザホームおよびブロードバンド統合サービスデジタルネットワーク用の伝送ラインの提供.

光ケーブルは、今日の情報化社会におけるさまざまな情報ネットワークの主要な伝送ツールです。. の場合 "インターネット" と呼ばれます "情報スーパーハイウェイ", 次に、光ケーブルネットワークは情報スーパーハイウェイの要です---光ケーブルネットワークはインターネットの物理的なルートです. 特定の光ケーブルが損傷してブロックされたら, the "情報スーパーハイウェイ" その方向に破壊されます. 通常の電話に加えて, 電報, とファックス, 光ケーブルを介して送信される情報は、現在、大量に送信されています, テレビ信号を含む, 銀行送金, 株式市場の見積もり, 一時的に中断できないその他の情報.

現在のところ, 長距離通信光ケーブルの伝送モードがPDHからSDHに開発されました, 伝送速度は元の140MB/Sから2.5GB/Sに向上しました, 4×2.5GB/S, 16×2.5GB/S以上, つまり、一対のファイバーコアが開くことができると言われています 30,000, 120,000, 480,000 またはさらに多くのチャネル. こんなに大きな伝送容量で, 光ケーブルがブロックされたら, それは電気通信部門に莫大な損失をもたらすだけではありません, しかし、コミュニケーション不足のために一般の人々に多くの不便を引き起こします, コンピュータユーザーがインターネットにアクセスできないなど, 株式市場を知らない, 銀行送金, およびリモートデポジット. バブルに入れて, あらゆる種類の情報を送信することはできません. 遠隔地の山岳地帯, 光ケーブルが遮断されると, 郡全体、さらには光ケーブルに沿ったいくつかの郡でさえ、通信において世界から隔離され、孤立した島になります.

光ケーブル構造

概要

光ケーブルはケーブルコアで構成されています, 鉄筋, フィラーとシース, 等. 加えて, 防水層があります, バッファ層, 必要に応じて絶縁金属線およびその他のコンポーネント.

光ファイバ

光ファイバケーブルコアの最も重要な部分は光ファイバです. 光ファイバ理論と光ファイバ構造を見てみましょう.

光とその特性

光は電磁波です

可視光の波長範囲は: 390〜760nm (ナノメートル). 760nmより大きい部分は赤外光です, 390nm未満の部分は紫外線です. 現在のところ, 最も一般的に使用される光ファイバーは: 850, 1310, と 1550.

屈折, 光の反射と全反射.

光はさまざまな物質をさまざまな速度で移動するため, ある物質から別の物質に光が放出されるとき, 屈折と反射は、2つの物質間の界面で発生します. また, 屈折光の角度は、入射光の角度によって異なります. 入射光の角度が特定の角度に達するか、それを超える場合, 屈折した光が消えます, 入射光はすべて反射されます, これは光の全反射です. 物質が異なれば、同じ波長の光に対する屈折角も異なります。 (すなわち, 物質が異なれば、光の屈折率も異なります), 同じ物質は、異なる波長の光に対して異なる屈折角を持っています. 光ファイバ通信は、上記の原則に基づいて形成されます.

光ファイバの構造と種類:

光ファイバ構造:

裸の繊維は一般的に3つの層に分けられます: 中央の高屈折率ガラスコア (コア径は一般的に 50 または62.5μm), 真ん中は低屈折率のシリカガラスクラッディングです (直径は一般的に125μmです), 一番外側は補強用の樹脂コーティングです. 床.

開口数:

ファイバの端面に入射する光をすべてファイバで透過させることはできません。, 特定の角度範囲内の入射光のみが可能です. この角度は、ファイバーの開口数と呼ばれます. 光ファイバの開口数を大きくすると、光ファイバの突合せ接合に有利になります。. 異なるメーカーによって製造された光ファイバーは、異なる開口数を持っています.

光ファイバの種類:

A. ファイバー内の光の透過モードに応じて, それはに分けることができます: シングルモードファイバーとマルチモードファイバー.

マルチモードファイバー: 中央のガラスコアは厚いです (50 または62.5μm) 複数のモードで光を透過できます. しかし、そのモード間分散は大きい, これは、デジタル信号を送信する頻度を制限します, 距離が長くなるとさらに深刻になります. 例えば: 600MB/KMファイバーの帯域幅は2KMでわずか300MBです。. したがって, マルチモードファイバ伝送の距離は比較的短い, 一般的にわずか数キロ.
シングルモードファイバー: 中央のガラスコアは比較的薄い (コア径は一般的に 9 また 10 μm), 透過できる光のモードは1つだけです. したがって, そのモード間分散は非常に小さい, 長距離通信に適しています, しかし、その色分散は主要な役割を果たします, そのため、シングルモードファイバには、光源のスペクトル幅と安定性に対する要件が高くなります。, あれは, スペクトル幅が狭くなり、安定性が向上します. .

B. 最適な送信周波数ウィンドウによる: 従来のシングルモードファイバと分散シフトシングルモードファイバ.

従来型: 光ファイバメーカーは、単一波長の光で光ファイバの伝送周波数を最適化します, 1310nmなど.

分散シフト型: 光ファイバメーカーは、2つの波長の光で光ファイバの伝送周波数を最適化します, そのような: 1310nmおよび1550nm.

C. 屈折率の分布によると, それはに分けられます: 急激で段階的な繊維.

突然のタイプ: ファイバの中心コアからガラスクラッドまでの屈折率は急激です. 低コストでモード間分散が高い. 短距離低速通信に適しています, 産業用制御など. しかし, シングルモードファイバのモード間分散が小さいため, シングルモードファイバは急峻なタイプを採用しています.

グレーデッドファイバー: ファイバの中心コアからガラスクラッドまでの屈折率は徐々に低下します, ハイモード光が正弦波の形で伝播できるように, モード間の分散を減らすことができます, ファイバーの帯域幅を改善する, 伝送距離を長くします, しかし、コストは高いです. モードファイバーは主に段階的なファイバーです.

一般的なファイバー仕様:

シングルモード: 8/125μm, 9/125μm, 10/125μm
マルチモード: 50/125μm, 欧州規格
62.5/125μm, アメリカ規格
インダストリアル, 医療および低速ネットワーク: 100/140μm, 200/230μm
プラスチック: 98/1000自動車制御用μm

光ファイバの製造と減衰:

光ファイバ製造:

現在のところ, 光ファイバの製造方法には、主に次のものが含まれます。: チューブ内CVD (化学蒸着) 方法, インロッドCVD法, PCVD (プラズマ化学蒸着) メソッドとVAD (軸方向蒸着) 方法.

光ファイバの減衰:

ファイバの減衰を引き起こす主な要因は次のとおりです。: 固有, 曲げ, 押し出す, 不純物, 不均一性と突合せ継手.

本質的: それは繊維の固有の損失です, 含む: レイリー散乱, 固有の吸収, 等.
曲げ: 繊維が曲がっているとき, ファイバー内の光の一部は散乱により失われます, 損失をもたらす.
スクイーズ: 光ファイバを絞ったときの小さな曲がりによる損失.
不純物: ファイバ内を伝搬する光を吸収および散乱するファイバ内の不純物によって引き起こされる損失.
不均一性: 繊維材料の不均一な屈折率によって引き起こされる損失.
ドッキング: 光ファイバをドッキングしたときに発生する損失, そのような: 異なる軸 (シングルモードファイバの同軸度は0.8μm未満である必要があります), 端面が軸に垂直ではありません, 端面が平らではない, 突合せコア径が一致せず、溶接品質が悪い.

光ファイバのメリット:

光ファイバの通過帯域は非常に広い. 理論的には, 到達することができます 3 十億メガヘルツ.
ホップ長なし. 数十から以上 100 キロメートル, わずか数百メートルの銅線.
電磁界や電磁放射の影響を受けません.
軽量で小さいサイズ. 例えば: 900 ツイストペアケーブルのペア 21,000 音声チャネル, 直径は 3 インチ, 重量は 8 トン/KM. 通信容量の10倍の光ファイバーケーブルの直径は 0.5 インチと450P/KMの重量.
光ファイバ通信は電化されていません, 可燃性および暴力的な場所で安全に使用できます.
広範囲の周囲温度を使用する.
化学腐食, 長い耐用年数.

光ケーブルの分類

敷設方法による, がある: 自立型オーバーヘッド光ケーブル, パイプライン光ケーブル, 装甲埋設光ケーブルおよび海底光ケーブル.
光ケーブルの構造による, それはに分けられます: バンドルされた光ケーブル, 層状光ケーブル, しっかりと抱きしめられた光ケーブル, リボン光ケーブル, 非金属光ケーブルおよび分岐可能な光ケーブル.
用途に応じて, がある: 長距離通信用光ケーブル, 短距離屋外光ケーブル, ハイブリッド光ケーブルと建築用光ケーブル.

光ケーブル製造

光ケーブルの製造工程は、大きく分けて以下の工程に分けられます。:

光ファイバのスクリーニング: 優れた伝送特性と適切な張力を備えた光ファイバーを選択してください.
光ファイバ染色: 標準のフルクロマトグラムを使用して識別します, 高温での退色や移行は不要.
二次押出: 弾性率が高く、線膨張係数が低いプラスチックを使用して、特定のサイズのチューブに押し出します。, 光ファイバを組み込んで、防湿・防水ジェルを充填します, 数日間保管します (2日以上) .
光ファイバケーブルのねじれ: いくつかの押し出し光ファイバーと強化ユニットを一緒に撚り合わせます.
光ケーブルのアウターシースを絞る: 撚り線光ケーブルにシースの層を追加します.

光ケーブルの設置

長年にわたって, 人間社会は、光ケーブル構築のための成熟した方法と経験のセットを開発しました. 例えば, 光ケーブルの屋外建設: 長距離光ケーブルを敷設するための最も重要なことは、適切なパスを選択することです. 最短経路が必ずしも最良であるとは限りません, 土地を使用する権利にも注意を払う, 勃起または埋葬の可能性, 等.

便利で信頼性の高い建設と将来の検査のために、非常に完全な設計と建設図面がなければなりません. 建設中, 光ケーブルに強い圧力をかけたり、硬いもので穴を開けたりしないように注意してください。.

光ケーブルが回るとき, その回転半径は 20 光ケーブル自体の直径の2倍.

屋外空中光ケーブルの建設:

A. ワイヤーブラケットを吊るすオーバーヘッド方式はシンプルで安価です, そして私の国で最も広く使われています, しかし、フックを追加して配置するには時間がかかります.
B. 吊り線巻きオーバーヘッド方式, この方法はより安定しており、メンテナンス作業が少なくて済みます. ただし、専用の包装機が必要です.
C. 自立型オーバーヘッド方式は幹線に高い要件があります, 難しい建設とメンテナンス, と高コスト. 現在、中国ではほとんど使用されていません。.
D. 頭上にあるとき, 光ケーブルがトランクにつながる場所にガイド装置を設置する必要があります, 光ケーブルを地面に引きずってはいけません. 光ケーブルを引っ張るときの摩擦を減らすことに注意してください. 伸縮のために、各トランクにある長さの光ファイバーケーブルを残しておく必要があります.
E. 光ケーブル内の金属物体の確実な接地に注意してください. 特に山岳地帯では, 高圧送電網エリアと多くのエリア, 一般的にあります 3 キロメートルあたりの接地点, 非金属の光ケーブルも使用されています.

屋外パイプライン光ケーブルの建設:

A. 建設前, パイプラインの占有率を確認する必要があります, プラスチック製のサブパイプを清掃して配置する必要があります, トラクションラインは同時に配置する必要があります.
B. 展開の長さを計算する, 十分な予約長が必要です.
C. 1つの敷設の長さは長すぎてはいけません (通常2KM). 配線時, 中央から両側に引っ張る必要があります.
D. ケーブルの牽引力は一般的に120kg以下です, 光ケーブルの補強コア部分を引っ張る必要があります, 光ケーブルのヘッドの防水と強化処理を行う必要があります.
E. 光ケーブルのリードインとリードアウトには、フォローアップデバイスが装備されている必要があります, 床を直接拭くことはできません.
F. パイプライン光ケーブルは、信頼性の高い接地にも注意を払う必要があります.

直接埋設された光ケーブルの敷設:

A. 直接埋設された光ケーブルトレンチの深さは、標準に従って掘削する必要があります. 標準は次の表に示されています:
B. 塹壕を掘れないところ, パイプラインは頭上に敷設するか、掘削することができます.
C. 溝の底は平らでしっかりしている必要があります, と砂の一部, セメントまたはサポートは、必要に応じて事前に充填することができます.
D. 敷設時に手動または機械的な牽引力を使用できます, ただし、ガイダンスと潤滑には注意を払う必要があります.
E. 敷設完了後, 土はできるだけ早く覆い、圧縮する必要があります.

建物への光ケーブルの敷設:

A. 縦置きの場合, 光ケーブルの耐荷重問題には特に注意が必要です。. 一般的, 光ケーブルは2層に1回固定する必要があります.
B. 光ケーブルが壁や床を通過するとき, マウスガード付きの保護プラスチックパイプを追加する必要があります, パイプは難燃性フィラーで満たす必要があります.
C. 建物内に一定量のプラスチックパイプを事前に敷設することもできます, 将来、光ケーブルを敷設する場合, 光ケーブルは、牽引または真空法で敷設できます.

光ケーブルの選択

光ケーブルの選択は、光ファイバの数と光ファイバの種類だけに基づいているわけではありません。, 光ケーブルの使用環境に応じて、光ケーブルのアウターシースも.

屋外光ケーブルを直接埋める場合, 装甲光ケーブルを選択する必要があります. 頭上にあるとき, 2つ以上の補強リブを備えた黒いプラスチックの外部シースを備えた光ケーブルを使用できます.
建物で使用する光ケーブルを選択する場合, それらの難燃剤に注意を払う必要があります, 有毒で煙の特性. 一般的, 難燃性だが無煙タイプ (プレナム) パイプラインまたは強制換気で使用できます, と難燃剤, 無毒で無煙タイプ (ライザー) 露出した環境で使用する必要があります.
建物内で垂直にケーブル接続する場合, 配電ケーブルが使用できます; 水平に配線する場合, ブレイクアウトケーブルを使用できます.
伝送距離が2km未満の場合, マルチモード光ケーブルを選択できます. 2kmを超える場合, リピーターを使用するか、シングルモード光ケーブルを選択できます.

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光ファイバケーブルの定義