Wat doet glasvezelkabel?

VezeloptisChe kabels Verzend informatie als lichtpulsen door middel van glas of plastic. Ze dienen als de ruggengraat van moderne telecommunicatie, waardoor hogesnelheidsgegevens over lange afstanden met minimaal signaalverlies mogelijk zijn.

Kernfunctionaliteit

Vezeloptiek Converteer elektrische signalen in licht met behulp van een zender. Licht reist door de kabel via totale interne reflectie, stuiterend tussen de kern en bekleding. Op de bestemming zet een ontvanger licht terug in elektrische signalen.

Belangrijke componenten

• Kern: dun glas/plastic centrum die licht draagt
• Bekleding: buitenste laag reflecterend licht naar binnen
• Buffercoating: beschermend plastic jas
• Krachtleden: versterkende vezels (bijv. Kevlar)
• Buitenjas: weerbestendige buitenkant

Technische specificaties

Single-modus vezels (9 µm kern) dragen infrarood laserlicht (1310-1550 nm) voor afstanden van meer dan 100 km. Multimode vezels (50-62.5 µm kern) gebruiken LED-lichtbronnen voor kortere runs (≤2 km).

Prestatievergelijking

Signaaltransmissiemechanica

Lichtpulsen behouden signaalintegriteit door totale interne reflectie. De kritieke hoekberekening volgt de wet van Snell: θ _c = Sin ^-1 (N ₂ /N ₁ ), waar n ₁ en n ₂ zijn brekingsindices van kern en bekleding.

Implementatiescenario's

• Onderzeese kabels : 400 systemen van 1,3 m km wereldwijd
• Voet (Vezel-naar-de-home) : Directe consumentenverbindingen
• Datacenters : Architectuur van de wervelkolom met 400 Gbps links
• Industrieel : EMI-resistente fabrieksautomatisering

Beperkingen en overwegingen

Installatiekosten overschrijden koper met 10-30%. Gespecialiseerde apparatuur vereist voor splicing (0,1 dB verlies per splitsing). Minimale buigradius (meestal 10-20 x kabeldiameter) voorkomt lichtlekkage.

Evolutietijdlijn

1977: First Commercial Installation (Chicago)
1988: TAT-8 transatlantische kabel (40.000 oproepen tegelijkertijd)
2016: 4.000 km record (1Tbps single-channel)
2023: subsea -systemen die 24 Tbps per vezelpaar bereiken

Toekomstige ontwikkelingen

Space-divisie multiplexing met behulp van multi-core vezels (7 cores aangetoond). Holle-core vezels die de latentie reduceren tot 3μs/km. Integratie met kwantumcryptografische netwerken.

Technische diepe duik

Vezeloptische systemen maken gebruik van golflengte-divisie multiplexing (WDM) om de capaciteit te vergroten. Dichte WDM (DWDM) ondersteunt maximaal 160 golflengten per vezel, elk met 100 Gbps. Signaalregeneratie vindt plaats via erbium-gedoteerde vezelversterkers (EDFA's) op afstand van 80-100 km intervallen, waarbij optische versterking wordt gehandhaafd zonder elektrische conversie. Niet-lineaire effecten zoals het mengen van vier golf worden aanzienlijk bij vermogensniveaus van meer dan 17 dBm, waarvoor door dispersie verschoven vezelontwerpen vereist. Polarisatiemodus dispersie (PMD) compensatie is van cruciaal belang voor links die verder gaan dan 40 km werken op 100 Gbps.

Materiële wetenschap

Ultra-burea-fused silica (SIO ₂ ) vormt het kernmateriaal, waarbij Germanium doping toenemende brekingsindex. Bekleding maakt gebruik van fluor-gedoteerd silica met 0,36% lagere brekingsindex. Productie omvat gemodificeerde chemische dampafzetting (MCVD), waarbij gassen siliciumlagen afzetten in voorvormbuizen bij 1900 ° C. Vezeltekening treedt op bij 2000 ° C en trekt 10 km/min met diameter geregeld tot ± 0,1 µm.