Pluošto optika: kaip tai veikia? Kam jis naudojamas? Ir dar daugiau

Telekomunikacijos, arba tolimojo nuotolio ryšys, yra įmanomos dėl įvairių perdavimo linijų. Tarp jų viena patikimiausių yra šviesolaidis. Šiame straipsnyje sužinokite , kaip veikia šviesolaidis , kuris leis jums naudotis internetu ir mėgautis daugybe kitų privalumų namuose ir biure.

Optinis pluoštas

Optinis pluoštas yra lankstus siūlas, paprastai pagamintas iš silicio, nors yra ir optinių pluoštų, pagamintų iš plastiko. Tai labai subtili medžiaga, kurios skersmuo yra beveik kaip plaukų sruogos. Jis yra skaidrus, kad galėtų perduoti šviesą, o vienos spalvos dažnis neiškraipytų kitų.

Skaidulinė optika tapo galimu koaksialinio kabelio pakaitalu. Kaip ir varinis kabelis, pluoštas naudojamas duomenims perduoti tarp dviejų jo galų, naudojant šviesą kaip transporto priemonę.

Šiandien šviesolaidis yra vienas iš plačiausiai naudojamų komunikacijos mechanizmų. Taip yra todėl, kad informacija gali nukeliauti didelius atstumus, nereikalaujant daug, o gal ir be stiprintuvų, kad signalas nebūtų prarastas. Jo pralaidumas arba duomenų greitis taip pat yra didesnis nei varinių kabelių.

Be kitų priežasčių, kodėl šviesolaidis naudojamas vario kabeliui pakeisti, yra tai, kad mažesnis signalo slopinimas vienam kelionės kilometrui. Ir dar vienas jo privalumas yra tas, kad šviesolaidis yra atsparus elektromagnetiniams trikdžiams, todėl pažeisti saugumo praktiškai neįmanoma.

Panašiai apšvietimui įprasta rasti šviesolaidį. Taip yra dėl to, kad šiuo metu per pluoštą pavyko suteikti aukščiausio intensyvumo šviesą iš visų dirbtinės šviesos teikimo formų.

Optinio pluošto struktūrą sudaro šerdis, kuri yra pati ląstelė, kurioje perduodama informacija. Šerdis yra padengta danga, kuriai būdingas mažesnis atspindžio indeksas nei šerdis. Tai daroma siekiant užkirsti kelią branduolyje keliaujančiam šviesos spinduliui iš jo išeiti ir neprarasti informacijos, tai yra, būdas apriboti informaciją branduolyje naudojant atspindžio reiškinį.

Vėliau pamušalas yra apsuptas mantijos, o ši - Kevlaro mantija. Galiausiai, gaubtas, dažniausiai geltonas arba oranžinis, nurodantis pluošto tipą. Abu jie užtikrina pluošto apsaugą ir mechaninį standumą, nes priešingu atveju pluoštas būtų labai trapus, net daugiau nei yra.

Optinio pluošto viduje gali būti siunčiamas daugiau nei vienas šviesos pluoštas, nes yra įvairių būdų ar galimų būdų tai padaryti. Šis optinio pluošto tipas vadinamas daugiarūšiu, o jo pavadinimas kilęs iš kelių režimų, skirtų vienu metu siųsti šviesos spindulius. Vietoj to, vieno režimo pluoštas šviesos spinduliui perduoti naudoja vieną tiesinį kelią. Fiziškai jie paprastai skiriasi pagal gaubto spalvą, paprastai yra oranžiniai, kai naudojami įvairūs režimai, ir geltoni, kai jie yra vienkartiniai.

Sujungiant optinį pluoštą svarbu nepamiršti, kad jo išlygiavimas tarp branduolių turi būti itin tikslus, nes priešingu atveju dėl klaidingo sujungimo būtų nuostolių. Tai reiškia, kad jungtys tarp optinių pluoštų yra sudėtingesnės nei naudojamos įprastiniuose variniuose kabeliuose.

Šviesolaidžio istorija

Skaidulinėje optikoje yra du pagrindiniai elementai, kurie padėjo pasiekti pažangių technologijų, kurias šiandien žinome duomenų perdavimo per šviesą srityje. Tie elementai yra optinis pluoštas ir jame sklindanti šviesa. Šiame segmente keliausime po šviesolaidžio istoriją ir kaip ji vystėsi laikui bėgant.

Senovės Graikijoje nuo veidrodžių atsispindėjusi saulės šviesa buvo naudojama žinutėms siųsti arba priešams regėti. Tą pačią sistemą 1792 m. Pritaikė Claude'as Chappe optinei telegrafijai, naudojant bokštus ir veidrodžius, kurie buvo paskirstyti per 200 km. Jam pavyko per rekordiškai trumpą laiką perduoti pranešimą 16 minučių.

1910 m. Demetrius Hondrosas ir Peteris Debye pirmieji įdiegė šviesos gaudymą iš stiklo pagamintų kabelių. Įdomu, kad šis eksperimentas užtruko taip ilgai, nes iki 1820 metų lygtys, nustatančios šį reiškinį, jau egzistavo.

Šis principas vadinamas šviesos suvaržymu lūžio būdu. Atminkite, kad lūžis yra reiškinys, dėl kurio šviesos spindulys keičia kryptį, kai keičiasi iš vienos perdavimo linijos į kitą, kurios lūžio rodikliai yra skirtingi, nes jie turi skirtingą tankį.

1840-aisiais Jean-Daniel Collado ir Jacques Babinet sugebėjo įrodyti šį principą. Panašiai 1870 m. Johnas Tyndallas pastebėjo, kad šviesa gali keliauti vandenyje ir kad šviesa šioje terpėje lūžta. Šie pirmieji žingsniai leido atlikti tyrimus, kurie patvirtintų kristalo, kaip puikios medžiagos, potencialą perduoti šviesą dideliais atstumais. Iš pradžių jis buvo skirtas vandens fontanų apšvietimui.

Vėliau škotų inžinierius Johnas Logie užpatentavo elektromechaninę spalvotos televizijos sistemą, kurioje buvo naudojami stiklo strypai, kurie praleido šviesą. Ši sistema nebuvo labai sėkminga dėl susilpninimo, kurį turėjo dėl naudojamų medžiagų ir metodų, todėl šviesa negalėjo nuvažiuoti didelių atstumų. Be to, jų sistemoje nebuvo optinių jungčių.

1952 m. Dėl ankstesnių John Tyndall atliktų tyrimų fizikas Narinderis Singhas Kapany sugebėjo išrasti optinį pluoštą. Reikėtų pažymėti, kad būtent 1950 -aisiais buvo gilinami šviesolaidžio tyrimai. Tiesą sakant, 1957 m. Bazilikas Hirschovitzas pagamino pusiau lankstų endoskopą, naudodamas šviesolaidį. Jam pavyko nusiųsti vaizdus ir šis endoskopas yra patogesnis įrankis operacijoms.

Mičigano universitetas savo pusiau lankstaus endoskopo versijoje siūlo naudoti medžiagą, kurios lūžio rodiklis yra mažesnis nei šerdies, o ne naudoti aliejų ar vašką, kaip buvo anksčiau. Be to, buvo pagaminta daug plonesnių šviesolaidžių sruogų, kiek plaukų storio. Tačiau šviesa buvo susilpninta arba prarasta po 9 metrų kelio naudojant šį optinį pluoštą. Savo daktaro disertacijoje Charlesas K. Kao teigė, kad didžiausias teorinis optinių pluoštų slopinimas turėtų būti 20 decibelų, kad jis būtų pritaikytas.

Charlesas K. Kao ir George'as Hockhamas vėl pareiškė, kad galima gaminti pluoštus, kurių skaidrumas didesnis. Panašiai jie pasiūlė telefono pranešimams perduoti naudoti šviesolaidį, o ne įsitikinusius variniais kabeliais ir elektra.

Reikėjo patobulinti optinį pluoštą, kurio slopinimas šiuo metu buvo 100 dB / km, mažas pralaidumas ir didelis mechaninis trapumas. Norint tai pasiekti, reikėjo atlikti nenutrūkstamus ir nuodugnius tyrimus ir tyrimus, kurie leido nustatyti, kad tokio lygio šviesos praradimo priežastis yra vidinės silicio ar stiklo priemaišos.

Šio atradimo dėka pluoštai buvo pradėti gaminti mažinant slopinimą iki 20 dB / km ir didesniu pralaidumu. Be to, šerdys buvo 100 µm storio, kurios buvo padengtos „Naylon“ viela, kad atitiktų lūžio rodiklio pagrindą, tačiau taip pat galėtų užtikrinti didesnį mechaninį standumą, todėl pluošto negalima sulaužyti rankomis.

Kao ir Hockmano darbas buvo Roberto Maurerio, Donaldo Kecko, Peterio Schultzo ir Franko Zimaro atliktų tyrimų, kurie pasiūlė ir pagamino pirmąjį optinį pluoštą su titano priemaišomis, pagrindas. Šios priemaišos buvo sąmoningai įtrauktos į silicį, kad padidėtų pluošto lūžis. Šis pluoštas leido šviesai sklisti optiniame pluošte, slopinant tik 17 dB / km. Tą patį 1970 m. Dešimtmetį buvo galima gaminti optinius pluoštus tik 0.5 dB / km nuostoliais.

Kita svarbi šviesos duomenų perdavimo technologijos pažanga buvo fizikai Morton B. Panish ir Izuo Hayashi, sukūrę puslaidininkinį lazerį, galintį veikti nuolat, nedidinant jo temperatūros. Kartu John MacChesney ir kiti bendradarbiai sukūrė pluošto paruošimo metodus.

Pirmasis telefono perdavimas naudojant perdavimo liniją buvo atliktas 22 m. Balandžio 1977 d. Šiaurės Amerikos kompanijos „General Telephone and Electronics“ ir pasiekė 6 Mbit / s greitį.

Iki 1980 m. Pluoštai buvo tokie skaidrūs, kad galėjo perduoti signalus per optinį pluoštą iki dviejų šimtų keturiasdešimt kilometrų kelio, kol jie buvo visiškai prarasti. Šie pluoštai atsirado tada, kai tyrėjai suprato, kad gryną silicį be jokio metalo galima pagaminti tik naudojant įrankius ir komponentus, naudojančius garus. Tai neleido gamybos procesui atsirasti būdingų teršalų.

1980 m. AT&T pateikė savo projektą dėl šviesolaidinės sistemos, esančios maždaug XNUMX mylių atstumu viena nuo kitos, Federalinei ryšių komisijai. Ši sistema veiktų per Bostono ir Vašingtono miestus. Praėjus ketveriems metams nuo šio projekto pristatymo, sistema pradėjo veikti. Šis kabelis buvo dešimties colių skersmens ir galėjo vienu metu teikti telefono pokalbius iki aštuoniasdešimt tūkstančių balso kanalų.

Pirmasis optinis pluoštas, sumontuotas transokeaniškai, pradėjo veikti 1988 m., Jo branduolio skaidrumas buvo toks nepriekaištingas, kad optinius stiprintuvus reikėjo dėti tik kas keturiasdešimt mylių. Vėliau buvo užmegzta daugiau tokio tipo jungčių ir plačiau iškeliauta tarp miestų ir žemynų.

Visa ši pažanga leido šviesolaidžiui toliau gerinti jos skaidrumą ir galėjo būti naudojama ryšiams rinkoje, o ne tik eksperimentiniu lygiu. Tiesą sakant, „General Telephone and Electronics“ 22 m. Balandžio 1977 d. Sugebėjo pirmą kartą sėkmingai perduoti telefoną 6 Mbit / s greičiu, naudojant perdavimo liniją šviesolaidį.

Gamybos procesas

Būtent „Bell Laboratories“ buvo sukurti nepriklausomi optinio pluošto gamybos metodai. Iš ten yra keturi optinio pluošto gamybos procesai

MCVD (modifikuotas cheminis garų nusodinimas)

Šį metodą iš pradžių sukūrė „Corning Glass“ ir pritaikė „Bell Laboratories“ pramoniniam naudojimui. Jie susideda iš gryno kvarco vamzdelio, kuriame silicio dioksidas sumaišomas su kitais elementais, kad preparatas būtų padengtas. Tada šis vamzdis dedamas ant besisukančios tekinimo staklės.

Vėliau jis sušildomas iki 1600 laipsnių Celsijaus temperatūros vandenilio ir deguonies degikliu. Tai atliekama sukant tekinimo staklę, kol kvarcinis vamzdis yra šildomas per visą jo ilgį. Šiuo metu viename vamzdžio gale pridedami priedai, kurie prisidės prie geresnio lūžio rodiklio šerdyje.

Tolesni sluoksniai taip pat įtraukiami dėl nuolatinio degiklio poveikio. Ši technika leidžia sintezuoti branduolį. Tada degiklis įkaitinamas iki 1800 laipsnių Celsijaus temperatūros, o tai leidžia kvarcui suminkštėti ir taip gauti ruošinį.

Ruošinys reiškia stiklo strypą arba vamzdelį, kuris naudojamas optinio pluošto gamybai. Tai yra, po šio metodo gaunamas kietas vamzdis. Paprastai jo matmenys yra šiek tiek daugiau nei 1 metro ilgio ir 1 centimetro skersmens.

VAD (garo ašinis nusodinimas)

Ši technika pagrįsta „Nippon Telephone and Telegraph“ sukurta technika. Jis plačiai naudojamas Japonijoje tose įmonėse, kurios užsiima šviesolaidžio gamyba. Jame naudojamos tos pačios pagrindinės medžiagos, kaip ir MCVD metodu, tačiau jos skiriasi tuo, kad pastarasis buvo įdėtas tik į šerdį. Dabar pamušalas taip pat dedamas papildomai

Štai kodėl šis metodas yra šiek tiek subtilesnis dopingo vartojimo metu, nes germanio dioksidas turi būti įtrauktas į šerdį daugiau nei į dangą. Šiai gamybai programinė įranga naudojama kaip esminis pagalbininkas, kai nustatomi parametrai.

Naudojant pagalbinį stiklinį strypą ar vamzdelį, prasideda ruošinio procesas. Šis pagalbinis vamzdis yra jo atrama. Pradedama tvarkingai įterpiant skirtingas medžiagas nuo cilindro galo, gaunamas akytas ruošinys, kuris augant atsiskiria nuo pagalbinio stiklo vamzdžio.

Vėliau atliekamas žlugimo procesas, kurį sudaro temperatūros pakėlimas iki 1700 laipsnių Celsijaus, kad kvarcas suminkštėtų. Tai daroma, kad iš viduje tuščiavidurės porėtos ruošinio taptų kietas, skaidrus cilindras.

Jei palyginsime šį metodą su ankstesniu, VAD metodo pranašumas yra tas, kad gaunami didesnio ilgio ir didesnio skersmens ruošiniai, taip pat sumažėja energijos sąnaudos. Tačiau jo trūkumas yra tas, kad jam reikia daug sudėtingesnės gamybos įrangos.

OVD (išorinis garų nusodinimas)

Šį metodą sukūrė „Corning Glass Work“. Šiuo atveju jūsų žaliava prasideda nuo keraminio pagrindo cilindro ir degiklio. Garų chloridai dedami ant degiklio ugnies, o ugnis kaitina strypą. Šiuo metu atliekama ruošinio sintezė. Ši procedūra susideda iš lazdelės džiovinimo dujiniu chloru, kad vėliau žlugimo procesas būtų atliktas taip pat, kaip ir ankstesniu metodu. Taip sintezuojama šerdis ir jos apmušalai, gaunant ruošinį.

Kai kurie šio metodo privalumai yra tai, kad optimizavus džiovinimo procesą galima gaminti labai mažo slopinimo ir geros kokybės optinius pluoštus. Šis optimizavimas leidžia gauti lygius profilius be svarbios žiedinės struktūros.

PCVD (plazminis cheminis garų nusodinimas)

Šį metodą sukūrė „Philips“ kompanija Nyderlanduose. Taip pat jis pasižymi sklandžiais profiliais ir be atpažįstamos žiedinės struktūros. Šio pagrindo principas grindžiamas silicio chlorido ir germanio chlorido oksidacija. Rūdijant šiuos chloridus, pasiekiama plazmos būsena, o po to - vidaus dopingo procesas.

Ruošinio tempimo etapas

Nepriklausomai nuo naudojamo metodo tipo, įprasta, kad ruošiniai ištempiami. Norint pasiekti ruošinio ištempimą, būtina turėti atviro vamzdžio krosnį. Ruošinys dedamas į šią orkaitę ir veikiamas iki 2000 laipsnių Celsijaus temperatūros, kad ruošinys suminkštėtų ir būtų galima juo manipuliuoti.

Šiame procese pasiekiamas optinio pluošto skersmuo, todėl nepaprastai svarbu išlaikyti pastovią įtampą, kad skersmuo per visą optinio pluošto ilgį nesikeistų. Siekiant užtikrinti, kad šerdies skersmuo nesikeistų, yra išlaikyti pastovią pastovią įtampą. Be to, turi būti užtikrinta, kad orkaitėje nėra konvekcinių srovių.

Be to, nepaprastai svarbu, kad ruošinys vėl suminkštėtų, kad būtų išvengta medžiagų, galinčių užteršti ar suformuoti mikroplyšius, patekimo, o tai prarastų jo silpnėjimą ir netgi sudužtų optinį pluoštą.

Šio proceso metu prie paveikslo taip pat pridedama sintetinė medžiaga, paprastai tai yra klampus polimeras. Šio polimero svarba yra ta, kad jis leidžia optinį pluoštą ištempti didesniu greičiu. Tai sukuria vienodą, be priemaišų sluoksnį aplink pluoštą. Galiausiai ši apsauga džiovinama ir sukietinama terminiais procesais arba cheminėmis reakcijomis, naudojant ultravioletinę spinduliuotę.

Skaidulinės optikos programos

Pluoštas turi įspūdingą universalumą, todėl jį galima pritaikyti skaitmeniniuose ryšiuose, papuošaluose, jutikliuose, apšvietime, dekoracijose ir kt. Štai keletas dažniausiai pasitaikančių optinio pluošto pritaikymų ir papildomų.

Šviesolaidinis ryšys

Didžiausias optinio pluošto panaudojimo mastas ar mastas yra skirtas telekomunikacijoms. Dėl savo lankstumo galima sugrupuoti kelis laidus, kad būtų suformuoti šviesolaidiniai kabeliai. Paprastai tam naudojami pluoštai yra pagaminti iš plastiko ar stiklo, o kartais net iš abiejų medžiagų.

Šviesolaidiniai jutikliai

Šviesolaidiniai jutikliai gali atskirti vidinius ir išorinius jutiklius. Vidiniai jutikliai nurodo pačią figūrą kaip jutiklį. Kita vertus, išoriniuose jutikliuose pluoštas yra priemonė perduoti signalus, kuriuos jutiklis skleidžia sistemai, kuri apdoroja minėtus signalus.

Kadangi optiniuose pluoštuose nėra elektros srovės cirkuliacijos, jie turi pranašumą, palyginti su elektriniais jutikliais. Net ir pluošto siūlai yra puikus jutiklis, matuojantis deformacijas, temperatūrą, atmosferos slėgį, drėgmę, elektrinius laukus, magnetinius laukus, dujas, vibracijas ir kt.

Kitas optinio pluošto pritaikymas vandens mikrofonuose, siekiant aptikti žemės drebėjimus ar bangų programas, sukurtas sonaro. Tam hidrofoninėms sistemoms sukurti buvo panaudota daugiau nei tūkstantis jutiklių, pagamintų iš šviesolaidžio. Šio tipo sistemas daugiausia naudoja naftos pramonė ir gynybos organizacijos bei kai kurios šalys. Panašiai „Sennheiser“ kompanija iš Vokietijos sukūrė mikrofoną, kuris veikia su lazerio šviesa ir šviesolaidžiu.

Ta pačia prasme alyvos gręžiniuose naudojami šviesolaidiniai jutikliai, matuojantys temperatūrą ir atmosferos slėgį. Šio tipo jutikliai gali atlaikyti ekstremalias sąlygas, palyginti su jutikliais, pagamintais iš puslaidininkių.

Aviacijoje yra giroskopas, pagamintas iš optinio pluošto, taip pat vandenilio mikrosensoriai.

Šiuos fotoninius jutiklius, pagamintus iš šviesolaidžio, paprastai sudaro keturios pagrindinės dalys:

• Jutiklis: yra keitiklis
• Tardytojas: kas skleidžia ir gauna signalą, gaunamą iš optinio pluošto.
• Optinis kabelis: tai optinis pluoštas
• Optinės jungtys, multiplekseriai, stiprintuvai ar jungikliai: elementai, padedantys optinei ir elektros sistemoms susieti, neprarandant signalo, ir galintys valdyti skirtingus signalus iš skirtingų šaltinių.

Šios sistemos veikimas ar veikimas prasideda nuo tardytojo sukurto optinio signalo generavimo, kad būtų galima paprašyti informacijos iš imtuvo. Ši informacija keliauja per jutiklio optinį pluoštą. Kai jis pradeda matuoti aplinkos sąlygas, tokias kaip dujos, atmosferos slėgis, temperatūra ir kiti veiksniai, pasikeičia šviesos intensyvumas arba jos bangos ilgis, todėl ji pasikeičia..

Šis bangos ilgio arba šviesos intensyvumo pokytis per optinį pluoštą vėl grąžinamas į tardytoją. Tada apskaičiuojamas šių pokyčių kitimo procentas. Taikant skirtingus algoritmus ir įrankius, tokius kaip optoelektroninės jungtys, galima optinius signalus paversti elektroniniais signalais, kad galuose esančios elektros sistemos galėtų interpretuoti informaciją, pavyzdžiui, valdymo ar rodymo sistemą. Realaus laiko duomenys.

Panašiai, priklausomai nuo duomenų srauto, pvz., Perduodamo per interneto tinklą, kiekio, gali būti optiniai multiplekseriai, optiniai jungikliai, optiniai stiprintuvai arba skirtingos optinės jungtys.

Panašiai optinio pluošto jutiklių sistemos gali būti klasifikuojamos kaip taškinės arba paskirstytos.

Optinių taškų jutiklių sistemos

Šio tipo sistemose naudojamos paskirstytos jutiklių nustatytos jutiklių tinklo vietos, leidžiančios atskirai stebėti parametrus. Dėl to taškų sistemos leidžia vienu metu matuoti daugiau parametrų. Skirtingai nuo paskirstytų sistemų, taškinės sistemos stebėjimas gali apimti iki 250 km.

Paskirstytos optinės jutiklių sistemos

Šiuo atveju tardytojo gaunamo optinio parametro variacijos matavimai ir aptikimai gaunami iš viso optinio pluošto gautų duomenų. Tai yra pranašumas, nes tai yra šviesolaidinio pluošto zona, naudojama kaip sistemos vertėjas. Paskirstytos optinės sistemos ilgis gali siekti iki 120 km.

Iluminación

Pirmasis pluošto optikos pritaikymas buvo būtent erdvių apšvietimas. Net ir šiandien ši programa išlieka optinio pluošto srityje. Taip yra dėl to, kad optinis pluoštas leidžia apšviesti vietas nesukuriant šilumos ir nerizikuojant trumpojo jungimo, nes optinis pluoštas yra skirtas šviesos spinduliams perduoti.

Netgi keičiant dažnį įmanoma pakeisti apšvietimo spalvą. Tai labai naudinga, pavyzdžiui, jei lempoje naudojamas apšvietimas, nes spalvą galima keisti nekeičiant lempos.

Panašiai galima išplėsti apšvietimo sritis, nes naudojant vieną šviesos šaltinį galima išdėstyti skirtingus optinius pluoštus keliose vietose.

Daugiau optinio pluošto naudojimo būdų

Jis naudojamas kaip bangų nukreipėjas šviesos spinduliams, kuriuos skleidžia medicininė ar pramoninė įranga, kuriai reikia apšviesti vietas, kur regėjimo linija nėra tiesiogiai ar lengvai prieinama.

Kaip pavyzdį galime naudoti medicinoje naudojamą pusiau lankstų endoskopą, kuriame kartu su lęšiais naudojama šviesolaidė, kad būtų galima vizualizuoti organų vidų, nereikalaujant labai invazinių operacijų. Pramonės atveju tikrinti tokią įrangą kaip turbinos.

Tiesą sakant, šviesolaidžiai šiuo metu naudojami kaip dekoratyviniai elementai, kaip tai daroma Kalėdų eglutėse, kurių šakose yra šviesolaidžių, kurie apšviečia eglutę, taip pat galima keisti jų spalvą.

Kitas optinio pluošto pritaikymo pavyzdys yra tas, kuris taikomas tam tikruose pastatuose, kurie gaudo natūralią šviesą iš jų stogų ir šviesolaidžio dėka ši šviesa gali nukeliauti į vidines pastato erdves.

Ir galiausiai, šiandien yra betono ir šviesolaidžio mišinys, dėl kurio gaunamas permatomas betonas. Šią medžiagą sukūrė architektas Ronas Losonczi, o nuostabus šio betono dalykas yra tai, kad jis vis dar gali turėti betono stiprumą ir, be to, šviesolaidžių kokybę, kad perduotų šviesą.

Šviesolaidžio charakteristikos

Optinis pluoštas yra dielektrinė perdavimo linija, veikianti optinės juostos elektromagnetiniame spektre. Šioje optinėje juostoje galime rasti spalvų, tačiau taip pat yra artimosios infraraudonųjų spindulių ir infraraudonųjų spindulių juostos. Optiniame pluošte dažniausiai naudojama dalis šių dažnių.

Kiekvienos šviesolaidžio sruogos centre yra šerdis, pagaminta iš plastiko arba stiklo, ty silicio ir germano oksido. Ši šerdis turi aukštą lūžio rodiklį ir yra padengta danga su mažesniu lūžio rodikliu. Tai leidžia šviesai judėti tik per šerdį, o ne išeiti į išorę. Įprasta, kad šis dangos sluoksnis yra pagamintas iš polimero arba plastiko.

Šis skirtumas tarp lūžio rodiklių, kurie turi egzistuoti tarp šerdies ir jo apvalkalo, yra dėl šviesos lūžio principų. Šis principas teigia, kad kai paviršius su tam tikru lūžio rodikliu ribojasi su kitu paviršiumi, kurio lūžio rodiklis yra mažesnis, šviesa atsispindi ir, kuo didesnis skirtumas tarp šių rodiklių, tuo didesnis kritimo kampas, taigi bus visiškas vidinis atspindys .

Optinio pluošto šviesa šokinėja arba atsispindi branduolio viduje, o šie atspindžio kampai yra labai platūs, todėl praktiškai galima manyti, kad šviesa sklinda tiesia linija per jos centrą ir leidžia jai keliauti dideliais atstumais be blukimas.

Optinio pluošto našumas

Optinės geometrijos dėsniai yra tie, kurie nustato optinio pluošto veikimą ir pagrindinius principus. Optinį pluoštą daugiausia reglamentuoja lūžio dėsnis, kuris yra visiškai vidinio atspindžio principas.

Šviesos spinduliai yra perduodami per optinio pluošto šerdį, aš pateikiau lūžio rodiklių skirtumą, šis spindulys negali praeiti per dangą, bet iš tikrųjų atsispindi ant jo ir toliau sklinda per šerdį.

Toliau pristatysime optinio pluošto technologijos privalumus ir trūkumus.

Pranašumas

• Jis turi labai didelį pralaidumą, leidžiantį labai greitą perdavimo greitį
• Tai minimalistinė technologija, tai yra, ji užima labai mažai vietos.
• Jis yra lengvas, nes sveria tik kelis gramus kilometre. Skirtingai nuo elektros kabelio, kuris gali sverti net 9 kartus daugiau nei optinis pluoštas.
• Jis yra visiškai apsaugotas nuo elektromagnetinės taršos. Taigi jo perdavimo kokybė yra geresnė nei įprastų linijų, nes jos netrikdo, pavyzdžiui, išorinis trumpasis jungimas ar elektros audros.
• Būtent todėl, kad ji yra apsaugota nuo trukdžių, šviesolaidis garantuoja aukštą informacijos saugumo lygį. Taip yra todėl, kad vienintelis būdas patekti į optinio pluošto perdavimo sistemą yra jos susilpninimas ir net nutraukimas, todėl ją lengva aptikti.
• Tai nesukelia trukdžių kitoms sistemoms.
• Tai neturi įtakos parazitiniai signalai, todėl tokiose sistemose kaip metro, kur yra sistemų, kurios gali lengvai sutrikdyti ryšį, šviesolaidis tampa alternatyva par excellence.
• Jo slopinimas yra žymiai mažas, palyginti su įprastais kabeliais, todėl galima išlaikyti didelius atstumus, nereikalaujant įtraukti aktyvių elementų, tokių kaip stiprintuvai, kad būtų išlaikytas signalas.
• Priklausomai nuo medžiagų, iš kurių gaminamas mantija ir gaubtas, optinis pluoštas gali turėti gerą mechaninį atsparumą.
• Jis atsparus korozijai.
• Jame yra sistema, vadinama optine reflektometrija, kuri leidžia lengvai aptikti silpnąsias vietas ar pluošto pjūvį maršrute.

Trūkumai

Kadangi pristatome visus optinio pluošto privalumus, toliau pristatysime šios technologijos trūkumus, palyginti su kitomis perdavimo linijomis.

• Didelis pluošto trapumas.
• Tam reikia brangesnės perdavimo ir priėmimo įrangos.
• Skaidulos, pagamintos naudojant šviesolaidį, yra sudėtingesnės, ypač lauke, todėl remontas yra sunkesnis.
• Kadangi jis negali perduoti elektros energijos, jis nėra tiesiogiai suderinamas su galinėmis sistemomis, kurios paprastai yra elektroninės.
• Jis negali perduoti labai didelių galių.
• Ji negali saugoti informacijos optiškai.
• Jį veikia aukšta arba žema temperatūra, todėl striukė ir danga turi būti atsparios temperatūrai medžiagos.
• Vibracija gali tinkamai paveikti duomenų perdavimą.

Skaidulinės optikos tipai

Šviesos pluošto šerdyje yra skirtingi keliai, kuriais šviesos spindulys gali eiti. Kiekvienas iš šių kelių vadinamas sklaidos būdu. Optinis pluoštas gali būti klasifikuojamas kaip daugiapakopis arba vieno režimo pluoštas.

Daugiamodis pluoštas

Daugiamodis pluoštas reiškia tą, kuriame šviesa gali keliauti daugiau nei vienu keliu ar režimu. Viena daugiapakopio pluošto grandinė gali turėti iki 1000 šviesos plitimo būdų. Tai reiškia, kad šviesos spinduliai ateina ne vienu metu. Šio tipo pluoštas paprastai naudojamas nedideliais atstumais, maždaug mažesniais nei 2 kilometrų atstumais.

Daugiamodžio pluošto šerdies lūžio rodiklis yra šiek tiek didesnis nei apvalkalo lūžio rodiklis. Be to, daugiarūšio pluošto šerdies storis yra didesnis nei vieno modulio pluošto, todėl jį lengviau prijungti, nes jam nereikia tokio tikslaus tikslumo.

Daugiamodis pluoštas savo ruožtu gali būti suskirstytas į dvi formas, atsižvelgiant į jo branduolio lūžio rodiklio tipą, kuris yra:

Žingsnio indeksas : šiuo atveju lūžio rodiklis yra pastovus per visą šerdies ilgį, todėl modalinė dispersija yra didelė.

Laipsniškas indeksas : šiuo atveju šerdis sudaryta iš skirtingų medžiagų, todėl lūžio rodiklis nėra pastovus per visą pluošto ilgį ir todėl jis turi mažesnę modalinę dispersiją.

Taip pat standartas, nustatytas ISO 11801, nurodo daugiarūšio optinio pluošto klasifikaciją pagal dažnių juostos plotį ir naudojamą šviesos šaltinį, pvz., Ar jis yra daugialypis lazeriu, ar kelių režimų šviesos diodas.

• OM1: pluoštas 62.5 / 125 µm, 1 gigabitas (1 Gbit / s), šviesos diodas.
• OM2: pluoštas 50 / 125 µm, 1 gigabitas (1 Gbit / s), šviesos diodas.
• OM3: pluoštas 50/125 µm, 10 gigabitų (300 m), lazeris.
• 

Vieno režimo pluoštas

Kaip paaiškinome anksčiau, terminas „režimas“ taikomas norint nurodyti šviesos spindulių trajektorijų skaičių. Vieno režimo pluošte yra tik vienas režimas, kuriuo šviesa gali keliauti. Tada tai reiškia mažesnį šerdies skersmenį. Panašiai šviesa teoriškai keliauja per pluošto centrą, skirtingai nuo daugialypio režimo, kuris atsimuša į šerdies sienas. Šio tipo pluoštas daugiausia naudojamas tolimojo susisiekimo maršrutams.

Laisvos konstrukcijos kabelis

Taip pat galima klasifikuoti optinį pluoštą pagal jo konstrukciją, taip pat pagal šią klasifikaciją yra dviejų tipų šviesolaidžiai.

Šio tipo pluoštas gali būti naudojamas lauke ir patalpose ir susideda iš kelių pluošto gijų, kurios yra suskirstytos į grupes, kurios yra įvedamos į vamzdžius, supančius centrinę armatūrą, o šie savo ruožtu yra uždengti apsaugine striuke.

Laisvos struktūros terminas kilęs iš to, kad optinio pluošto sruogos yra laisvai vamzdžiuose, per kuriuos jos vedamos. Šis vamzdis gali būti tuščiaviduris arba turėti hidrofobinę medžiagą, todėl jis apsaugo optinį pluoštą nuo drėgmės.

Be to, jis turėjo būti laisvas, jis leidžia izoliuoti optinį pluoštą nuo išorinių mechaninių jėgų, kurios veikia kabelį.

Centrinė petnešos paprastai yra lanksčios ir suteikia kabeliui tvirtumo. Jis gali būti pagamintas iš metalo arba dielektrinės medžiagos.

Tvirtos konstrukcijos kabelis

Šis kabelis daugiausia naudojamas pastatų interjerui, nes yra lankstesnis ir leidžia mažesnius lenkimo spindulius nei laisvos konstrukcijos kabeliai.

Šis kabelis susideda iš kelių skaidulinių skaidulų, kurios atskirai turi apvalkalą ir striukę, sujungimo. Šie siūlai supa centrinę dalį ir visą šį rinkinį savo ruožtu apsaugo išorinis sluoksnis. Jo pavadinimas kilęs iš to, kad visi pluošto siūlai yra labai įtempti, o tai suteikia gerą fizinę paramą.

Optinio pluošto komponentai

Ryšių sistemoje, pagamintoje iš šviesolaidžio, yra keletas komponentų, būtinų, kad perdavimas būtų sėkmingas. Šie komponentai, be kita ko, apima optinius siųstuvus, optinius detektorius, optinio pluošto jungtis ar gnybtus.

Optiniai siųstuvai

Tai yra elementai, atsakingi už informacijos ar duomenų, gautų iš elektroninio šaltinio, pavertimą optiniais duomenimis ar šviesos spinduliais. Norėdami tai pasiekti, siųstuvas naudoja tam tikro dažnio elektronus, kad sužadintų tokias medžiagas kaip silicis, dažnai energijos pavidalu generuodamas šviesos spindulius, vadinamus fotonais. Fotonai yra elementari kvantinė šviesos dalelė. Siųstuvas viduje turi moduliatorių, kuris atlieka elektroninės energijos pavertimo optine energija funkciją.

Spindulių skleidėjai

Optiniuose siųstuvuose yra dviejų tipų spinduoliai, skleidžiantys optinius signalus:

LED.

Tai diodas, skleidžiantis šviesą, arba šviesos diodas. Šio tipo šviesos spinduliuotė daugiausia naudojama daugiamodėje skaiduloje dėl jos naudojimo paprastumo ir tarnavimo laiko. Nors svarbu pažymėti, kad tokio tipo šviesa negali keliauti ilgų atstumų, todėl ji naudojama trumpiems atstumams, nes jie atlieka savo funkciją ir mažina išlaidas.

Lazeriai

Tai yra sustiprintas stimuliuojamas spontaniškas šviesos spinduliavimas. Jis skleidžia labai nuoseklią šviesą ir naudoja puslaidininkius. lazerio šviesa gali būti naudojama įvairiarūšiuose pluoštuose ir vieno režimo pluoštuose, nors paprastai jie naudojami tik vieno režimo pluoštuose, nes jų grandinė yra sudėtingesnė ir todėl brangesnė. Lazerio tarnavimo laikas, nors ir ilgas, paprastai yra mažesnis už šviesos diodų vidurkį.

Elektriniai šviesos srovės keitikliai

Perduodant šviesolaidinį pluoštą būtina turėti elementą, kuris aptiktų fotonų buvimą. Paprastai tai yra fotodiodas, atsakingas už optinių signalų pavertimą elektroniniais signalais. Tai pasiekiama šviesos buvimą ar nebuvimą paverčiant signalais su aukščiausiomis ir žemiausiomis arba vienetais ir nuliais.

Be to, jie taikomi atvirkštiniam procesui, ty elektros signalams paversti optiniais signalais. Nors šviesą galima paversti elektriniais signalais ir jie skleidžia tam tikrą galią, galinės įrangos maitinti nepakanka. Šie galiniai įrenginiai paprastai yra elektriniai, todėl beveik visada reikalingas alternatyvus energijos šaltinis.

Kaip minėjome anksčiau, paprastai šie optoelektriniai keitikliai susideda iš fotodiodo arba puslaidininkio. Norint užtikrinti tinkamą šių puslaidininkių veikimą, turi būti tam tikros sąlygos:

• Kai nėra šviesos, atvirkštinė srovė neturi būti labai didelė, kad būtų galima aptikti labai silpnus optinius signalus.
• Jis turi turėti didelį pralaidumą, kad galėtų užtikrinti reagavimo greitį.
• Šių puslaidininkių keliamas triukšmo lygis turėtų būti minimalus.

Savo ruožtu yra dviejų tipų detektoriai - PIN fotodiodai ir APD lavinos fotodiodai.

PIN detektoriai

Šio tipo detektorius sudaro puslaidininkis, sudarytas iš trijų sluoksnių, du išoriniai sluoksniai yra vienas P tipo ir vienas N tipo, o vienas viduryje yra vidinis puslaidininkis. Iš čia kilęs jo PIN kodas. Praktiškai ši vidinė medžiaga paprastai dedama kaip medžiagos P arba medžiagos N ​​pratęsimas.

APD detektoriai

Tai yra lavinų puslaidininkiai. Šie fotodiodai, kai jiems taikoma atvirkštinė įtampa, sukuria srovės stiprumą. Šių puslaidininkių lavinų detektorių veikimas yra elektronų judėjimas ir jis susitinka su atomu, kad galėtų išleisti kitą elektroną. Lavinos puslaidininkiai naudojami todėl, kad šis siunčiamas elektronas reikalingas norint valdyti pakankamą energijos kiekį.

APD detektoriai gali būti suskirstyti į tris tipus, atsižvelgiant į medžiagą, iš kurios jie pagaminti:

Silicio detektoriai

Šio tipo detektoriai pasižymi dideliu našumu ir mažu triukšmo lygiu. Šio tipo detektorių maitinimo diapazonas yra nuo 200 V iki 300 V

Germano detektoriai

Paprastai jis veikia su bangų ilgiu nuo 1000 iki 1300 nm, nors yra šiek tiek mažesnis.

Detektoriai kitos medžiagos

Šiuos detektorius sudaro medžiagos arba cheminės medžiagos, esančios periodinės lentelės III ir V grupėse.

Optinio pluošto poliravimo rūšys

Poliravimo tipai priklausys nuo jungčių, esančių optinio pluošto galuose, jas galima klasifikuoti pagal poliravimo tipą. Šio tipo poliravimas skirsis priklausomai nuo prijungimo būdo.

Plokščias : šis poliravimas palieka pluošto galus lygius ir statmenus savo ašiai, t. y. visiškai plokščius.

PC (fizinis kontaktas) : pluoštai baigiasi išgaubta forma, todėl abiejų pluoštų branduoliai liečiasi.

SPC (Super PC) : Jis panašus į PSP, kraštai šiek tiek nušlifuoti, kad taptų trikampio formos be smaigalio centre, bet liktų plokščias.

UPC (Ultra PC): Tai tas pats, kas SPC, bet kraštai vadinami papildomai, todėl tik pluošto centras yra plokščia dalis.

Patobulintas UPC: Tai yra patobulinta versija nei ankstesnė, todėl kontaktas turi būti itin tikslus.

APC (kampinis PC): Šio tipo poliravimas susideda iš profilio su tam tikru kampu sukūrimo. Šis kampas leidžia tiksliau fiziškai kontaktuoti tarp abiejų dalių šerdžių.

Optinio pluošto jungtys

Jungtys – tai komponentai, leidžiantys šviesolaidinius kabelius prijungti prie galinių įrenginių. Šie galiniai įrenginiai turi kompiuterinio ryšio prievadus šviesolaidiniams ryšiams. Priklausomai nuo prievado tipo, šviesolaidžiui prijungti naudojama konkretaus tipo jungtis. Tai panašu į tai, kaip veikia įprasti kabeliai; pavyzdžiui, bendraašis kabelis turi skirtingų tipų jungtis, kurių kiekviena atlieka specifinę funkciją.

Trumpai tariant, šviesolaidžio jungčių tipai yra šie:

• FC
• TUI
• LC ir MT-Array
• SC ir SC-Duplex
• ST arba BFOC

Jungtys, dažniausiai naudojamos optinio pluošto, ypač vietiniuose tinkluose, yra ST, LC, FC ir SC jungtys.

Optinio pluošto laidai

Šviesolaidinį kabelį sudaro kelių optinių skaidulų grupė, per kurią matomi skirtingi signalai. Kiekvienas pluoštas gali siųsti didelius duomenų kiekius iš skirtingų šaltinių, todėl šviesolaidinis kabelis vienu metu gali siųsti informaciją iš skirtingų paslaugų.

Šviesolaidiniai kabeliai yra pati tinkamiausia alternatyva pakeisti bendraašius kabelius telekomunikacijų ir elektronikos pramonėje. Net 8 optinių skaidulų kabelis vis tiek yra žymiai mažesnis nei įprasti kabeliai. Šviesolaidinis kabelis gali siųsti informaciją, lygiavertę informacijai, kurią siunčia 60 varinių 1623 porų kabelių arba 4 bendraašiai 8 vamzdžių kabeliai. Be to, šviesolaidis gali siųsti informaciją didesniais atstumais, nereikalaudamas dėti tiek daug kartotuvų ar stiprintuvų, kiek būtų naudojant varinius kabelius.

Be to, svarbu pabrėžti svorio skirtumą tarp šviesolaidinio kabelio ir vario kabelio. Pavyzdžiui, 8 pluošto optinio pluošto kabelis gali sverti net 30 kg kilometrui, o bendraašis kabelis gali sverti iki 45 kg kilometrui. Be to, šviesolaidis leidžia vieną kartą važiuoti 2–4 kilometrų atstumu. Bendraašio kabelio atveju jis leidžia važiuoti tik nuo 250 iki 300 metrų.

Tačiau taip pat tiesa, kad optiniam pluoštui montuoti reikia papildomos dangos ir kitų elementų, kurie sustiprina. Tai daroma siekiant nekelti pavojaus linijai ir ateityje dėl jų pažeidžiamumo gali atsirasti lūžių.

Kabelio savybės

Šie šviesolaidiniai kabeliai atlieka skirtingas funkcijas. Pirmiausia galime paminėti, kad jis veikia kaip elementas, apsaugantis vidinius optinius pluoštus, kad jie nebūtų pažeisti ar nutrūktų, kurie gali atsirasti montuojant kabelį arba per jo naudingo tarnavimo laiką, kuris paprastai yra 20 metų. ...

Antra, šviesolaidiniai kabeliai užtikrina vidinio optinio pluošto mechaninį standumą, kad jis galėtų atlaikyti tempimo gniuždymo sukimo sąlygas ir aplinkos veiksnius, kuriems jis gali būti veikiamas. Štai kodėl be kabelio taip pat yra kitų elementų, kurie sustiprina ir izoliuoja optinį pluoštą nuo šių išorinių veiksnių ir jėgų, kurioms jis yra veikiamas.

Šiuose kabeliuose gali būti požeminis, povandeninis ar transokeaninis arba oro įrenginys. Vienas iš svarbiausių sistemos su optinio pluošto kabeliais taškų yra įrengimo metu, todėl tam tikri elementai naudojami apsaugoti pluoštą nuo pažeidimų.

Šviesolaidinio kabelio dizainas ir elementai

Šviesolaidinio kabelio vaidmuo lems jo struktūrą. Tačiau net jei jie gali būti naudojami skirtingoms funkcijoms, visi šviesolaidiniai kabeliai turi daug bendrų elementų, tai yra antrinė danga, vidiniai pluoštai, elementai, kurie prisideda prie kabelio sutvirtinimo ir struktūros, striukė pluošto siūlai ir drėgmę izoliuojančios medžiagos. Antrines dangas galima suskirstyti į tris tipus:

Patogus įdėklas

Šis pamušalas paprastai yra tvirtas žiedinis vainikas, pagamintas iš nailono arba poliesterio, kuris dengia pirminį pamušalą. Todėl ši antrinė danga padidina galutinį optinio pluošto skersmenį. Šios dangos funkcija yra apsaugoti nuo mikrolenkimų, kurie gali būti optiniame pluošte. Tačiau, nors ši danga apsaugo nuo šių posūkių, svarbu būti budriems montuojant optinį pluoštą, nes jie vis tiek gali atsirasti montuojant.

Tuščiaviduris laisvas įdėklas

Šis įdėklas turi per didelę erdvę, kurią sudaro tuščiaviduris vamzdis, pagamintas iš metalo ir sujungtas su plastiku. Dėl to šis vamzdis yra kieta medžiaga, tačiau tuo pat metu lankstus. Negabaritinės dangos gamybos tikslas yra apsaugoti optinį pluoštą nuo vibracijos, temperatūros ir mechaninių jėgų.

Laisvas pamušalas su paminkštinimu

Tai ta pati danga, paminėta aukščiau, tačiau viduje yra medžiaga, galinti izoliuoti drėgmę. Įvedus hidrofobinę medžiagą, ji neleidžia vandeniui pasiekti optinio pluošto. Be apsaugos nuo vibracijos ir kitų aplinkos veiksnių, jis taip pat gali atlaikyti tam tikras temperatūras. Įprasta naudoti medžiagas, gautas iš naftos arba silikono.

Struktūriniai elementai

Šie elementai yra struktūros, kurios yra pagrindinis kelias, kuriuo turi eiti optinis pluoštas. Optinis pluoštas yra paskirstytas išilgai šios struktūros arba pintas aplink jį. Paprastai šios konstrukcijos turi kanalus ar griovelius, kurie yra papildomas optinio pluošto vadovas.

Sustiprinantys elementai

Kaip rodo jų pavadinimas, jų misija yra papildomai sustiprinti optinio pluošto kabelį, kad būtų kiek įmanoma izoliuotos tempimo jėgos, kurias gali paveikti pluoštai, be to, nėra didelio pailgėjimo, dėl kurio gali atsirasti šerdis. plyšimai. Be apsaugos nuo pailgėjimo, ji taip pat apsaugo optinio pluošto kabelius nuo pasvirimo ir vibracijos. Dažniausiai sutvirtinamosioms konstrukcijoms naudojamos medžiagos yra Kevlaro stiklo pluoštas ir plienas, nes jos yra lanksčios medžiagos, tačiau taip pat pasižymi tvirtumu.

Dangtis

Visi šviesolaidiniai kabeliai turi apvalkalą, paprastai pagamintą iš plastiko. Šis apvalkalas yra išorinė šviesolaidinio kabelio danga, o jo funkcija yra apsaugoti šerdį nuo išorinių veiksnių, jėgų ir reiškinių, tokių kaip drėgmė, temperatūra, vibracija ir kt.

Medžiagos, iš kurių susidarys mūsų dangteliai, skirsis priklausomai nuo jų įrengimo ir panaudojimo, pavyzdžiui, tarp vandenynų esantys optiniai kabeliai turi apsaugoti nuo drėgmės, atmosferos slėgio ir net nuo ryklių įkandimų. Jei tai yra šviesolaidinis kabelis, kuris bus sumontuotas lėktuvu, tada apvalkalas turi apsaugoti šerdį nuo vibracijos ir vėjo sukeltų sulenkimų, taip pat nuo temperatūros ir drėgmės. Arba, jei pagaliau jo įrengimas bus po žeme, tada dangtis turi būti šiek tiek sunkesnis, kad atlaikytų smūgius ir spaudimą, kurį sukelia, pavyzdžiui, transporto priemonių eismas.

Sujungimo būdai

Įprasta, kad važiuojant labai dideliais atstumais, iki daugiau nei 120 kilometrų, tarp pluoštų reikia padaryti sujungimus, nes vargu ar yra tokio ilgio ištisinis pluoštas. Ir net sugedus, būtina atlikti tokio tipo remontą.

Skirtingi sujungimų tipai yra šie:

Mechaninis sujungimas

Šio tipo sujungimas susideda iš įvorės, kurioje įvedami du pluoštai, ir sukamas mechaninis sukimasis, kad būtų sujungtos dvi šerdys. Šie sujungimai paprastai naudojami laikinai arba kai susiliejimas laikomas nereikalingu. Su šiuo susiliejimo laiku susiję nuostoliai yra maždaug 0,5 dB.

Klijavimas klijais

Šiuo atveju taikomas specialus skaidrus klijai, leidžiantis sujungti du pluošto galus ir ši sąjunga yra apsaugota tam tikro tipo išorine armatūra. Jo nuostoliai yra 0.2 dB, tačiau paprastai jis nėra labai patikimas, nes klijai gali vėl nusilupti.

Sujungimo sujungimas

Įrankis, vadinamas sintezės jungikliu, naudojamas ten, kur atliekamas subtilesnis ir tikslesnis darbas. Atlikdamas šį darbą operatorius, prieš įkišdamas galus į šį jungiklį, turi iš anksto paruošti pluoštą. Šis įrankis turi galimybę įsivaizduoti, ar galai turi užteršimo medžiagos, ar reikia smulkesnio poliravimo, ar turėtų būti geresnis pluoštų derinimas. Jei visi šie reikalavimai yra įvykdyti, jis pradeda šildyti tik tą plotą, lydydamas pluoštą ir taip sujungdamas jo šerdis. Šio sujungimo nuostoliai yra 0.02 dB.

Optinio pluošto kabelių slopinimas

Sąvoka silpnėjimas reiškia elektros energijos nuostolius, atsirandančius perdavimo linijoje. Jo matavimo vienetas yra decibelas (dB). Pluošto optikoje yra įvairių priežasčių, kodėl kabelis slopinamas. Yra du nuostolių tipai: vidiniai nuostoliai arba nuostoliai ir išoriniai nuostoliai.

Vidiniai silpnėjimai yra tie, kurie atsiranda dėl cheminės sudėties ir kitų jo gamybos veiksnių. Tai yra, tos priežastys, kurios yra pačios silicio ir germanio sudėties bei siūlų gamybos procesų dalis. Kiek galima toliau tobulinti procesus, nebus įmanoma pasiekti pluošto siūlų be slopinimo.

Kita vertus, išoriniai slopinimai yra tie, kuriuos sukelia išoriniai veiksniai, tokie kaip priemaišos, blogos jungtys, netinkamas jų profilių, sąnarių poliravimas. Šis slopinimas yra arba nuostoliai gali būti klasifikuojami taip:

Absorbcijos nuostoliai

Šio tipo slopinimas atsiranda, kai pluošte yra priemaišų. Šios priemaišos sugeria arba nutraukia šviesos praėjimą. Ši absorbcija paprastai paverčia šviesą šilumos energija, sukeldama nuostolius nuo 1 iki 1000 dB / km.

Rayleigh praradimas

Kai optinis pluoštas yra gaminamas, jo aušinimo momentas yra tas, kad pluoštas nėra skystos ir kietos būsenos, ir gali būti, kad jį ištempus netinkamai taikoma įtampa, tai gali sukelti mikroskopinius nelygumus. Šie nelygumai sukelia šviesos spindulių difrakciją, kai jie praeina pro juos.

Dispersijos

Dispersija atsiranda, kai lūžio rodiklis kinta, todėl šviesa lūžta kitaip, nei tikėtasi, taip atsitinka dėl pluošto mikroplyšių, teršalų ar būdingų pluošto priežasčių.

Intermodalinė dispersija

Šio tipo dispersija atsiranda, kai šviesos plitimo laikas skiriasi, kai jie sklinda skirtingais keliais pluošto šerdyje. Jis taip pat gali būti žinomas pagal modalinės dispersijos pavadinimą. Šio tipo dispersija vyksta tik daugiarūšiuose pluoštuose.

Chromatinė medžiagos dispersija: tai yra skirtingų šviesos bangų ilgių, sklindančių skirtingu greičiu per tam tikrą terpę, rezultatas.

Chromatinė bangų kreiptuvo sklaida: tai yra informacinio signalo pralaidumo funkcija, o kreiptuvo konfigūracija paprastai yra mažesnė nei ankstesnė dispersija, todėl į ją galima nekreipti dėmesio.

Radiacijos nuostoliai

Šiuos nuostolius sukelia optinio pluošto kabelio susisukimai ar įlinkiai. Paprastai tai įvyksta montuojant arba kai įlenkiami optinio pluošto keliai.

Sujungimo nuostoliai

Sujungiant arba galiniuose taškuose, kur reikia jungčių, slopinimas visada egzistuoja. Šie slopinimai paprastai yra nedideli, bet ne nereikšmingi. Kaip ir tada, kai tarp branduolių yra neteisingas derinimas, tačiau tai turi būti ištaisyta, kad būtų išvengta bangų grįžimo.

Šviesolaidiniai darbiniai langai

Šie darbo langai leidžia mums pasinaudoti elektromagnetinio spektro infraraudonųjų spindulių juostos dalimi. Šiuo atveju jie yra langai, kuriuose bangos ilgiai yra nanometrų. Įvairiais atvejais buvo įrodyta, kad dirbant šiuose darbo languose silpnėjimas yra mažesnis. Konkrečiai, yra trys langai:

• 1 darbo langas: bangos ilgis yra devynių šimtų aštuoniasdešimt nanometrų.
• 2 darbo langas: šiuo atveju bangos ilgis yra XNUMX nanometrų.
• Trečiasis darbo langas: bangos ilgis yra tūkstančio penkių šimtų penkiasdešimt nanometrų. Šis paskutinis langas yra padalintas į S juostą, C juostą ir L juostą.

Optinio pluošto jungtys

Tinklo sistemoje yra dvi optinio pluošto jungčių formos. Šios topologijos yra taškai-taškai ir taškai-daugiataškiai tinklai.

Taškai iš taško yra tie tinklai, kuriuose mazgas generuojamas iš informacijos šaltinio tiesiogiai įmonėms, namams ar vartotojams, kuriems reikalinga paslauga. Kitaip tariant, tinkle nėra tarpininko ar kito mazgo tarp vartotojo ir paslaugos.

Taškai iš kelių taškų yra tie, kuriems reikalingas skirstytuvas arba optiniai separatoriai, panašūs į tuos, kurie naudojami televizijai, leidžiantys prijungti skirtingus televizorius, net jei kabelių kompanija tiekia tik bendraašį kabelį. Tada iš spinduliuotės atsiranda optinis pluoštas, padalijantis signalą per optinius skirstytuvus tarp dviejų, keturių, šešių ir iki aštuonių vartotojų. Labai plačiuose tinkluose vienas iš šių aštuonių padalinių yra įtrauktas į kitą optinį skirstytuvą, kuris gali maitinti dar 8 vartotojus. Tačiau šie padalijimai turi ribas ir reikalauja stiprintuvų.

Optiniai stiprintuvai

Jie vis dar susideda iš optinių pluoštų, tačiau gamybos procese jie yra legiruoti įvairiais cheminiais komponentais, ypač retųjų žemių. Vienas iš plačiausiai naudojamų šviesolaidžių stiprintuvų yra erbio dopingas.

Šis stiprintuvas dažniausiai sutinkamas kaip EDFA, jo santrumpa anglų kalba. Šis stiprintuvas veikia trečiame darbo lange, ypač C juostoje ir L. Juostoje, tačiau jis gali veikti ir S juostoje, tačiau tam reikia kitų agentų ar papildomų cheminių komponentų.

Optinio signalo stiprinimas gali būti nuo penkiolikos iki keturiasdešimt decibelų. Paprastai jis susideda iš optinio pluošto, laikomo stačiakampiame korpuse, ir gali būti nuo dešimties iki šešiasdešimt metrų ilgio legiruoto pluošto.

Santrauka

Skaidulinė optika yra perdavimo terpė, siunčianti duomenis šviesos spinduliais. Optinio pluošto principai yra optinės geometrijos dėsniuose, ypač lūžio dėsnyje.

Pradžioje buvo atlikti įvairūs tyrimai, kurie vienas kitą papildo, kol bus sukurtas šiandien žinomas optinis pluoštas. Šiuose tyrimuose buvo pastebėta, kad pluošto ar šerdies sriegio skaidrumas buvo būtinas norint sumažinti slopinimą ir pasiekti mažiausius nuostolius, kurie šiandien yra 0.02 dB / Km.

Dažniausiai gaminami optinio pluošto komponentai yra silicio oksidas ir germanis. Apvalkalo dalys, apimančios šerdį, paprastai yra tam tikros rūšies plastiko. Tada ateina mantija, užtikrinanti mechaninį standumą, kuri gali būti pagaminta iš nailono arba kevlaro, ir galiausiai plastikinė striukė, apsauganti visą kabelį ir izoliuojanti pluoštus nuo išorinių veiksnių.

Yra įvairių gamybos būdų:

• MCVD (modifikuotas cheminis garų nusodinimas)
• VAD (garo ašinis nusodinimas)
• OVD (išorinis garų nusodinimas)
• PCVD (plazminis cheminis garų nusodinimas)

Nepriklausomai nuo naudojamo metodo tipo, įprasta, kad ruošiniai ištempiami.

Šviesolaidžių taikymo sritys yra įvairios. Ryšių srityje jie tapo viena iš priemonių ar perdavimo linijų par excellence dėl didelio pralaidumo ir perdavimo greičio, kurį jis gali pasiekti, ir šios sistemos teikiamos informacijos patikimumo ar saugumo. Jutikliuose, kurie leidžia aptikti tokias sąlygas ar parametrus kaip: temperatūra, drėgmė, atmosferos slėgis ir net sonarų sistemoms.

Be to, jis naudojamas apšvietimui, pavyzdžiui, lankstus endoskopas, kuris naudoja šviesolaidį kaip priemonę šviesai nukreipti, kad apšviestų organus ir galėtų patogiau atlikti mažiau invazines ar tikslesnes operacijas. Panašiai ir dekoratyviniams efektams, pavyzdžiui, Kalėdų eglutėms.

Galima keisti spalvas, kurias rodo ar atspindi optinis pluoštas, keisdami per jį sklindantį bangos ilgį ar dažnį.

Kai kurie svarbiausi optinio pluošto ir jo naudojimo privalumai yra pralaidumas, duomenų perdavimo greitis, elektromagnetinis atsparumas, užimtos vietos ir svorio sumažinimas bei didelis informacijos saugumas.

Nors, kita vertus, tai yra pažangesnė technologija, taigi ir brangesnė, įrengimas ir priežiūra yra sudėtingesni nei įprastų sistemų, jie yra labai trapūs ir nelabai toleruoja temperatūrą, drėgmę, vibracijas ir pailgėjimą.

Yra dviejų tipų optika, atsižvelgiant į triukšmo kiekį ar režimus, kuriuos jie gali perduoti.

Daugiarūšiai pluoštai yra tie, kurie vienu metu gali siųsti skirtingus bangos ilgius skirtingais režimais, taigi ir jų pavadinimas. Palyginti su vieno režimo pluoštais, daugiarūšiai pluoštai turi didesnę šerdį, o lūžio rodiklis tarp šerdies ir apvalkalo skiriasi, bet tik nežymiai. Taip, kad bangos keliauja branduolyje atšokdamos nuo branduolio sienelių. Jie naudojami trumpais maršrutais ar tinklais. Paprastai jis identifikuojamas, nes išorinė striukė dažniausiai yra oranžinė.

Vienmodžiai pluoštai yra tie, kurie turi tik vieną perdavimo kelią, o jų šerdis yra mažesnė, palyginti su kelių režimų pluoštais. Perdavimo būdas paprastai yra centrinė šerdies ašis, nes ji šokinėja labai dideliais kampais. Paprastai jie skiriasi nuo kelių režimų, nes jie naudoja geltoną išorinę striukę.

Dabar pagal jo dizainą taip pat yra dviejų tipų. Laisvos struktūros optiniai pluoštai yra tie, kuriuose optinio pluošto sruogos yra laisvai vamzdžiuose, per kuriuos jie vedami. Šis vamzdis gali būti tuščiaviduris arba turėti hidrofobinę medžiagą, todėl jis apsaugo optinį pluoštą nuo drėgmės.

Priešingai, sandarios konstrukcijos kabeliai susideda iš kelių skaidulinių skaidulų, kurios yra atskirai padengtos mantija ir striuke, sujungimo. Šie siūlai supa centrinę dalį ir visą šį rinkinį savo ruožtu apsaugo išorinis sluoksnis.

Šviesolaidinio ryšio sistemoje yra keletas komponentų, kurie yra būtini, kad perdavimas būtų sėkmingas. Tarp šių komponentų yra optiniai siųstuvai, tokie kaip šviesos diodai ar lazeriai, optoelektriniai keitikliai, atsakingi už elektros signalų pavertimą optiniais, kurie bus siunčiami per pluoštą, o vėliau, kad gautus optinius signalus vėl paverstų elektriniais..

Taip pat yra šie optiniai detektoriai:

• PIN
• APD
• Silicis
• Germanas
• Kitos medžiagos

Poliravimo tipai priklausys nuo jungčių, esančių optinio pluošto galuose, jas galima klasifikuoti pagal poliravimo tipą.

• Plano
• PC (fizinis kontaktas)
• SPC („Super PC“)
• UPC („Ultra PC“)
• Patobulintas UPC
• APC (kampinis kompiuteris)

Jungtys yra elementai, leidžiantys prijungti optinį pluoštą prie galinės įrangos. Jungtys, dažniausiai naudojamos optinio pluošto, ypač vietiniuose tinkluose, yra ST, LC, FC ir SC jungtys.

Šviesolaidinį kabelį sudaro kelių optinių skaidulų grupė, per kurią matomi skirtingi signalai. Kiekvienas pluoštas gali siųsti didelius duomenų kiekius iš skirtingų šaltinių, todėl šviesolaidinis kabelis vienu metu gali siųsti informaciją iš skirtingų paslaugų.

Šviesolaidiniai kabeliai yra pati tinkamiausia alternatyva pakeisti bendraašius kabelius telekomunikacijų ir elektronikos pramonėje. Net 8 optinių skaidulų kabelis vis tiek yra žymiai mažesnis nei įprasti kabeliai. Šviesolaidinis kabelis gali siųsti informaciją, lygiavertę informacijai, kurią siunčia 60 varinių 1623 porų kabelių arba 4 bendraašiai 8 vamzdžių kabeliai.

Įprasta, kad važiuojant labai dideliais atstumais, iki daugiau nei 120 kilometrų, tarp pluoštų reikia padaryti sujungimus, nes vargu ar yra tokio ilgio ištisinis pluoštas. Ir net sugedus, būtina atlikti tokio tipo remontą.

Mechaninis sujungimas: šio tipo sujungimas susideda iš įvorės, kurioje įvedami du pluoštai, ir sukamas mechaninis sukimasis, kad būtų sujungtos dvi šerdys. Su šiuo susiliejimo laiku susiję nuostoliai yra maždaug 0,5 dB.

Klijavimas klijais: šiuo atveju taikomas specialus skaidrus klijai, leidžiantis sujungti du pluošto galus ir ši jungtis yra apsaugota tam tikra išorine armatūra. Jo nuostoliai yra 0.2 dB, tačiau paprastai jis nėra labai patikimas, nes klijai gali vėl nusilupti.

Sujungimo sujungimas: sujungimo įtaisas turi galimybę įsivaizduoti, ar galai turi teršiančios medžiagos, ar reikia smulkesnio poliravimo, ar reikia geriau suderinti pluoštus. Tada jis šildo tik tą plotą, lydydamas pluoštą ir taip sujungdamas jo šerdis. Šio sujungimo nuostoliai yra 0.02 dB.

Šviesolaidinio kabelio vaidmuo lems jo struktūrą. Tačiau net ir tada, kai jie gali būti naudojami skirtingoms funkcijoms, visi šviesolaidiniai kabeliai turi daug bendrų elementų, tai yra antrinė danga, vidiniai pluoštai, elementai, prisidedantys prie kabelio sutvirtinimo ir struktūros, striukė pluošto siūlai ir drėgmę izoliuojančios medžiagos.

Yra elementų, kurie palaiko optinio pluošto kabelio konstrukciją ir sutvirtinimą. Konstrukciniai elementai, kurie yra pagrindinis kelias, kuriuo turi eiti optinis pluoštas. Optinis pluoštas yra paskirstytas išilgai šios struktūros arba pintas aplink jį. Paprastai šios konstrukcijos turi kanalus ar griovelius, kurie yra papildomas optinio pluošto vadovas.

Sustiprinantys elementai papildomai sustiprina optinio pluošto kabelį, kad jį izoliuotų nuo tempimo jėgų, kurias jis gali paveikti, be to, nėra didelio pailgėjimo, dėl kurio gali atsirasti šerdies plyšimas.

Visi šviesolaidiniai kabeliai turi apvalkalą, paprastai pagamintą iš plastiko. Šis apvalkalas yra išorinė šviesolaidinio kabelio danga, o jo funkcija yra apsaugoti šerdį nuo išorinių veiksnių, jėgų ir reiškinių, tokių kaip drėgmė, temperatūra, vibracija ir kt.

Sąvoka silpnėjimas reiškia elektros energijos nuostolius, atsirandančius perdavimo linijoje. Jo matavimo vienetas yra decibelas (dB). Pluošto optikoje yra įvairių priežasčių, kodėl kabelis slopinamas. Yra du nuostolių tipai: vidiniai nuostoliai arba nuostoliai ir išoriniai nuostoliai.

Išorinio silpnėjimo priežastys yra kelios:

• Absorbcijos nuostoliai
• Rayleigh praradimas
• Dispersijos
• Radiacijos nuostoliai
• Sujungimo nuostoliai

Išvados

Optinis pluoštas yra perdavimo linija, kuri šiandien leido greičiau ir efektyviau perduoti duomenis. Nors tai technologija, kuri turi nueiti ilgą kelią, kad galėtų pakeisti įprastas sistemas, ji vis tiek kartais yra geriausias ryšių pasirinkimas.

Tačiau šviesolaidis yra brangi technologija, palyginti su įprastomis sistemomis, nes tam reikia įrangos ir optinių įrankių, kurie paprastai yra brangesni. Tam taip pat reikia atitinkamo mokymo, kad būtų galima dirbti su šviesolaidžiu. Be to, jo įrengimas paprastai yra labai subtilus procesas, o pluošto pertraukos gali sukelti didelių nuostolių, jei jis nebus laiku apdorotas. Be to, dar reikia sukurti tam tikrą įrangą, kad technologija ir sistema būtų visiškai optiniai, nes, pavyzdžiui, vis dar nėra optinių atmintinių.

Įprasta, kad šviesolaidiniuose tinkluose yra atsarginės sistemos, tokios kaip žiedas arba dvigubas žiedas, todėl šių incidentų atveju informacija gali nukeliauti kita kryptimi, kad būtų išvengta paslaugos pertraukimo ilgą laiką. padėtis išspręsta.

Šviesolaidinės sistemos yra labai patikimos, nes praktiškai neįmanoma pažeisti tinklo neaptikus arba nenutraukiant duomenų perdavimo. Štai kodėl įprasta matyti optinius pluoštus, sumontuotus po vandeniu tarp sąjungininkų šalių, kur jie perduoda jautrią ir slaptą informaciją.

Kuo šviesolaidis skiriasi nuo kitų laikmenų duomenų perdavimo greičiu ir perdavimo pajėgumu. Be to, jis garantuoja minimalų informacijos praradimą dėl to, kad jo pagrindinis elementas turi labai mažą slopinimą, todėl sistemoje nereikia įdiegti tiek daug atkūrimo ir stiprinimo įrangos. Kadangi informacija sklinda šviesos greičiu, buvo galima pastebėti nemažą didelių įmonių perėjimą prie tokio tipo technologijų.