Optika od vlakana: Kako funkcionira? Za šta se koristi? I više

Telekomunikacije ili komunikacije na daljinu moguće su zahvaljujući različitim dalekovodima koji postoje. Među njima je jedno od najpouzdanijih optičkih vlakana. Naučite kroz ovaj članak, KAKO RADI OPTIKA OD VLAKANA to vam omogućuje korištenje interneta i mnoge druge pogodnosti u vašem domu i uredu.

Optička vlakna

Optičko vlakno je fleksibilno vlakno općenito izrađeno od silicija, iako postoje i optička vlakna od plastike. To je vrlo osjetljiv materijal, promjera gotovo poput promjera pramena kose. Transparentan je, za prijenos svjetlosti, a da frekvencija jedne boje ne iskrivljuje druge.

Optička vlakna pojavila su se kao potencijalna zamjena za koaksijalni kabel. Kao i bakreni kabel, vlakno se koristi za prijenos podataka između njegova dva kraja, koristeći svjetlo kao prijevozno sredstvo.

Danas je optička vlakna jedan od najčešće korištenih komunikacijskih mehanizama. To je zato što informacije mogu putovati na velike udaljenosti bez potrebe za mnogo ili možda bez pojačala kako se signal ne bi izgubio. Također ima propusnost ili brzinu prijenosa podataka veću od bakrenih kabela.

Među ostalim razlozima zašto se optička vlakna koriste za zamjenu bakrenog kabela je i to što postoji manje slabljenje signala po prijeđenom kilometru. Još jedna od njegovih prednosti je ta što je optička vlakna imuna na elektromagnetske smetnje, pa je praktički nemoguće narušiti sigurnost.

Slično, uobičajeno je pronaći svjetlovodnu optiku. To je zbog činjenice da je u ovom trenutku putem vlakana bilo moguće osigurati svjetlost najvećeg intenziteta od svih oblika davanja umjetne svjetlosti.

Strukturu optičkog vlakna čini jezgro, koje je samo vlakno kojim informacije putuju. Jezgra je prekrivena premazom, koji se odlikuje nižim indeksom refleksije od jezgre. To se radi s namjerom da se spriječi da snop svjetlosti koji putuje u jezgri napusti i izgubi informacije, odnosno to je način ograničavanja informacija u jezgri pomoću fenomena refleksije.

Nakon toga, obloga je okružena plaštom, a ovaj plašt od Kevlara. I na kraju, kapuljača, obično žuta ili narančasta, koja identificira vrstu vlakana. Oboje služi za zaštitu vlakana i mehaničku krutost, jer bi u suprotnom vlakno bilo izuzetno krhko, čak i više nego što već jest.

Unutar optičkog vlakna može se poslati više od jednog snopa svjetlosti jer postoje različiti putevi ili mogući načini za to. Ova vrsta optičkog vlakna naziva se multimode, a naziv dolazi od onoga što ima više načina za slanje svjetlosnih zraka istovremeno. Umjesto toga, jednomodno vlakno koristi jednu linearnu putanju za prijenos svjetlosnog snopa. Fizički se razlikuju po boji haube, općenito, narandžasta za višemodne i žuta za jednomodnu.

Prilikom spajanja optičkog vlakna važno je imati na umu da njegovo poravnanje između jezgri mora biti izuzetno precizno, jer bi u protivnom došlo do gubitaka zbog lažnog povezivanja. To implicira da su spojevi optičkih vlakana složeniji od onih koji se koriste u konvencionalnim bakrenim kablovima.

Istorija optičkih vlakana

U optičkim vlaknima postoje dva osnovna elementa koji su predstavili napredak u postizanju tehnologije koju danas poznajemo u smislu prijenosa podataka svjetlom. Ti elementi su optičko vlakno i svjetlost koja u njemu putuje. U ovom segmentu ćemo putovati kroz istoriju optičkih vlakana i kako se ona razvijala tokom vremena.

U staroj Grčkoj, sunčeva svjetlost odbijena od ogledala korištena je za slanje poruka ili ometanje vida vašim neprijateljima. Ovaj isti sistem primijenio je Claude Chappe 1792. godine za primjenu optičke telegrafije koristeći tornjeve i ogledala raspoređena na 200 km. Uspio je prenijeti poruku u rekordnom vremenu u trajanju od 16 minuta.

1910. godine Demetrius Hondros i Peter Debye prvi su implementirali hvatanje svjetlosti unutar kablova od stakla. Zanimljivo je da je ovaj eksperiment trajao toliko dugo, jer su do 1820. godine jednadžbe koje su utvrdile ovaj fenomen već postojale.

Ovaj princip se naziva ograničenje svjetlosti refrakcijom. Upamtite da je refrakcija fenomen koji uzrokuje promjenu smjera snopa svjetlosti pri prijelazu s jedne dalekovodne linije na drugu koji imaju različite indekse loma jer imaju različite gustoće.

1840-ih, Jean-Daniel Collado i Jacques Babinet uspjeli su dokazati ovaj princip. Slično, 1870. godine John Tyndall je primijetio da svjetlost može putovati u vodi, te da se svjetlost lomi unutar tog medija. Ovi prvi koraci omogućili su izvođenje studija koje bi potvrdile potencijal kristala kao materijala par excellence za prijenos svjetlosti na velike udaljenosti. U početku se koristila za osvjetljavanje fontana.

Kasnije je John Logie, škotski inženjer, patentirao elektromehanički sistem za televiziju u boji, koji je koristio staklene šipke koje su prenosile svjetlost. Ovaj sistem nije bio jako uspješan zbog slabljenja koje je imao zbog materijala i tehnika koje je primijenio, pa nije bilo moguće da svjetlost pređe velike udaljenosti. Takođe, njihov sistem nije imao optičke spojnice.

1952. zahvaljujući prethodnim studijama koje je proveo John Tyndall, fizičar Narinder Singh Kapany uspio je izumiti optičko vlakno. Treba napomenuti da je 1950 -ih godina produbljeno istraživanje optičkih vlakana. U stvari, 1957. Basil Hirschovitz je proizveo polufleksibilni endoskop koristeći optička vlakna. Uspio je poslati slike i ovaj endoskop je udobniji alat za operacije.

Univerzitet u Michiganu u svojoj verziji polufleksibilnog endoskopa predlaže upotrebu materijala s nižim indeksom loma od jezgre, umjesto korištenja ulja ili voska kao što se ranije koristilo. Osim toga, proizvedene su i mnogo tanje niti od optičkih vlakana, koliko i debljina kose. Međutim, svjetlost je oslabljena ili izgubljena nakon 9 metara putovanja s ovim optičkim vlaknom. Charles K. Kao je u svom doktorskom radu iznio da je maksimalno teoretsko slabljenje koje optička vlakna trebaju imati 20 decibela da bi njegova primjena bila izvediva.

Opet je Charles K. Kao zajedno s Georgeom Hockhamom izjavio da je moguće proizvoditi vlakna s većim postotkom transparentnosti. Slično, oni su predložili korištenje optičkih vlakana za prijenos telefonskih poruka umjesto korištenja onih za koje su uvjereni da su bakreni i električni kabeli.

Bilo je potrebno poboljšati optičko vlakno, koje je u ovom trenutku imalo slabljenje od 100 dB / km, malu propusnost i veliku mehaničku krhkost. Da bi se to postiglo, morale su se provoditi neprestane i detaljne studije i istraživanja, koja su omogućila utvrđivanje da su uzrok ovog stupnja gubitka svjetlosti unutarnje nečistoće koje postoje u siliciju ili staklu.

Zahvaljujući ovom otkriću, vlakna su se počela proizvoditi sa smanjenjem prigušenja do 20 dB / km i s većom propusnošću. Osim toga, jezgre su bile debljine 100 µm, koje su bile prekrivene najlonskom žicom radi poštivanja temelja indeksa loma, ali koje su također mogle pružiti veću mehaničku krutost, onemogućujući lomljenje vlakana rukama.

Djelo Kaoa i Hockmana poslužilo je kao temelj za istraživanje koje su proveli Robert Maurer, Donald Keck, Peter Schultz i Frank Zimar koji su predložili i proizveli prva optička vlakna s nečistoćama titana. Ove nečistoće su namjerno ugrađene u silicij kako bi se povećala refrakcija u vlaknu. Ovo vlakno je omogućilo svjetlosti da putuje kroz optičko vlakno sa samo 17 dB / km slabljenja. U istoj deceniji 1970. bilo je moguće proizvesti optička vlakna sa samo 0.5 dB / km gubitaka.

Još jedan važan napredak u tehnologiji prijenosa podataka pomoću svjetlosti postignut je zahvaljujući fizičarima Mortonu B. Panishu i Izuu Hayashi koji su razvili poluvodički laser koji je mogao raditi kontinuirano bez povećanja temperature. Zajedno su John MacChesney i drugi saradnici stvorili metode pripreme vlakana.

Prvi telefonski prijenos putem dalekovoda obavila je 22. aprila 1977. godine sjevernoamerička kompanija General Telephone and Electronics i dostigla je brzinu od 6 Mbit / s.

Do 1980. godine vlakna su imala takvu prozirnost da su mogla slati signale kroz optičko vlakno na putu do dvjesto četrdeset kilometara prije nego što su se potpuno izgubila. Ova vlakna su nastala kada su istraživači shvatili da se čisti silicij bez ikakvih metala može napraviti samo pomoću alata i komponenti koje koriste paru. Time je spriječeno pojavljivanje inherentnih zagađivača u proizvodnom procesu.

AT&T je 1980. godine podnio Federalnoj komisiji za komunikacije svoj projekat optičkog sistema od optičkih vlakana udaljenog približno XNUMX milja. Ovaj sistem će prolaziti i povezivati gradove Boston i Washington DC. Nakon četiri godine od predstavljanja ovog projekta, sistem je počeo da funkcioniše. Ovaj kabel bio je promjera deset inča i mogao je osigurati do osamdeset hiljada glasovnih kanala za telefonske razgovore koji su se odvijali istovremeno.

Prvo optičko vlakno koje je instalirano prekooceanski počelo je s radom 1988. godine, transparentnost njegovog jezgra bila je toliko besprijekorna da je bilo potrebno postaviti optička pojačala svakih četrdeset kilometara. Nakon toga, uspostavljeno je više veza ove vrste i obavljena opsežnija putovanja između gradova i kontinenata.

Svi ovi pomaci omogućili su optičkim vlaknima da nastave poboljšavati svoju transparentnost i mogli su se primijeniti za komunikaciju na tržištu, a ne samo na eksperimentalnom nivou. Zapravo, General Telephone and Electronics je 22. aprila 1977. uspio napraviti prvi uspješan telefonski prijenos sa brzinom od 6 Mbits / s, koristeći optička vlakna kao dalekovod.

Postupak izrade

U Bell laboratorijama razvijene su nezavisne metode za proizvodnju optičkih vlakana. Odatle postoje četiri procesa proizvodnje optičkih vlakana

MCVD (Modificirano taloženje kemijskom parom)

Ovu metodu je prvobitno razvio Corning Glass i prilagodio Bell Laboratories za industrijsku primjenu. Sastoje se od čiste kvarcne cijevi u kojoj se silicijev dioksid miješa s drugim elementima kako bi se dopirao pripravak. Ova cijev se zatim postavlja na rotirajući tokarski stroj.

Nakon toga se zagrijava vodikom i kisikom na temperature do 1600 stepeni Celzijusa. To se postiže okretanjem tokarilice dok se kvarcna cijev zagrijava cijelom dužinom. U ovom trenutku dodaju se aditivi, oni koji će pridonijeti boljem indeksu loma u jezgri, na jednom kraju cijevi.

Sljedeći slojevi su također ugrađeni, zbog kontinuiranog izlaganja plamenika. Ova tehnika omogućava sintezu jezgre. Zatim se gorionik zagrije na temperaturu od 1800 stepeni Celzijusa, što je temperatura koja omogućava kvarcu da omekša i tako dobije predformu.

Predoblik se odnosi na staklenu šipku ili cijev koja se koristi za stvaranje optičkih vlakana. Odnosno, to je čvrsta cijev koja se dobije nakon ove metode. Obično su njegove dimenzije dugačke nešto više od 1 metra i promjera 1 centimetar.

VAD (aksijalno taloženje pare)

Ova tehnika zasnovana je na onoj koju su razvili Nippon Telephone and Telegraph. Široko se koristi u Japanu u onim kompanijama koje se bave proizvodnjom optičkih vlakana. Koristi iste osnovne materijale kao u MCVD metodi, međutim razlikuju se po tome što je u ovu drugu postavljeno samo jezgro. Sada se dodatno postavlja i obloga

Zato je ova metoda u vrijeme dopiranja malo osjetljivija, jer se germanijev dioksid mora u većoj mjeri ugraditi u jezgru nego u premaz. Za ovu proizvodnju softver se koristi kao bitan pomoćnik pri utvrđivanju parametara.

Uzimanje pomoću pomoćne staklene šipke ili cijevi, započinje postupak predforme. Ova pomoćna cijev služi kao njen oslonac. Započinje uvrštavanjem različitih materijala na uredan način od kraja cilindra, dobivajući poroznu predformu, koja se, kako raste, odvaja od pomoćne staklene cijevi.

Nakon toga se provodi proces urušavanja koji se sastoji od podizanja temperature do 1700 stepeni Celzijusa kako bi se postiglo omekšavanje kvarca. To se radi kako bi se iz unutarnje šuplje porozne predoblike prešlo u čvrsti, prozirni cilindar.

Usporedimo li ovu metodu s prethodnom, VAD metoda ima prednost u tome što se dobivaju predoblike veće duljine i većeg promjera, a ujedno se smanjuje i unos energije. Međutim, njegov nedostatak je to što zahtijeva mnogo sofisticiraniju proizvodnu opremu.

OVD (Vanjsko taloženje pare)

Ovu metodu razvila je kompanija Corning Glass Work. U tom slučaju vaša sirovina počinje s keramičkim cilindrom za podlogu i plamenikom. Pareni kloridi se stavljaju na plamen gorionika, a vatra zagrijava štap. U ovom trenutku se vrši sinteza predforme. Ovaj postupak se sastoji od sušenja šipke pomoću plinovitog klora, da bi se kasnije izveo proces urušavanja na isti način kao oni iz prethodne metode. Tako se jezgra i njezina obloga sintetiziraju, čime se dobiva predforma.

Neke od prednosti ove metode su u tome što je moguće proizvesti optička vlakna s vrlo niskim slabljenjem i dobrom kvalitetom, zahvaljujući optimizaciji procesa sušenja. Ova optimizacija omogućuje dobivanje glatkih profila bez važne prstenaste strukture.

PCVD (taloženje hemijskom parom u plazmi)

Ovu metodu je razvila kompanija Philips u Holandiji. Slično, odlikuje se glatkim profilima i bez prepoznatljive prstenaste strukture. Princip ove podloge temelji se na oksidaciji silicijevog klorida i germanijevog klorida. Koroziranjem ovih klorida postiže se stanje plazme, nakon čega slijedi proces dopiranja unutrašnjosti.

Faza istezanja predforme

Bez obzira na vrstu metode koja se koristi, uobičajeno je među svima njima da se provodi postupak istezanja predforme. Da bi se postiglo rastezanje predforme potrebno je imati peć s otvorenom cijevi. Unutar ove pećnice, predforma se postavlja i izlaže temperaturama do 2000 stepeni Celzijusa, kako bi omekšala predformu i mogla manipulirati njome.

U ovom procesu postiže se promjer optičkog vlakna, a od najveće je važnosti održavati konstantnu napetost tako da se promjer po cijeloj dužini optičkog vlakna ne mijenja. Način da se osigura da jezgra nema takve varijacije u promjeru je održavanje jednake konstantne napetosti. Osim toga, mora se jamčiti odsustvo konvekcijskih struja u pećnici.

Slično, iznimno je važno da se, kad se predforma ponovo omekša, izbjegne unos sredstava koja mogu zagađivati ili stvarati mikropukotine, što bi uzrokovalo gubitak njezinog prigušenja, pa čak i lom optičkog vlakna.

Tijekom ovog procesa slici se dodaje i sintetički materijal, općenito je to viskozni polimer. Važnost ovog polimera je u tome što omogućuje rastezanje optičkih vlakana pri većim brzinama. Ovo stvara jednoličan sloj bez vlakana oko vlakana. Konačno, ova zaštita se osuši i očvrsne, toplinskim procesima ili kemijskim reakcijama uz korištenje ultraljubičastog zračenja.

Aplikacije optičkih vlakana

Vlakno ima impresivnu svestranost pa se može primijeniti u digitalnoj komunikaciji, nakitu, senzorima, osvjetljenju, ukrasima, između ostalog. Evo nekih od najčešćih primjena optičkih vlakana i dodatnih.

Optičke komunikacije

Najveća upotreba optičkih vlakana se koristi u telekomunikacijama. Zbog svoje fleksibilnosti, moguće je grupirati nekoliko žica kako bi se formirali optički kabeli. Obično su vlakna koja se koriste za to izrađena od plastike ili stakla, a ponekad čak i od oba materijala.

Optički senzori

Optički senzori mogu razlikovati unutrašnje i vanjske senzore. Unutarnji senzori označavaju samu sliku kao senzor. S druge strane, u vanjskim senzorima vlakno je sredstvo za prijenos signala koje senzor emitira u sistem koji obrađuje navedene signale.

Budući da u optičkim vlaknima nema cirkulacije električne struje, oni imaju prednost u odnosu na električne senzore. Čak je i vlaknasto predivo samo po sebi odličan senzor za mjerenje deformacija, temperature, atmosferskog tlaka, vlažnosti, električnih polja, magnetskih polja, plinova, vibracija, između ostalog.

Druga primjena optičkih vlakana u primjeni vodenih mikrofona za detekciju potresa ili valovitih aplikacija generiranih sonarom. Za to je više od hiljadu senzora napravljenih od optičkih vlakana korišteno za stvaranje hidrofonskih sistema. Ovu vrstu sistema uglavnom koriste naftna industrija i odbrambene organizacije i neke zemlje. Slično, kompanija Sennheiser iz Njemačke stvorila je mikrofon koji radi sa laserskim svjetlom i optičkim vlaknima.

U tom smislu, optički senzori koji mjere temperaturu i atmosferski tlak koriste se u naftnim bušotinama. Ove vrste senzora mogu izdržati ekstremnije uslove u odnosu na senzore napravljene od poluvodiča.

U vazduhoplovstvu postoji žiroskop napravljen od optičkih vlakana, kao i vodonik mikrosenzori.

Ovi fotonski senzori napravljeni od optičkih vlakana općenito sadrže četiri osnovna dijela, a to su:

Senzor: je pretvarač
Ispitivač: koji emituje i prima signal koji dolazi sa optičkog vlakna.
Optički kabel: to je optičko vlakno
Optičke spojnice, multiplekseri, pojačala ili prekidači: elementi koji pomažu optičkom i električnom sistemu da se spoje bez gubitka signala i sposobni su rukovati različitim signalima iz različitih izvora.

Rad ili funkcioniranje ovog sistema započinje generiranjem optičkog signala koji je stvorio ispitivač, kako bi zatražio informacije od prijemnika. Ove informacije putuju kroz optičko vlakno senzora. Kad se nastavi mjeriti okolišni uvjeti kao što su plinovi, atmosferski tlak, temperatura i drugi čimbenici, dolazi do varijacije u intenzitetu svjetlosti ili se utječe na njezinu valnu duljinu pa stoga dolazi do promjene u njoj..

Ova promjena promjene, bilo u valnoj duljini ili u intenzitetu svjetlosti, ponovo se vraća kroz optičko vlakno do ispitivača. Zatim se procjenjuje postotak varijacija ovih promjena. Primjenom različitih algoritama i alata, kao što su optoelektronički spreznici, moguće je pretvoriti optičke signale u elektroničke signale, tako da električni sustavi koji su krajnji mogu interpretirati informacije, poput upravljačkog ili zaslona za prikaz podataka u stvarnom vremenu.

Slično, ovisno o količini podatkovnog prometa, poput onog koji prolazi internetskom mrežom, na isti način mogu postojati optički multiplekseri, optički prekidači, optička pojačala ili različiti optički spreznici.

Slično, optički senzorski sistemi se mogu klasifikovati kao tačkasti ili distribuirani.

Sistemi optičkih senzora tačaka

Ova vrsta sistema koristi distribuirane senzore definirane pozicije unutar senzorske mreže koji omogućavaju pojedinačno praćenje parametara. Zbog toga, tačkasti sistemi omogućavaju mjerenje više parametara istovremeno. Za razliku od distribuiranih sistema, nadzor točkastog sistema može obuhvatiti do 250 km.

Distribuirani optički senzorski sistemi

U ovom slučaju, mjerenja i detekcije varijacija optičkog parametra koje prima ispitivač dolaze iz podataka dobivenih duž cijelog optičkog vlakna. Ovo predstavlja prednost jer se radi o zoni optičkih vlakana koja se koristi kao prevoditelj sistema. Distribuirani optički sistem može se protezati do 120 km dužine.

Rasvjeta

Prve primjene optičkih vlakana bile su upravo osvjetljavanje prostora. Čak i danas ova aplikacija nastavlja postojati za optička vlakna. To je zbog činjenice da optičko vlakno omogućuje osvjetljavanje područja bez stvaranja topline i bez rizika od kratkog spoja, budući da je optičko vlakno dizajnirano za prijenos svjetlosnih zraka.

Čak je moguće, promjenom frekvencije, promijeniti boju osvjetljenja. Ovo je vrlo korisno, na primjer, ako se svjetlo koristi u svjetiljci, jer je moguće promijeniti boju bez potrebe za promjenom lampe.

Slično, moguće je proširiti područja osvjetljenja jer je moguće postaviti različita optička vlakna na više mjesta, koristeći jedan izvor svjetlosti.

Više upotrebe optičkih vlakana

Koristi se kao talasni vodič za svjetlosne zrake koje emitira medicinska ili industrijska oprema koja zahtijevaju osvjetljavanje područja gdje vidljiva linija nije izravno ili lako dostupna.

Kao primjer možemo upotrijebiti polufleksibilni endoskop koji se koristi u medicini, koji koristi optička vlakna zajedno s lećama kako bi mogao vizualizirati unutrašnjost organa bez potrebe za visoko invazivnim operacijama. U slučaju industrije, pregledati opremu poput turbina.

U stvari, optička vlakna se trenutno koriste kao ukrasni elementi, kao što je slučaj s božićnim drvcima koji u svojim granama imaju optička vlakna koja osvjetljavaju drvo, a moguće je i mijenjati njihovu boju.

Drugi primjer primjene u optičkim vlaknima je onaj koji se primjenjuje u određenim zgradama, koje hvataju prirodnu svjetlost sa svojih krovova, a zahvaljujući svjetlovodnim vlaknima ovo svjetlo može putovati u unutrašnje prostore zgrade.

I na kraju, danas postoji mješavina između betona i optičkih vlakana koja rezultira prozirnim betonom. Ovaj materijal je stvorio arhitekta Ron Losonczi, a zadivljujuća stvar kod ovog betona je ta što još uvijek može imati čvrstoću betona i, osim toga, kvalitetu optičkih vlakana za prijenos svjetlosti.

Karakteristike optičkih vlakana

Optičko vlakno je dielektrična prijenosna linija koja radi unutar elektromagnetskog spektra u optičkom pojasu. U ovom optičkom pojasu možemo pronaći boje, ali tu su i bliski infracrveni pojas i infracrveni pojas. U optičkim vlaknima dio ovih frekvencija se obično koristi.

Svaka žica od optičkih vlakana u sredini ima jezgru od plastike ili stakla, odnosno silicijevog i germanijevog oksida. Ovo jezgro ima visok indeks loma i prekriveno je premazom sa nižim indeksom loma. Ovo omogućava svjetlu da putuje samo kroz jezgru, a ne da izlazi van. Uobičajeno je da je ovaj premazni sloj napravljen od polimera ili plastike.

Ova razlika u indeksima loma koji moraju postojati između jezgre i njene obloge posljedica je principa loma svjetlosti. Ovaj princip kaže da kada se površina s određenim indeksom loma graniči s drugom površinom s nižim indeksom loma, svjetlost se reflektira i, što je veća razlika između ovih indeksa, veći je upadni kut, pa će doći do potpunog unutrašnjeg odraza .

U optičkim vlaknima svjetlost odskače ili se reflektira unutar jezgre, a ti su refleksni kutovi vrlo široki, pa se praktički može pretpostaviti da svjetlost putuje pravocrtno kroz njeno središte, omogućavajući joj da putuje na velike udaljenosti bez blijeđenje.

Performanse optičkih vlakana

Zakoni optičke geometrije su oni koji utvrđuju rad i osnovne principe rada optičkog vlakna. Optičko vlakno je uglavnom regulirano zakonom refrakcije, po principu potpune unutrašnje refleksije.

Svjetlosni zraci se prenose kroz jezgru optičkog vlakna, naveo sam razliku u indeksima loma, ovaj snop ne može proći kroz oblogu, već se zapravo reflektira na njega i nastavlja se širiti kroz jezgru.

Zatim ćemo predstaviti prednosti i nedostatke optičke tehnologije.

Ventajas

Ima vrlo veliku propusnost, što omogućuje vrlo velike brzine prijenosa
To je minimalistička tehnologija, odnosno zauzima vrlo malo prostora.
Lagan je jer teži samo nekoliko grama po kilometru. Za razliku od električnog kabela koji može težiti čak 9 puta više od optičkih vlakana.
Potpuno je imun na elektromagnetsku kontaminaciju. Stoga ima kvalitetu prijenosa superiornu u odnosu na konvencionalne vodove, jer je ne ometaju, na primjer, vanjski kratki spojevi ili oluje.
Upravo zbog toga što je otporna na smetnje, optička vlakna garantuju visok nivo sigurnosti informacija. To je zato što je jedini način da uđete u prijenosni sistem optičkih vlakana tako što ćete ga oslabiti, pa čak i prekinuti, čineći ga lako prepoznatljivim.
Ne stvara smetnje drugim sistemima.
Na njega ne utječu parazitski signali, pa u sistemima poput podzemne željeznice gdje postoje sistemi koji mogu lako ometati komunikaciju, optička vlakna postaju alternativa par excellence.
Njegovo slabljenje je značajno malo u usporedbi s konvencionalnim kabelima, pa je moguće putovati na velike udaljenosti bez potrebe za uključivanjem aktivnih elemenata poput pojačala za održavanje signala.
Ovisno o materijalima od kojih se izrađuju plašt i napa, optičko vlakno može imati dobru mehaničku otpornost.
Otporan je na koroziju.
Ima sistem nazvan optička refleksiometrija koji vam omogućava da lako otkrijete slabosti ili isečena vlakna duž rute.

Nedostaci

Budući da predstavljamo sve prednosti optičkih vlakana, nastavit ćemo s predstavljanjem nedostataka ove tehnologije u odnosu na druge dalekovode.

Visoka krhkost vlakana.
Zahtijeva skuplju opremu za prijenos i prijem.
Spojevi napravljeni optičkim vlaknima složeniji su za izvođenje, posebno na terenu, pa su popravci teži.
Budući da ne može prenositi električnu energiju, nije izravno kompatibilan s krajnjim sustavima, koji su općenito elektronički.
Ne može prenositi vrlo velike moći.
Ne može optički pohraniti podatke.
Na njega utječu visoke ili niske temperature, pa jakna i premaz moraju biti od materijala otpornih na temperature.
Vibracije mogu ispravno uticati na prenos podataka.

Vrste optičkih vlakana

Unutar jezgre optičkog vlakna postoje različiti putevi koje svjetlosni snop može slijediti. Svaki od ovih puteva naziva se načinom širenja. Optičko vlakno može se klasificirati kao višemodno ili jednomodno vlakno.

Višemodno vlakno

Višemodno vlakno odnosi se na ono u kojem svjetlost može putovati kroz više putanja ili načina. Jedan niz višemodnih vlakana može imati do 1000 načina širenja svjetlosnih zraka. To znači da svjetlosni zraci ne dolaze istovremeno. Ova vrsta vlakana se općenito koristi na kratkim udaljenostima, otprilike na udaljenostima manjim od 2 kilometra.

Indeks loma jezgre višemodnog vlakna nešto je veći od indeksa loma obloge. Osim toga, debljina jezgre višemodnog vlakna veća je od debljine jednomodnog vlakna, što mu omogućuje lakše povezivanje jer ne zahtijeva takvu preciznost.

Višemodna vlakna se mogu klasificirati u dva oblika, ovisno o vrsti indeksa loma njegove jezgre, a to su:

Pomaknuti indeks: u ovom slučaju indeks loma je konstantan po cijeloj dužini jezgre, pa ima visoku modalnu disperziju

Postepeni indeks: u ovom slučaju jezgra se sastoji od različitih materijala pa indeks loma nije konstantan po cijeloj dužini vlakna i stoga ima manju modalnu disperziju.

Slično, standard koji je uspostavljen u ISO 11801, ukazuje na klasifikaciju višemodnih optičkih vlakana prema širini pojasa i izvoru svjetlosti koji će se koristiti, kako bi se reklo da li je multimodno na laseru ili višemodno na LED svjetlu.

OM1: Vlakna 62.5 / 125 µm, 1 gigabit (1 Gbit / s), LED.
OM2: Vlakna 50 / 125 µm, 1 gigabit (1 Gbit / s), LED.
OM3: Vlakna 50/125 µm, 10 gigabita (300 m), laser.

Jednoslojno vlakno

Kao što smo ranije objasnili, pojam mod se primjenjuje za označavanje broja trajektorija koje svjetlosni zraci mogu imati. U jednomodnom vlaknu postoji samo jedan način kroz koji svjetlost može putovati. To se onda prevodi u manji promjer jezgre. Slično, svjetlost teoretski putuje kroz središte vlakna za razliku od multimode koja se odbija od stijenki jezgre. Ova vrsta vlakana uglavnom se koristi za rute na velike udaljenosti.

Kabel labave strukture

Moguće je i klasificirati optička vlakna prema njihovom dizajnu, a prema ovoj klasifikaciji postoje i dvije vrste optičkih vlakana.

Ova vrsta vlakana može se primijeniti na otvorenom i u zatvorenom prostoru i sastoji se od nekoliko niti vlakana koje su podijeljene u grupe koje se uvode u cijevi koje okružuju središnju armaturu, a one su pak prekrivene zaštitnom omotačem.

Izraz labava struktura dolazi od činjenice da se vlakna optičkih vlakana labavo nalaze unutar cijevi kroz koje se provode. Ova cijev može biti šuplja ili imati hidrofobni materijal unutra, tako da služi kao zaštita optičkog vlakna od vlage.

Osim toga, morao je biti labav, omogućava izolaciju optičkog vlakna od vanjskih mehaničkih sila koje djeluju na kabel.

Središnji podupirač općenito je fleksibilan i osigurava čvrstoću kabela. Može biti izrađen od metalnog ili dielektričnog materijala.

Kabel čvrste konstrukcije

Ovaj kabel ima uglavnom primjenu u unutrašnjosti zgrada jer je fleksibilniji i omogućuje manje radijuse savijanja od kabela za labave konstrukcije.

Ovaj kabel se sastoji od spajanja nekoliko optičkih niti koje pojedinačno imaju plašt i omotač. Ove niti okružuju središnji dio, a cijeli ovaj komplet zaštićen je vanjskim slojem. Njegovo ime dolazi od činjenice da su svi niti vlakana vrlo čvrsti, što pruža dobru fizičku podršku.

Komponente od optičkih vlakana

U optičkom komunikacionom sistemu postoje neke komponente koje su neophodne da bi prenos bio uspešan. Ove komponente uključuju optičke predajnike, optičke detektore, optičke konektore ili terminale, između ostalog.

Optički predajnici

To su elementi zaduženi za transformaciju informacija ili podataka koji dolaze iz elektroničkog izvora u optičke podatke ili svjetlosne zrake. Da bi se to postiglo, odašiljač koristi elektrone na određenoj frekvenciji za pobudu unutar materijala kao što je silicij, često stvarajući svjetlosne zrake, nazvane fotoni, u obliku energije. Fotoni su elementarna kvantna čestica svjetlosti. Interni predajnik ima modulator koji ispunjava funkciju pretvaranja elektronske energije u optičku.

Odašiljači zraka

U optičkim odašiljačima postoje dvije vrste emitera koji emitiraju optičke signale, a to su:

LED.

To je dioda koja emitira svjetlost, ili dioda koja emitira svjetlost. Ova vrsta emitera svjetlosti uglavnom se koristi u višemodnim vlaknima zbog svoje jednostavnosti upotrebe i vijeka trajanja. Iako je važno napomenuti da ova vrsta svjetla nije sposobna prijeći velike udaljenosti, pa se koristi za kratke udaljenosti jer ispunjavaju funkciju i smanjuju troškove.

Laseri

To je pojačano stimulirano spontano zračenje svjetlosti. Emitira visoko koherentnu svjetlost i koristi poluvodiče za emisiju svjetlosti. lasersko svjetlo može se koristiti u višemodnim vlaknima i u jednomodnim vlaknima, iako se općenito koriste samo u jednomodnim vlaknima jer su njihova kola složenija i stoga skuplja. Vijek trajanja lasera, iako dug, obično je ispod prosjeka LED dioda.

Električni pretvarači svjetlosne struje

U prijenosima optičkih vlakana potrebno je imati element koji detektira prisutnost fotona. Obično je to fotodioda koja je odgovorna za pretvaranje optičkih signala u elektroničke. To čini prevođenjem prisutnosti ili odsutnosti svjetlosti u signale s visokim i niskim vrijednostima ili jedinicama i nulama.

Također se primjenjuju za obrnuti proces, odnosno za pretvaranje električnih signala u optičke signale. Iako je moguće pretvoriti svjetlost u električne signale, a oni emitiraju određenu snagu, to nije dovoljno za napajanje terminalne opreme. Ova terminalna oprema obično je električna, pa je gotovo uvijek potreban alternativni izvor napajanja.

Kao što smo već spomenuli, obično se ovi opto-električni pretvarači sastoje od fotodiode ili poluvodiča. Da bi se zajamčio ispravan rad ovih poluvodiča, moraju postojati određeni uvjeti, a to su:

Kad nema svjetla, obrnuta struja ne smije biti velika da bi se mogli detektirati vrlo slabi optički signali.
Mora imati veliku propusnost da bi mogao pružiti brzinu odziva.
Nivoi buke koje stvaraju ovi poluvodiči trebaju biti minimalni.

S druge strane, postoje dvije vrste detektora, PIN fotodiode i APD lavinske fotodiode.

PIN detektori

Ova vrsta detektora sastoji se od poluvodiča sastavljenog od tri sloja, dva vanjska sloja su jedan tipa P i jedan tipa N, a onaj u sredini je unutrašnji poluvodič. Odatle dolazi i njegov PIN. Ovaj suštinski materijal u praksi se obično postavlja kao produžetak materijala P ili materijala N.

APD detektori

To su lavinski poluvodiči. Ove fotodiode, kada se na nju primijeni obrnuti napon, stvaraju pojačanje struje. Rad ovih poluvodičkih detektora za lavinu sastoji se od putovanja elektrona i susreta atoma tako da može osloboditi drugi elektron. Razlog zašto se koriste lavinski poluvodiči je taj što je ovaj elektron koji je poslan potreban za rukovanje dovoljnom količinom energije.

APD detektori se mogu podijeliti u tri vrste, prema materijalu od kojeg su izrađeni:

Detektori silicija

Ove vrste detektora imaju visoke performanse i stvaraju niske razine buke. Napajanje ove vrste detektora je u rasponu od 200 V do 300 V

Detektori germanija

Općenito, radi s valnim duljinama u rasponu od 1000 i 1300 nm, iako su performanse nešto slabije.

Detektori drugih materijala

Ovi detektori se sastoje od materijala ili hemikalija koje se nalaze u grupama III i V periodnog sistema.

Vrste poliranja optičkim vlaknima

Vrste poliranja ovisit će o konektorima koji se nalaze na krajevima optičkog vlakna, mogu se klasificirati prema vrsti poliranja. Ova vrsta poliranja razlikuje se ovisno o načinu povezivanja.

plano: ovim poliranjem ostaju krajevi vlakna glatki i okomiti na njegovu os, odnosno potpuno ravni.

PC (fizički kontakt): Vlakna se završavaju na konveksan način, stavljajući jezgre oba vlakna u kontakt.

SPC (SuperPC): Sličan je PSP -u, rubovi su pomalo limete pa izgleda kao trokutasti oblik bez tačke u sredini, već je ravniji.

CPU (UltraPC): jednako SPC, ali se ivice dodatno nazivaju tako da je samo središte vlakna ravno.

Poboljšani UPC: To je profilisanija verzija od prethodne, pa kontakt mora imati izuzetnu preciznost.

APC (kutni računar): Ova vrsta poliranja sastoji se od izrade profila pod određenim kutom, koji omogućuje da se s većom točnošću zajamči fizički kontakt između žila oba dijela.

Optički konektori

Konektori su elementi koji omogućuju povezivanje optičkog vlakna s terminalnom opremom. Ova terminalna oprema ima Računarski komunikacijski portovi za optičku vezu. Ovisno o vrsti priključka, određena vrsta konektora tada se koristi za optičku vezu. Slično je onome što se događa s konvencionalnim kabelima, na primjer s koaksijalnim kabelom postoje različite vrste konektora i svaki od njih ispunjava svoju funkciju.

Ukratko, vrste konektora za optička vlakna su:

FC
FDDI
LC i MT-Array
SC i SC-dupleks
ST ili BFOC

Konektori koji se obično koriste u optičkim vlaknima, posebno za lokalne mreže, su ST, LC, FC i SC konektori.

Žice od optičkih vlakana

Optički kabel sastoji se od grupe nekoliko optičkih vlakana kroz koja se vide različiti signali. Svako vlakno može slati velike količine podataka iz različitih izvora, tako da optički kabel može slati informacije iz različitih usluga istovremeno.

Optički kabeli su najučinkovitija alternativa za zamjenu koaksijalnih kabela u telekomunikacijskoj industriji i elektronici. Čak je i kabel sa 8 optičkih vlakana još uvijek znatno manji od konvencionalnih kabela. Optički kabel ima kapacitet za slanje informacija ekvivalentnih onima koje šalje 60 bakrenih kabela od 1623 para ili 4 koaksijalna kabela od 8 cijevi. Dodatno, optička vlakna mogu slati informacije na veće udaljenosti bez potrebe za postavljanjem toliko ponavljača ili pojačala koliko bi se dogodilo u slučaju korištenja bakrenih kabela.

Također, važno je naglasiti razliku u težini koja postoji između optičkog kabela i bakrenog kabela. Na primjer, optički kabel od 8 vlakana može težiti samo 30 kg po kilometru, dok koaksijalni kabel može težiti do 45 kg po kilometru. Slično tome, optička vlakna omogućuju jedno trčanje na udaljenosti od 2 do 4 kilometra. U slučaju koaksijalnog kabela, dozvoljava samo trčanje od 250 do 300 metara.

Međutim, istina je i da optičko vlakno zahtijeva dodatni premaz i druge elemente koji osiguravaju pojačanje u njegovoj instalaciji. To se radi kako se ne bi dovelo u opasnost polaganje i u budućnosti se mogu pojaviti lomovi zbog njihove krhkosti.

Kablovske karakteristike

Ovi optički kabeli imaju različite funkcije. Prije svega, možemo spomenuti da djeluje kao element koji štiti unutarnja optička vlakna kako ne bi pretrpjela oštećenja ili lomove koji se mogu pojaviti u vrijeme postavljanja kabela ili tijekom njegova vijeka trajanja, što je općenito 20 godina ...

Drugo, optički kabeli pružaju mehaničku krutost unutarnjem optičkom vlaknu, tako da može izdržati torzijske uvjete zatezanja pri kompresiji i okolišne čimbenike kojima može biti izložen. Zato su osim kabla ugrađeni i drugi elementi za pojačavanje i izolaciju optičkog vlakna od ovih vanjskih agenasa i sila kojima je izloženo.

Ovi kabeli mogu imati podzemnu, podmorsku ili prekooceansku ili zračnu instalaciju. Jedna od najkritičnijih točaka sistema sa optičkim kablovima je u vrijeme ugradnje, pa se zato određeni elementi koriste za zaštitu vlakana od oštećenja.

Dizajn i elementi optičkih kabela

Uloga koju će imati optički kabel odredit će njegovu strukturu. Međutim, čak i kada se mogu primijeniti za različite funkcije, svi optički kabeli imaju mnogo zajedničkih elemenata, a to su sekundarni premaz, unutarnja vlakna, elementi koji doprinose ojačanju i strukturi kabela, omotač koji grupira sve pređe od vlakana i materijala za izolaciju vlage. Sekundarni premazi mogu se podijeliti u tri vrste:

Snug liner

Ova obloga je općenito čvrsta prstenasta kruna izrađena od najlona ili poliestera koja pokriva primarnu košuljicu. Stoga ovaj sekundarni premaz povećava konačni promjer optičkog vlakna. Funkcija ovog premaza je pružiti zaštitu od mikrosavijanja koji mogu postojati u optičkim vlaknima. Međutim, iako ovaj premaz štiti od ovih zavoja, važno je biti oprezan pri postavljanju optičkog vlakna jer se oni i dalje mogu pojaviti u vrijeme ugradnje.

Šuplji labavi košuljica

Ova obloga ima ogroman prostor koji se sastoji od šuplje cijevi koja je izrađena od metala i kombinirana s plastikom. Ovo čini ovu cijev čvrstim materijalom, ali istovremeno i fleksibilnom. Svrha izrade prevelike obloge je da štiti optičko vlakno od vibracija, temperatura i mehaničkih sila.

Labava podstava s podstavkom

To je isti gore spomenuti premaz, ali se unutar njega unosi materijal koji može izolirati vlagu. Uvođenjem hidrofobnog materijala unutra sprječava da voda dospije do optičkog vlakna. Osim što pruža zaštitu od vibracija i drugih agenasa okoliša, sposoban je izdržati i određene temperature. Uobičajeno je da se koriste materijali dobiveni iz nafte ili silikona.

Strukturni elementi

Ovi elementi su strukture koje služe kao središnji vodič za put koji optičko vlakno mora slijediti. Optička vlakna su ili raspoređena duž ove strukture ili opletena oko nje. Općenito, ove strukture imaju kanale ili utore koji služe kao dodatni vodič za optičko vlakno.

Armaturni elementi

Kao što im naziv govori, njihova je misija osigurati dodatno pojačanje optičkog kabela kako bi se, koliko je to moguće, izolirale vlačne sile kojima vlakna mogu biti izložena, a osim toga nema značajnog produljenja koje bi moglo uzrokovati pucanje jezgre. Osim zaštite od izduženja, štiti i optičke kabele od lomova i vibracija. Najčešći materijali koji se koriste za armaturne konstrukcije su stakloplastika i čelik od kevlara jer su fleksibilni materijali, ali imaju i čvrstinu.

Heather

Svi optički kabeli imaju omotač koji je obično izrađen od plastike. Ovaj omotač je vanjski omotač optičkog kabela i njegova je funkcija osigurati jezgru od vanjskih agenasa, sila i pojava, poput vlage, temperature, vibracija, između ostalog.

Materijali koji će činiti naše navlake razlikovat će se ovisno o njihovoj instalaciji i primjeni, na primjer optički kablovi koji su međucenski moraju osigurati zaštitu od vlage, atmosferskog tlaka, pa čak i od ugriza morskih pasa. Ako se radi o optičkom kabelu koji će se postaviti iz zraka, tada plašt mora zaštititi jezgru od vibracija i lomova koje stvara vjetar, a također i od temperatura i vlage. Ili ako će konačno njegova instalacija biti pod zemljom, tada poklopac mora biti malo teži da izdrži udarce i pritiske, na primjer, u prometu vozilima.

Tehnike spajanja

Uobičajeno je da je na vrlo velikim stazama, do više od 120 kilometara, potrebno napraviti spojeve između vlakana, jer jedva da postoji kontinuirano vlakno koje ima ovu dužinu. Čak i u slučaju loma, potrebno je izvršiti ovu vrstu popravka.

Različite vrste spojeva koje postoje su sljedeće:

Mehanički spoj

Ova vrsta spoja sastoji se od svojevrsne čaure u koju se uvode dva vlakna i mehanički se uvija kako bi se spojile dvije jezgre. Ovi spojevi se općenito koriste privremeno ili kada se fuzijsko spajanje smatra nepotrebnim. Gubici vezani za ovo vrijeme spajanja su reda veličine 0,5 dB.

Spajanje ljepilom

U ovom slučaju nanosi se posebno prozirno ljepilo koje omogućava spajanje dva kraja vlakana, a ovaj spoj zaštićen je nekom vrstom vanjske armature. Ima gubitke od 0.2 dB, ali obično nije baš pouzdan jer se ljepilo može skinuti ponovo.

Spajanje fuzijom

Alat koji se naziva spojnica za fuziju koristi se tamo gdje se obavljaju nježniji i precizniji radovi. U ovom poslu, operater mora prethodno pripremiti vlakno prije uvođenja krajeva u ovaj spojnik. Ovaj alat ima mogućnost vizualizacije da li na krajevima ima zagađivača ili je potrebno finije poliranje ili bi trebalo postojati bolje poravnanje između vlakana. Ako su svi ovi zahtjevi ispunjeni, tada se nastavlja zagrijavati samo to područje, topljenje vlakana i tako spajanje njegovih jezgri. Gubici ovog spoja su 0.02 dB.

Slabljenje u optičkim kablovima

Pojam slabljenja označava gubitke energije koji se javljaju u dalekovodu. Njegova mjerna jedinica je decibel (dB). U optičkim vlaknima postoje različiti razlozi zbog kojih dolazi do slabljenja u kabelu. Postoje dvije vrste gubitaka, a to su unutrašnji gubitak ili gubitak i vanjski gubitak.

Unutarnja slabljenja su ona koja nastaju kemijskim sastavom i drugim faktorima njegove proizvodnje. Odnosno, oni uzroci koji su dio samog sastava silicija i germanija i procesa proizvodnje niti. Bez obzira na to koliko se procesi mogu nastaviti poboljšavati, neće biti moguće doći do pređe od vlakana bez slabljenja.

S druge strane, vanjska slabljenja su ona koja nastaju vanjskim faktorima, poput nečistoća, loših spojeva, nepravilnog poliranja njihovih profila, spojeva, između ostalog. Ovo slabljenje je ili se gubici mogu klasificirati na sljedeći način:

Gubici apsorpcije

Ova vrsta slabljenja nastaje kada postoji prisutnost nečistoća unutar vlakana. Ove nečistoće upijaju ili ometaju prolaz svjetlosti. Ova apsorpcija obično pretvara svjetlost u toplinsku energiju, stvarajući gubitke od 1 do 1000 dB / km.

Gubitak Rayleigh -a

Kada se proizvodi optičko vlakno, postoji trenutak njegovog hlađenja da vlakno nije u tekućem i čvrstom stanju, a moguće je da postoji nepravilna primjena napetosti pri rastezanju, što može generirati mikroskopske nepravilnosti. Ove nepravilnosti uzrokuju difrakciju svjetlosnih zraka kada prolaze kroz njih.

Disperzije

Do disperzije dolazi kada dođe do promjene indeksa loma pa se svjetlost lomi na drugačiji način od očekivanog, što se događa zbog mikropukotina u vlaknu, zagađivača ili unutrašnjih razloga vlakana.

Intermodalna disperzija

Ova vrsta disperzije nastaje kada postoji razlika u vremenu prostiranja svjetlosti kada se kreću različitim putevima unutar jezgre vlakna. Može se poznati i pod imenom modalna disperzija. Ova vrsta disperzije događa se samo u višemodnim vlaknima.

Kromatska disperzija materijala: to je rezultat različitih valnih duljina svjetlosti koje se šire različitim brzinama kroz određeni medij.

Kromatska disperzija valovoda: To je funkcija propusnosti informacijskog signala, a konfiguracija vodiča općenito je manja od prethodne disperzije i stoga se može zanemariti.

Gubici zračenja

Ovi gubici nastaju savijanjem ili savijanjem optičkog kabla. To se općenito događa u vrijeme instalacije ili kada dođe do zavoja unutar putanje koju optička vlakna prelaze.

Gubici pri spajanju

Prilikom spajanja ili na priključnim mjestima gdje su potrebni konektori, slabljenje će uvijek postojati. Ta slabljenja su obično mala, ali nisu zanemariva. Kao i kada postoji pogrešno poravnanje između jezgri, međutim to se mora ispraviti kako bi se izbjegao povratak valova.

Fiber Optic Working Windows

Ovi radni prozori omogućuju nam da iskoristimo dio infracrvenog svjetlosnog pojasa elektromagnetskog spektra. U ovom slučaju to su prozori u kojima su valne duljine redova nanometara. U različitim prilikama se pokazalo da pri radu u ovim radnim prozorima dolazi do manjeg slabljenja. Konkretno, postoje tri prozora:

1. radni prozor: valna duljina je reda veličine devetsto osamdeset nanometara.
2. radni prozor: u ovom slučaju valna duljina iznosi XNUMX nanometara.
3. radni prozor: talasna dužina je reda hiljadu petsto pedeset nanometara. Ovaj posljednji prozor podijeljen je na S opseg, C opseg i L pojas.

Optičke veze

U mrežnom sistemu postoje dva oblika optičkih veza. Ove su topologije mreže od točke do točke i od točke do više točaka.

Mreže od točke do točke su one u kojima se čvor generira iz izvora informacija direktno kompanijama, kućama ili korisnicima kojima je potrebna usluga. Drugim riječima, ne postoji posrednički ili drugi čvor na mreži između korisnika i usluge.

Mreže od točke do više točaka su one koje zahtijevaju razdjelnik ili optičke separatore, slične onima koje se koriste za televiziju i koje nam omogućuju povezivanje različitih televizora čak i kada kablovska kompanija isporučuje samo koaksijalni kabel. Zatim iz emitera izlazi optičko vlakno koje dijeli signal kroz optičke razdjelnike između dva, četiri, šest i do osam korisnika. U vrlo širokim mrežama jedan od ovih osam odjeljaka uzima se za uključivanje drugog optičkog razdjelnika u mrežu koji može hraniti još 8 korisnika. Međutim, ove podjele imaju ograničenje i zahtijevaju pojačala na svom putu.

Optička pojačala

I dalje se sastoje od optičkih vlakana, ali su u proizvodnom procesu dopirani različitim kemijskim komponentama, posebno rijetkim zemljištima. Jedno od najčešće korištenih optičkih pojačala je dopiranje erbijem.

Ovo pojačalo se obično naziva EDFA za njegovu skraćenicu na engleskom jeziku. Ovo pojačalo radi u trećem radnom prozoru, posebno u opsegu C i L. Međutim, može raditi i u pojasu S, ali zahtijevaju druga sredstva ili dodatne kemijske komponente.

Dobit koju daje optičkom signalu može biti od petnaest do četrdeset decibela. Obično se sastoji od optičkog vlakna pohranjenog u pravokutnom kućištu i može imati deset do šezdeset metara dužine legiranih vlakana.

Resumen

Vlaknasta optika je prijenosni medij koji šalje podatke kroz snopove svjetlosti. Principi na kojima se optičko vlakno temelji su u zakonima optičke geometrije, posebno u zakonu loma.

U svojim počecima provedena su različita istraživanja koja se nadopunjuju sve dok nije bilo moguće razviti optičko vlakno koje je danas poznato. U tim je studijama uočeno da je transparentnost niti ili jezgre vlakana ključna za smanjenje slabljenja i postizanje minimalnih gubitaka koji danas iznose 0.02 dB / km.

Uobičajeno izrađene komponente optičkih vlakana su silicijev oksid i germanij. Komponente obloge koje prekrivaju jezgru općenito su neka vrsta plastike. Zatim dolazi plašt koji pruža mehaničku krutost koja se može napraviti od najlona ili kevlara, i na kraju plastična jakna koja štiti cijeli kabel i izolira vlakna od vanjskih agenasa.

Postoje različite metode proizvodnje koje su:

MCVD (Modificirano taloženje kemijskom parom)
VAD (aksijalno taloženje pare)
OVD (Vanjsko taloženje pare)
PCVD (taloženje hemijskom parom u plazmi)

Bez obzira na vrstu metode koja se koristi, uobičajeno je među svima njima da se provodi postupak istezanja predforme.

Primene optičkih vlakana su različite. U komunikaciji su postali jedno od sredstava ili prijenosnih vodova par excellence, zbog velike propusnosti i brzine prijenosa koju može doseći, te pouzdanosti ili sigurnosti informacija koje ovaj sistem pruža. U senzorima koji omogućuju otkrivanje uvjeta ili parametara kao što su: temperatura, vlažnost, atmosferski tlak, pa čak i za sonarne sisteme.

Također se koristi za osvjetljavanje, poput fleksibilnog endoskopa koji koristi optička vlakna kao sredstvo usmjeravanja svjetlosti kako bi osvijetlio organe i bio u mogućnosti izvesti manje invazivne ili preciznije operacije na ugodniji način. Slično, za ukrasne efekte poput božićnih drvca.

Moguće je promijeniti boje koje optičko vlakno prikazuje ili reflektira promjenom valne duljine ili frekvencije koja prolazi kroz njega.

Neke od najvažnijih prednosti optičkog vlakna i njegove upotrebe su njegova propusnost, brzina prijenosa podataka koju mogu doseći, elektromagnetski imunitet, smanjenje zauzetog prostora i težine te visoka sigurnost informacija.

Iako je, s druge strane, naprednija tehnologija, pa samim tim i skuplja, instalacija i održavanje složeniji su od konvencionalnih sustava, izuzetno su krhki i nisu jako tolerantni na temperature, vlagu, vibracije i izduženje.

Postoje dvije vrste optike prema količini šuma ili načinima rada koje mogu prenijeti.

Multimodna vlakna su ona koja mogu slati različite valne dužine istovremeno kroz različite načine, otuda i njihov naziv. U usporedbi s jednomodnim vlaknima, višemodna vlakna imaju veće jezgro, a indeks loma između jezgre i obloge razlikuje se, ali neznatno. Tako valovi putuju u jezgri odbijajući se o zidove jezgre. Koriste se za kratke rute ili mreže. Obično se identificira jer je vanjska jakna obično narančasta.

Jednomodna vlakna su ona koja imaju samo jedan prijenosni put i njihova jezgra je manja u odnosu na višemodna vlakna. Način prijenosa obično je središnja osovina jezgre, jer se odbija pod vrlo velikim kutovima. Obično se razlikuju od multimode jer koriste žutu vanjsku jaknu.

Sada, prema svom dizajnu, postoje i dvije vrste. Labavo strukturirana optička vlakna su ona u kojima su niti optičkih vlakana labavo unutar cijevi kroz koje se provode. Ova cijev može biti šuplja ili imati hidrofobni materijal unutra, tako da služi kao zaštita optičkog vlakna od vlage.

Nasuprot tome, kabeli uske strukture sastoje se od spajanja nekoliko niti optičkih vlakana koji su pojedinačno prekriveni omotačem i omotačem. Ove niti okružuju središnji dio, a cijeli ovaj komplet zaštićen je vanjskim slojem.

U komunikacijskom sustavu napravljenom optičkim vlaknima postoje neke komponente koje su potrebne za uspješan prijenos. Među tim komponentama su optički odašiljači poput LED-a ili lasera, opto-električni pretvarači koji su odgovorni za pretvaranje električnih signala u optičke koji se šalju kroz vlakna i kasnije za pretvaranje optičkih signala koji se ponovo primaju u električne.

Takođe, postoje optički detektori koji su:

PIN
APD
Silicij
Germanijum
Ostali materijali

Vrste poliranja ovisit će o konektorima koji se nalaze na krajevima optičkog vlakna, mogu se klasificirati prema vrsti poliranja.

plano
PC (fizički kontakt)
SPC (SuperPC)
CPU (UltraPC)
Poboljšani UPC
APC (ugaoni računar)

Konektori su elementi koji omogućuju povezivanje optičkog vlakna s terminalnom opremom. Konektori koji se obično koriste u optičkim vlaknima, posebno za lokalne mreže, su ST, LC, FC i SC konektori.

Mehaničko spajanje: ova vrsta spoja sastoji se od svojevrsne čaure u koju se uvode dva vlakna i mehanički se uvija kako bi se spojile dvije jezgre. Gubici vezani za ovo vrijeme spajanja su reda veličine 0,5 dB.

Spajanje ljepilom: u ovom slučaju nanosi se posebno prozirno ljepilo koje omogućava spajanje dva kraja vlakana i taj spoj zaštićen je nekom vrstom vanjske armature. Ima gubitke od 0.2 dB, ali obično nije baš pouzdan jer se ljepilo može skinuti ponovo.

Spajanje spajanjem: Spajker ima sposobnost da vizualizuje da li na krajevima ima kontaminirajućeg agensa ili je potrebno finije poliranje, ili bi trebalo postojati bolje poravnanje između vlakana. Zatim nastavlja zagrijavati samo to područje, otapajući vlakna i spajajući tako njihove jezgre. Gubici ovog spoja su 0.02 dB.

Postoje elementi koji pružaju podršku u strukturi i ojačanju optičkog kabela. Strukturni elementi koji služe kao središnji vodič za put koji optičko vlakno mora slijediti. Optička vlakna su ili raspoređena duž ove strukture ili opletena oko nje. Općenito, ove strukture imaju kanale ili utore koji služe kao dodatni vodič za optičko vlakno.

Elementi za pojačanje osiguravaju dodatno pojačanje kabela od optičkih vlakana kako bi ga izolirali od vučnih sila kojima može biti izložen, a osim toga nema značajnog produljenja koje bi moglo izazvati puknuća u jezgrama.

U vanjskim slabljenjima postoji nekoliko uzroka, a to su:

Gubici apsorpcije
Gubitak Rayleigh -a
Disperzije
Gubici zračenja
Gubici pri spajanju

ZAKLJUČCI

Optičko vlakno je dalekovod koji je danas omogućio veću brzinu i efikasnost u prijenosu podataka. Iako je riječ o tehnologiji koja mora prijeći dug put da bi mogla zamijeniti konvencionalne sisteme, ipak je ponekad najbolja opcija za komunikaciju.

Međutim, optička vlakna su skupa vrsta tehnologije u odnosu na konvencionalne sisteme jer zahtijevaju opremu i optičke alate koji su obično skuplji. Također zahtijeva odgovarajuću obuku za rad sa optičkim vlaknima. Osim toga, njegova instalacija obično je vrlo osjetljiv proces, a prisutnost lomova u vlaknu mogla bi generirati značajne gubitke ako se ne tretira na vrijeme. Osim toga, određenu opremu još treba razviti kako bi tehnologija i sustav bili potpuno optički, jer, na primjer, još uvijek nema optičkih memorija.

Uobičajeno je da optičke mreže imaju sigurnosne sisteme poput prstena ili dvostrukog prstena, što omogućava da se u slučaju ovih incidenata informacije mogu kretati u drugom smjeru, kako bi se izbjegao prekid usluge na duži vremenski period, dok situacija je riješena.

Optički sustavi su vrlo pouzdani jer je praktički nemoguće probiti mrežu bez otkrivanja ili prekida prekida prijenosa podataka. Zato je uobičajeno vidjeti optička vlakna instalirana pod vodom između savezničkih zemalja, gdje prenose osjetljive i tajne informacije.

Ono po čemu se optička vlakna razlikuju od ostalih medija po brzini prijenosa i kapacitetu prijenosa. Osim toga, garantuje minimalan gubitak informacija zbog činjenice da ima vrlo malo slabljenja u svom glavnom elementu, zbog čega nije potrebno instalirati toliko opreme za restauraciju i pojačavanje unutar sistema. Budući da informacije putuju brzinom svjetlosti, bilo je moguće vidjeti značajnu migraciju velikih kompanija na ovu vrstu tehnologije.