Принцип передачи оптического сигнала внутри волокна

Принцип работы оптоволокна основан на передаче данных световыми импульсами через стеклянную нить. Передача света по оптоволокну основана на фундаментальном физическом явлении — полном внутреннем отражении.

1. Механизм полного внутреннего отражения

Закодированный свет проходит по стеклянному волокну. Граница между сердечником (ядром кабеля) и оболочкой (внешним слоем) работает как зеркало. Благодаря явлению полного внутреннего отражения, световой луч многократно отражается от стенок и не выходит наружу, распространяясь по кабелю даже на изгибах.

1. Вход под критическим углом: Световой луч от лазера или светодиода должен попасть в торец сердечника под углом, превышающим критический угол.

2. "Захват" света: Достигнув границы между сердечником (более "плотная" среда) и оболочкой (менее "плотная" среда), луч не преломляется и не выходит наружу.

3. Отражение: Происходит его полное отражение обратно в сердечник.

4. Зигзагообразное движение: Этот процесс повторяется тысячи раз по всей длине волокна. Световой импульс, постоянно отражаясь от стенок, эффективно "зигзагами" распространяется по сердечнику, не теряя значительной энергии.

2. Кодирование

Передающий лазер преобразует электрические сигналы (последовательность 0 и 1) в световые:

• «1» — импульс света

• «0» — отсутствие импульса

3. Усиление

На больших расстояниях (каждые 50-100 км) оптические усилители принимают ослабевший сигнал и усиливают его, не преобразуя обратно в электричество.

4. Декодирование

На принимающей стороне фотодетектор (фото diode) улавливает световые импульсы и преобразует их обратно в электрические сигналы («свет есть» -> «1», «света нет» -> «0»), которые ваш компьютер понимает как данные.

Ключевые преимущества:

• Скорость: Свет — самый быстрый переносчик информации.

• Пропускная способность: Одно волокно может передавать несколько независимых световых каналов одновременно.

• Защищенность: Свет внутри волокна невозможно незаметно перехватить.

• Устойчивость: Не подвержено электромагнитным помехам.