광섬유 회로:통신 시스템에 대한 초보자 안내서

광섬유 설정

출처:Wikimedia Commons

과거에는 사람들이 장거리에 걸쳐 고대역폭을 필요로 할 때까지 전기 케이블이 주된 역할을 했습니다. 불행히도 전기 케이블은 기준을 충족하지 못했습니다. 따라서 보다 효율적인 교체가 필요했습니다. 그리고 광섬유가 등장했습니다. 흥미롭게도 광섬유를 사용하여 대량의 데이터를 초고속으로 전송할 수 있습니다. 따라서 대부분의 인터넷 케이블에서 찾을 수 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 그러나 이 기술에는 특히 고밀도 다중 광섬유 어레이의 경우 무시할 수 있는 광섬유 회로 오류와 같은 몇 가지 단점이 있습니다.

더 알고 싶으십니까? 컴팩트하고 만성적으로 이식 가능한 고밀도 광섬유 회로 어레이에 대해 더 자세히 논의할 것이기 때문에 올바른 위치에 있습니다.

진행합시다!

광섬유 회로란 무엇입니까?

광섬유는 정보 이동에 대한 동일한 아이디어를 다른 방식으로 사용합니다. 예를 들어, 전화에는 유선 케이블이 있습니다.

광섬유 회로

출처:Wikimedia Commons

따라서 광섬유 회로는 전자가 정보와 함께 이동하는 경로입니다. 그리고 이 전자들은 다른 전기 장치로 이동합니다. 또한 정보 전달자 역할을 하는 조명이 함께 제공됩니다. 그리고 이 빛은 투명한 광 도파관을 통한 내부 전반사의 도움으로 퍼집니다.

따라서 케이블은 장치에 대고 말할 때 벽에 있는 소켓으로 소리를 전달합니다. 게다가 행동적 결함도 없다. 결과적으로 다른 회선은 소리를 지역 전화 교환기로 이동하고 아마도 초기 과부하 오류에 직면할 것입니다.

그러나 반면에 휴대폰은 다르게 작동합니다. 이 장치는 무적의 전파와 대규모 신경 역학으로 정보를 송수신하여 작동합니다. 그래서 이것은 휴대폰이 케이블을 사용하지 않기 때문에 발생합니다.

광섬유의 종류

이제 광섬유에 대해 조금 알게 되었습니다. 추가 보호 장치가 있는 다른 모드에서 신호를 전송한다는 것을 이해하는 것이 중요합니다. 방법은 광선이 광섬유를 통과하는 방식을 나타냅니다.

따라서 신호는 다른 각도에서 광섬유로 바운스되거나 광섬유의 중앙으로 곧장 내려가거나 낮은 각도에서 스레드를 바운스할 수 있습니다.

즉, 광섬유 케이블에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.

단일 모드 광섬유

이 섬유는 유리 섬유 코어의 직경이 작습니다. 따라서 장거리에 이상적입니다. 또한 신호 강도가 감소할 가능성도 줄어듭니다. 이 모든 것이 작은 직경 덕분입니다.

또한 단일 모드 광섬유의 작은 개구부는 빛을 단일 빔으로 분리하는 데 도움이 됩니다. 결과적으로 케이블은 보다 직접적인 경로를 제공합니다. 단일 모드 광섬유는 레이저 광원을 사용하며 대역폭이 높습니다.

또한 이 광섬유는 작은 구멍에서 레이저 광을 생성하기 위해 정확한 계산이 필요합니다. 따라서 더 비쌉니다.

다중 모드 광섬유

다중 모드 광섬유는 단일 모드 광섬유의 반대입니다. 따라서 광 신호가 광섬유로 내려갈 때 반사되고 반사되도록 하는 큰 코어 개구부가 있습니다.

그리고 직경이 크기 때문에 광섬유는 한 번에 여러 개의 광 펄스를 케이블로 보낼 수 있습니다. 따라서 더 많은 데이터를 전송할 수 있습니다.

또한 신호 손실 및 간섭이 발생할 수 있음을 의미합니다. 또한 다중 모드 광섬유는 LED를 사용하여 광 임펄스를 생성하며 단일 모드 광섬유보다 저렴합니다.

광섬유 회로는 어떻게 작동합니까?

광섬유 회로는 광섬유 케이블을 통해 진동하는 광자 또는 가벼운 입자의 정보를 이동하여 작동합니다.

즉, 클래딩과 유리 코어 섬유의 굴절률이 다르다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 따라서 코어와 클래딩은 들어오는 빛을 특정 각도로 구부립니다.

따라서 광 신호가 광섬유 아래로 이동할 때 내부 전반사가 발생합니다. 광 신호가 코어(케이블의 중앙 부분)와 클래딩(코어의 외부 부분을 감싸는 유리 층)에서 반사될 때 종합적인 내부 검토가 이루어집니다.

그리고 이것은 일반적으로 일련의 지그재그 바운스에서 발생합니다. 또한 내부 전반사는 빛이 파이프에 남아 있도록 하는 것 중 하나입니다.

그러나 신호는 더 조밀한 유리 층으로 인해 빛의 속도보다 30% 더 느리게 이동하는 경향이 있습니다. 또한 이동하는 동안 신호를 증폭하려면 먼 간격으로 중계기를 사용하십시오.

리피터가 왜 필요한가요? 광 신호를 재생하는 데 도움이 됩니다. 그리고 그들은 시각을 전기 신호로 바꾸어 이것을 합니다. 그런 다음 중계기가 이를 처리하고 전기 신호를 광으로 재전송합니다.

광섬유 회로:응용 프로그램

광섬유는 광변조기의 빔에 코딩된 데이터를 전송하여 작동하며 네트워크 변조에도 유용합니다. 그런 다음 정보가 파이프(플라스틱 또는 유리) 아래로 이동합니다. 이 디자인의 이면에 있는 아이디어는 1950년대에 나왔습니다.

그리고 아이디어는 효율성, 내시경 및 효율적인 격자 커플러를 결합하는 것이었습니다. 또한 다중 섬유 광도계를 사용하여 의사가 인체를 절개하지 않고 내부적으로 볼 수 있도록 도왔습니다.

그래서 엔지니어들은 이 아이디어를 좋아했고 같은 기술을 사용하여 빛의 속도로 전화를 걸었습니다. 곧 FCC(연방통신위원회)는 이 기술을 수용했습니다. 즉, 광섬유 케이블은 광섬유(플라스틱 또는 유리의 얇은 가닥)로 구성됩니다.

또한 각 섬유는 비교적 가늘며 25,000건 이상의 전화 통화를 전달할 수 있습니다. 따라서 전체 케이블은 수백만 통화를 쉽게 전송할 수 있습니다. 요약하면 광섬유 케이블은 빛 기반 기술을 사용하여 두 위치 간에 정보를 이동합니다.

광섬유 회로 설계

광섬유 회로 설계

출처:Researchgate c/p Richard Cole

회로 설계에는 송신기와 수신기 회로라는 두 가지 중요한 부분이 있습니다.

광섬유 송신기 회로

저렴한 광섬유 송신기 회로를 구축하는 데 필요한 구성 요소는 다음과 같습니다.

배터리

• 케이스
• SK1 3.5mm 잭 보드
• 회로 기판

반도체

• D1(LED)
• IC1(NE555)
• IC2(1458C)
• Tr1(BC141)

커패시터

• C1(220m 10V 선택)
• C2(390pF 세라믹 플레이트)
• C3(1u 63V 선택)
• C4(330p 세라믹 플레이트)
• C5(4n7 폴리에스터 층)
• C6(3n3 폴리에스터 층)
• C7(470n 폴리에스터 레이어)

저항기(모두 1/4와트, 5%)

• R1(47R)
• R2(4k7)
• R3(47k)
• R4(10k)
• R5(10k)
• R6(10k)
• R7(10만)
• R8(10만)

IC1이 NE555이므로 적절한 성능 효율성을 기대해야 합니다. 또한 입력 신호를 IC의 핀 5에 결합하여 주파수를 제어할 수 있습니다.

그리고 핀은 전압 분배기와 연결됩니다. 즉, NE555에 대한 2/3V+ 및 1/3V+ 스위칭 제한을 생성하도록 전압 분배기를 구성해야 합니다.

또한 상한을 늘리거나 줄이는 것이 중요합니다. 그렇게 하면 C2가 두 범위 사이를 전환하는 데 걸리는 시간을 늘리거나 줄일 수 있습니다. TR1은 D1(LED)을 이상적으로 비추는 높은 구동 전류를 제공하므로 이미터 팔로워 버퍼 스테이지처럼 배선해야 합니다.

또한 D1용으로 적절한 200mA 전류를 갖는 IC1과 별도로 LED용으로 별도로 제어되는 드라이버가 필요합니다. 이는 원하는 LED 전류를 정확하고 안정적으로 얻는 데 도움이 됩니다.

또한, 약 40mA인 LED 전류를 고정하기 위해 R1을 위치시킨다. 그 동안 LED는 실제 정격의 50%(20mA)에서만 작동할 수 있습니다. 그리고 이것은 LED가 50%의 비율로 ON/OFF를 전환하기 때문에 발생합니다.

또한 필요할 때 R1 값을 조정하여 출력 전류를 높이거나 낮출 수 있습니다.

광섬유 수신기 회로

수신기 회로 및 필터에 필요한 구성 요소는 다음과 같습니다.

• 와이어
• SK1 25방향 D 커넥터
• 회로 기판
• 케이스

반도체

• TR1, TR2 BC549(2개 꺼짐)
• D1
• IC1(4001BE)
• IC2(1458C)
• IC3(CA3140E)

커패시터

• C1(100m 10V 전해)
• C2(2n2 폴리에스터)
• C3(2n2 폴리에스터)
• C4(390p 세라믹)
• C5(1m 63V 전해)
• C6(3n3 폴리에스터)
• C7(4n7 폴리에스터)
• C8(330pF 세라믹)
• C9(3n3 폴리에스터)
• C10(4n7 폴리에스터)

저항기

• R1(22k)
• R2(2M2)
• R3(10k)
• R4(470R)
• R5(1M2)
• R6(4k7)
• R7(22k)
• R8(47k)
• R9(47k)
• R10 – R15 10k(6개 할인)

광섬유 수신기는 필터 위에 있습니다. 그리고 필터 회로의 입력과 연결되는 수신기의 출력입니다.

D1은 검출기 다이오드를 생성합니다. 그리고 역 바이어스 설정에서 작동합니다. 결과적으로 누설 저항은 LDR 효과를 형성합니다.

반면에 R1은 부하 저항처럼 동작합니다. 또한 C2는 검출기 스테이지와 입력 증폭기의 두 지점 사이의 링크를 형성합니다. 결과적으로 2단계 용량 연결 네트워크가 생성됩니다. 그리고 두 위치는 공통 이미 터 모드에서 동시에 작동합니다.

단안정 멀티바이브레이터를 푸시하는 것이 가능합니다. 반도체(TR2)에서 효율적인 고입력 전압 발진을 제공한다면.

또한 우수한 전체 전압 이득(>80dB)을 허용합니다. 필터 단계는 1458C(a/b) 주변에 구축됩니다. 또한 옥타브당 18dB(2/3 ^rd order) 송신기 회로에 일반적으로 사용되는 세부 정보가 포함된 필터 시스템

광섬유의 장점

• 광섬유를 물에 담글 수 있습니다.
• 고대역폭 지원 가능
• 가볍고 가늘고 강함
• 빛이 더 멀리 이동할 수 있도록 신호 부스트가 필요하지 않습니다.
• 광섬유는 자주 유지보수 또는 교체할 필요가 없습니다.
• 전자파 간섭이 덜 발생

광섬유의 단점

• 비싸다
• 설치에 노동 집약적
• 케이블이 깨지기 쉬움
• 유리 섬유는 더 많은 보호가 필요합니다

마지막 단어

광섬유 회로는 전체적으로 광섬유에서 중요한 역할을 합니다. 그리고 대부분의 사람들은 구리 케이블보다 광섬유 케이블을 선호합니다. 그리고 전자가 높은 전송 속도, 대역폭 등의 이점을 가지고 있다는 점을 고려하면 놀라운 일이 아닙니다. 또한 고성능 데이터 네트워킹 및 장거리에 완벽하게 작동합니다.

광섬유 회로에 대해 어떻게 생각하십니까? 주제에 대한 질문이나 제안 사항이 있습니까? 부담 없이 연락주십시오.