Vláknová optika: Jak funguje? K čemu slouží? A další

Telekomunikace neboli komunikace na dálku je možná díky různým dostupným přenosovým linkám. Mezi nejspolehlivější patří optická vlákna. V tomto článku se dozvíte , jak optická vlákna fungují a jak vám umožňují používat internet a využívat mnoho dalších výhod doma i v kanceláři.

Optické vlákno

Optické vlákno je pružné vlákno obvykle vyrobené ze silikonu, ačkoli existují i optická vlákna vyrobená z plastu. Jedná se o velmi jemný materiál, jehož průměr je téměř stejný jako u pramene vlasů. Je transparentní, aby bylo možné přenášet světlo, aniž by frekvence jedné barvy narušovala ostatní.

Vláknová optika se ukázala jako potenciální náhrada koaxiálního kabelu. Stejně jako měděný kabel, vlákno se používá k přenosu dat mezi jeho dvěma konci, pomocí světla jako dopravního prostředku.

Vláknová optika je dnes jedním z nejpoužívanějších komunikačních mechanismů. Je to proto, že informace mohou cestovat na dlouhé vzdálenosti, aniž by bylo potřeba mnoho nebo možná žádné zesilovače, aby nedošlo ke ztrátě signálu. Má také šířku pásma nebo rychlost přenosu dat vyšší než měděné kabely.

Mezi další důvody, proč se jako náhrada měděného kabelu používá vláknová optika, patří mimo jiné menší útlum signálu na kilometr cesty. A další z jeho výhod je, že vláknová optika je imunní vůči elektromagnetickému rušení, takže je prakticky nemožné narušit zabezpečení.

Stejně tak je běžné najít vláknové optiky pro osvětlení. To je dáno skutečností, že v tuto chvíli bylo možné prostřednictvím vlákna poskytnout světlo nejvyšší intenzity ze všech forem poskytování umělého světla.

Struktura optického vlákna je tvořena jádrem, což je samotné vlákno, kam informace putují. Jádro je pokryto povlakem, který se vyznačuje tím, že má nižší index odrazu než jádro. To se děje se záměrem zabránit paprsku světla cestujícímu v jádru, aby ho opustil a ztratil informace, to znamená, že je to způsob, jak omezit informace v jádru pomocí fenoménu odrazu.

Následně je podšívka obklopena pláštěm a tímto pláštěm z Kevlaru. A nakonec kapuce, obvykle žlutá nebo oranžová, která identifikuje typ vlákna. Oba slouží k zajištění ochrany vláken a mechanické tuhosti, protože jinak by bylo vlákno extrémně křehké, dokonce více, než již je.

V rámci optického vlákna lze odeslat více než jeden paprsek světla, protože existují různé cesty nebo možné způsoby, jak toho dosáhnout. Tento typ optických vláken se nazývá multimode a jeho název pochází z toho, co má několik režimů pro vysílání světelných paprsků současně. Místo toho jednovidové vlákno používá k přenosu světelného paprsku jedinou lineární dráhu. Fyzicky se obvykle odlišují barvou kapuce, obvykle jsou oranžové pro multimode a žluté pro singlemode.

Při spojování optického vlákna je důležité vzít v úvahu, že jeho zarovnání mezi jádry musí být extrémně přesné, protože jinak by došlo ke ztrátám v důsledku falešné vazby. To znamená, že spoje mezi optickými vlákny jsou složitější než spoje používané v konvenčních měděných kabelech.

Historie optických vláken

Ve vláknové optice existují dva základní prvky, které představily pokroky v dosažení technologie, kterou dnes známe, pokud jde o přenos dat světlem. Těmito prvky jsou optické vlákno a světlo, které v něm cestuje. V tomto segmentu budeme cestovat historií vláknové optiky a jejím vývojem v čase.

Ve starověkém Řecku se sluneční světlo odražené od zrcadel používalo k odesílání zpráv nebo bránění ve výhledu vašich nepřátel. Stejný systém použil Claude Chappe v roce 1792 k použití optické telegrafie pomocí věží a zrcadel, které byly rozmístěny na 200 km. Podařilo se mu vyslat zprávu v rekordním čase po dobu 16 minut.

V roce 1910 Demetrius Hondros a Peter Debye jako první implementovali zachycování světla uvnitř skleněných kabelů. Je zvláštní, že tento experiment trval tak dlouho, protože do roku 1820 rovnice, které tento jev zavedly, již existovaly.

Tento princip se nazývá omezení světla lomem. Pamatujte, že lom světla je jev, který způsobuje, že paprsek světla mění směr, když se mění z jednoho přenosového vedení na druhé, které mají různé indexy lomu, protože mají různou hustotu.

Ve 1840. letech 1870. století dokázali Jean-Daniel Collado a Jacques Babinet tento princip dokázat. Podobně v roce XNUMX John Tyndall pozoroval, že světlo může cestovat ve vodě a že se světlo v tomto médiu láme. Tyto první kroky umožnily provedení studií, které by potvrdily potenciál krystalu jako materiálu par excellence pro přenos světla na velké vzdálenosti. Zpočátku byla jeho aplikace pro osvětlení vodních fontán.

Později John Logie, skotský inženýr, patentoval elektromechanický systém pro barevnou televizi, který používal tyče vyrobené ze skla, které propouštělo světlo. Tento systém nebyl příliš úspěšný kvůli útlumu, který měl kvůli použitým materiálům a technikám, takže nebylo možné, aby světlo urazilo velké vzdálenosti. Také jejich systém neměl optické spojky.

V roce 1952 díky předchozím studiím provedeným Johnem Tyndallem dokázal fyzik Narinder Singh Kapany vytvořit vynález optického vlákna. Je třeba poznamenat, že to bylo v padesátých letech minulého století, kdy byl výzkum vláknové optiky prohlouben. Ve skutečnosti v roce 1950 Basil Hirschovitz vyrobil polopružný endoskop pomocí vláknové optiky. Podařilo se mu odeslat obrázky a tento endoskop je pohodlnějším nástrojem pro operace.

University of Michigan navrhuje ve své verzi semi-flexibilního endoskopu použití materiálu s nižším indexem lomu než jádro, místo použití olejů nebo vosku, jak bylo dříve použito. Kromě toho byly také vyrobeny mnohem tenčí vlákna z optických vláken, stejně jako tloušťka vlasů. Po 9 metrech jízdy s tímto optickým vláknem však bylo světlo zeslabeno nebo ztraceno. Byl to K.

Charles K. Kao společně s Georgem Hockhamem opět uvedli, že je možné vyrábět vlákna s vyšším procentem transparentnosti. Podobně to byli oni, kdo navrhl použití vláknové optiky pro přenos telefonních zpráv namísto používání těch, o nichž se přesvědčili, že jsou měděné a elektrické kabely.

Bylo nutné vylepšit optické vlákno, které v tuto chvíli mělo útlum 100 dB / km, malou šířku pásma a velkou mechanickou křehkost. Aby toho bylo dosaženo, musely být provedeny neustálé a hloubkové studie a šetření, která umožnila určit, že příčinou, pro kterou byla tato úroveň ztráty světla, byly vnitřní nečistoty, které existovaly v křemíku nebo skle.

Právě díky tomuto objevu se začala vyrábět vlákna se snížením útlumu až o 20 dB / km a s větší šířkou pásma. Kromě toho byla jádra tlustá 100 µm, která byla pokryta drátem Naylon, aby respektovala základ indexu lomu, ale která by také mohla zajistit větší mechanickou tuhost, což znemožnilo přetržení vlákna rukama.

Práce Kao a Hockmana sloužila jako základ pro výzkum prováděný Robertem Maurerem, Donaldem Keckem, Peterem Schultzem a Frankem Zimarem, kteří navrhli a vyrobili první optické vlákno s příměsí titanu. Tyto nečistoty byly záměrně začleněny do křemíku, aby se zvýšila lomivost vlákna. Toto vlákno umožňovalo cestování světla v optickém vlákně s útlumem pouze 17 dB / km. Ve stejném desetiletí roku 1970 bylo možné vyrábět optická vlákna se ztrátami pouze 0.5 dB / km.

Další důležitý pokrok v technologii přenosu dat světla provedli fyzici Morton B.Panish a Izuo Hayashi, kteří vyvinuli polovodičový laser, který by mohl pracovat nepřetržitě bez zvýšení jeho teploty. John MacChesney a další spolupracovníci společně vytvořili metody přípravy vláken.

První telefonní přenos pomocí přenosové linky provedla 22. dubna 1977 severoamerická společnost General Telephone and Electronics a dosáhl rychlosti 6 Mbit / s.

V roce 1980 měla vlákna takovou průhlednost, že mohly vysílat signály optickým vláknem na dráhu až dvě stě čtyřicet kilometrů, než se úplně ztratily. Tato vlákna vznikla, když si vědci uvědomili, že čistý křemík bez jakéhokoli kovu lze vyrobit pouze pomocí nástrojů a součástí, které používají páru. Tím se zabránilo vzniku inherentních kontaminantů ve výrobním procesu.

Společnost AT&T předložila svůj projekt systému optických vláken přibližně 1980 mil od sebe Federální komunikační komisi v roce XNUMX. Tento systém by procházel a propojoval města Boston a Washington DC. Po čtyřech letech představení tohoto projektu začal systém fungovat. Tento kabel měl průměr deset palců a byl schopen poskytnout až osmdesát tisíc hlasových kanálů pro simultánní telefonní konverzace.

První optické vlákno, které bylo instalováno transkeanicky, bylo uvedeno do provozu v roce 1988, průhlednost jeho jádra byla tak dokonalá, že bylo nutné umístit pouze optické zesilovače každých čtyřicet mil. Následně bylo navázáno více spojení tohoto typu a uskutečněny rozsáhlejší zájezdy mezi městy a kontinenty.

Všechny tyto pokroky umožnily vláknové optice nadále zlepšovat její transparentnost a mohly být použity pro komunikaci na trhu, a to nejen na experimentální úrovni. Ve skutečnosti se General Telephone and Electronics 22. dubna 1977 podařilo uskutečnit první úspěšný telefonní přenos rychlostí 6 Mbit / s s využitím vláknové optiky jako přenosové linky.

Proces výroby

Právě v Bell Laboratories byly vyvinuty nezávislé metody výroby vláknové optiky. Odtud existují čtyři procesy výroby vláknové optiky

MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition)

Tato metoda byla původně vyvinuta společností Corning Glass a upravena společností Bell Laboratories pro průmyslové aplikace. Skládají se z čisté křemenné trubice, ve které se oxid křemičitý smíchá s dalšími prvky, aby se přípravek dopoval. Tato trubice se poté umístí na rotující soustruh.

Následně se pomocí vodíkového a kyslíkového hořáku přivede na teploty až 1600 stupňů Celsia. To se provádí otáčením soustruhu, zatímco se křemenná trubice zahřívá po celé délce. V tomto okamžiku se přidají aditiva, což jsou ty, které přispějí k lepšímu indexu lomu v jádru, na jednom konci trubice.

Následné vrstvy jsou také začleněny, kvůli nepřetržitému podrobování hořáku. Tato technika umožňuje syntetizovat jádro. Poté se hořák uvede na teplotu 1800 XNUMX stupňů Celsia, což je teplota, která umožňuje křemenu změknout a získat tak předlisek.

Předlisek se týká skleněné tyče nebo trubice, která se používá k vytvoření vláknové optiky. To znamená, že je to pevná trubice, která se získá po této metodě. Jeho rozměry jsou obvykle o něco více než 1 metr dlouhé a 1 centimetr v průměru.

VAD (Vax Axial Deposition)

Tato technika je založena na technice vyvinuté společností Nippon Telephone and Telegraph. Je široce používán v Japonsku ve společnostech zabývajících se výrobou vláknové optiky. Používá stejné základní materiály jako v metodě MCVD. Liší se však v tom, že bylo umístěno pouze jádro. Nyní je také umístěna podšívka

Proto je tato metoda v době dopingu o něco choulostivější, protože v jádře musí být zabudován oxid germaničitý ve větším poměru než v povlaku. Pro tuto výrobu se používá software jako základní pomocník při stanovování parametrů.

Vezmeme -li pomocnou skleněnou tyčinku nebo trubici, začíná proces předlisku. Tato pomocná trubka slouží jako její opora. Začíná to tím, že se různé materiály uspořádaným způsobem začleňují z konce válce, čímž se získá porézní předlisek, který jak roste, odděluje se od pomocné skleněné trubice.

Následně probíhá kolaps, který spočívá ve zvýšení teploty až na 1700 stupňů Celsia, aby se dosáhlo změkčení křemene. To se provádí z vnitřně dutého porézního předlisku do pevného, průhledného válce.

Porovnáme -li tuto metodu s předchozí, metoda VAD má tu výhodu, že se získají předlisky větší délky a většího průměru a také se sníží vstup energie. Jeho nevýhodou však je, že vyžaduje mnohem sofistikovanější výrobní zařízení.

OVD (Depozice vnějších par)

Tuto metodu vyvinula společnost Corning Glass Work. V tomto případě vaše surovina začíná keramickým substrátovým válcem a hořákem. Parní chloridy jsou umístěny na oheň hořáku a oheň ohřívá tyč. V tomto okamžiku se provádí syntéza předlisku. Tento postup spočívá v sušení tyče pomocí plynného chloru, aby se později proces sbalení provedl stejným způsobem jako postupy, které se budou provádět s předchozím způsobem. Takto se syntetizuje jádro a jeho plášť, čímž se získá předlisek.

Mezi výhody této metody patří to, že je možné díky optimalizaci procesu sušení vyrábět optická vlákna s velmi nízkým útlumem a dobrou kvalitou. Tato optimalizace umožňuje získat hladké profily bez důležité prstencové struktury.

PCVD (plazmatická chemická depozice par)

Tuto metodu vyvinula společnost Philips v Nizozemsku. Stejně tak se vyznačuje hladkými profily a bez rozpoznatelné prstencové struktury. Princip tohoto základu je založen na oxidaci chloridu křemičitého a chloridu germánského. Rezivěním těchto chloridů je dosaženo plazmového stavu, po kterém následuje dopingový proces interiéru.

Fáze protahování předlisku

Bez ohledu na typ použité metody je mezi všemi těmito způsoby běžné, že se provádí proces natahování předlisku. K dosažení natažení předlisku je nutné mít otevřenou trubkovou pec. Uvnitř této trouby je předlisek umístěn a vystaven teplotám až 2000 XNUMX stupňů Celsia, aby změkčil předlisek a mohl s ním manipulovat.

Při tomto způsobu se dosáhne průměru optického vlákna a je nanejvýš důležité udržovat konstantní napětí, aby se průměr po celé délce optického vlákna neměnil. Způsob, jak zajistit, aby jádro nemělo takové změny ve svém průměru, je udržovat rovnoměrné konstantní napětí. Kromě toho musí být v troubě zaručena absence konvekčních proudů.

Stejně tak je nesmírně důležité, že když předlisek opět změkne, zabrání se vstupu činidel, která mohou kontaminovat nebo vytvářet mikrotrhlinky, což by způsobilo ztrátu jeho zeslabení a dokonce zlomení v optickém vláknu.

Během tohoto procesu se do obrázku přidává také syntetický materiál, obecně jde o viskózní polymer. Význam tohoto polymeru spočívá v tom, že umožňuje natažení optického vlákna vyšší rychlostí. To vytváří kolem vlákna rovnoměrnou vrstvu bez nečistot. Nakonec je tato ochrana vysušena a vytvrzena pomocí tepelných procesů nebo chemických reakcí za použití ultrafialového záření.

Aplikace optických vláken

Vlákno má působivou všestrannost, takže jej lze použít mimo jiné v digitální komunikaci, šperkařství, senzorech, osvětlení, dekoracích. Zde jsou některé z nejběžnějších aplikací optických vláken a další.

Komunikace s optickými vlákny

Největší rozsah nebo velikost použití vláknové optiky je pro telekomunikace. Díky své flexibilitě je možné seskupit několik vodičů a vytvořit kabely z optických vláken. Vlákna, která se k tomu používají, jsou obvykle vyrobena z plastu nebo skla a někdy dokonce z obou materiálů.

Senzory z optických vláken

Senzory z optických vláken lze rozlišit mezi vnitřními a vnějšími senzory. Vnitřní senzory označují samotný obrázek jako senzor. Na druhé straně, v externích senzorech je vlákno prostředkem pro přenos signálů, které senzor vysílá do systému, který tyto signály zpracovává.

Protože v optických vláknech nedochází k cirkulaci elektrického proudu, mají oproti elektrickým senzorům výhodu. I vláknová příze je sama o sobě vynikajícím senzorem pro měření deformací, teploty, atmosférického tlaku, vlhkosti, elektrických polí, magnetických polí, plynů, vibrací a dalších.

Další aplikace vláknové optiky v aplikaci vodních mikrofonů pro detekci zemětřesení nebo vlnových aplikací generovaných sonarem. Za tímto účelem bylo k vytvoření hydrofonních systémů použito více než tisíc senzorů vyrobených z optických vláken. Tento typ systému používají hlavně ropný průmysl a obranné organizace a některé země. Stejně tak německá společnost Sennheiser vytvořila mikrofon, který pracuje s laserovým světlem a vláknovou optikou.

V tomto smyslu se v ropných vrtech používají senzory z optických vláken, které měří teplotu a atmosférický tlak. Tyto typy senzorů jsou schopny odolávat extrémnějším podmínkám ve srovnání se senzory vyrobenými z polovodičů.

V letectví existuje gyroskop vyrobený z vláknové optiky, stejně jako vodíkové mikrosenzory.

Tyto fotonické senzory vyrobené z optických vláken obecně obsahují čtyři základní části, kterými jsou:

Senzor: je převodník
Vyšetřovatel: kdo vysílá a přijímá signál přicházející z optického vlákna.
Optický kabel: je to optické vlákno
Optické vazební členy, multiplexory, zesilovače nebo přepínače: prvky, které pomáhají optickému a elektrickému systému spojit se bez ztráty signálu a jsou schopné zpracovávat různé signály z různých zdrojů.

Činnost nebo fungování tohoto systému začíná generováním optického signálu vytvářeného vyšetřovatelem, aby bylo možné od přijímače požadovat informace. Tato informace putuje optickým vláknem senzoru. Když pokračuje v měření podmínek prostředí, jako jsou plyny, atmosférický tlak, teplota a další faktory, dochází ke změnám v intenzitě světla nebo je ovlivněna jeho vlnová délka, a proto v něm dochází ke změně ...

Tato variační změna, buď ve vlnové délce, nebo v intenzitě světla, je opět vrácena optickým vláknem do vyšetřovače. Poté se odhadne procento variace těchto změn. Použitím různých algoritmů a nástrojů, jako jsou optoelektronické vazební členy, je možné převádět optické signály na elektronické signály, takže elektrické systémy na koncích mohou interpretovat informace, jako je řídicí nebo zobrazovací systém, data v reálném čase.

Podobně v závislosti na množství datového provozu, například těch, které procházejí internetovou sítí, mohou stejným způsobem existovat optické multiplexory, optické přepínače, optické zesilovače nebo různé optické vazební členy.

Podobně mohou být systémy senzorů z optických vláken klasifikovány jako bodové nebo distribuované.

Systémy snímačů optických bodů

Tento typ systému využívá distribuované senzory definované polohy v rámci senzorové sítě, které umožňují individuální monitorování parametrů. Z tohoto důvodu umožňují bodové systémy měření více parametrů současně. Na rozdíl od distribuovaných systémů může monitorování bodového systému trvat až 250 km.

Distribuované systémy optických senzorů

V tomto případě měření a detekce variací optického parametru, které dotazovač přijímá, pocházejí z dat získaných podél celého optického vlákna. To představuje výhodu, protože se jedná o zónu vláken z optických vláken, která se používá jako překladač systému. Distribuovaný optický systém může dosahovat až 120 km délky.

Osvětlení

První aplikace, které vláknová optika měla, bylo právě osvětlení prostor. Dokonce i dnes tato aplikace nadále existuje pro vláknové optiky. To je dáno skutečností, že optické vlákno umožňuje osvětlit oblasti bez vytváření tepla a bez rizika zkratů, protože optické vlákno je určeno pro přenos světelných paprsků.

Je dokonce možné, změnou frekvence, změnit barvu osvětlení. To je velmi užitečné například v případě, že je v lampě použito osvětlení, protože je možné změnit barvu, aniž byste museli lampu měnit.

Podobně je možné rozšířit osvětlovací oblasti, protože je možné umístit různá optická vlákna na více míst pomocí jediného světelného zdroje.

Více použití vláknové optiky

Používá se jako vlnovod pro světelné paprsky vyzařované lékařským nebo průmyslovým zařízením, které vyžadují osvětlovací oblasti, kde není přímá nebo snadno přístupná přímka.

Jako příklad můžeme použít poloflexibilní endoskop používaný v medicíně, který pomocí optických vláken ve spojení s čočkami dokáže vizualizovat vnitřek orgánů bez nutnosti vysoce invazivních operací. V případě průmyslových odvětví kontrolovat zařízení, jako jsou turbíny.

Ve skutečnosti se v současné době používají jako dekorativní prvky vláknová optika, jako je tomu u vánočních stromků, které mají ve svých větvích osvětlovaných stromeček optické vlákno, a je také možné měnit jejich barvu.

Dalším příkladem aplikace ve vláknové optice je aplikace v určitých budovách, které zachycují přirozené světlo ze svých střech a díky vláknové optice se toto světlo může šířit do vnitřních prostor budovy.

A konečně dnes existuje směs betonu a vláknové optiky, která má za následek průsvitný beton. Tento materiál vytvořil architekt Ron Losonczi a úžasné na tomto betonu je, že stále může mít pevnost betonu a navíc kvalitu vláknové optiky pro přenos světla.

Charakteristiky optických vláken

Optické vlákno je dielektrické přenosové vedení, které pracuje v elektromagnetickém spektru v optickém pásmu. V tomto optickém pásmu můžeme najít barvy, ale je zde také blízké infračervené pásmo a infračervené pásmo. V optických vláknech se obvykle používá část těchto frekvencí.

Každý pramen optických vláken má ve středu jádro z plastu nebo skla, tj. Oxidu křemičitého a germania. Toto jádro má vysoký index lomu a je pokryto povlakem s nižším indexem lomu. To umožňuje světlu cestovat pouze jádrem a ne unikat ven. Je běžné, že tato potahová vrstva je vyrobena z polymeru nebo plastu.

Tento rozdíl v indexech lomu, který musí existovat mezi jádrem a jeho pláštěm, je způsoben principy lomu světla. Tento princip říká, že když povrch s určitým indexem lomu hraničí s jiným povrchem s nižším indexem lomu, světlo se odráží a čím větší je rozdíl mezi těmito indexy, tím větší je úhel dopadu, takže dojde k celkovému vnitřnímu odrazu .

V optických vláknech se světlo odráží nebo se odráží uvnitř jádra a tyto úhly odrazu jsou velmi široké, takže lze prakticky předpokládat, že světlo prochází středem v přímé linii, což mu umožňuje cestovat na velké vzdálenosti bez vyblednutí.

Výkon optických vláken

Zákony optické geometrie jsou ty, které stanoví provoz a základní principy činnosti optického vlákna. Optické vlákno je regulováno hlavně zákonem lomu a má jít o princip úplného vnitřního odrazu.

Světelné paprsky jsou přenášeny jádrem optického vlákna, uvedl jsem rozdíl v indexech lomu, tento paprsek nemůže projít pláštěm, ale ve skutečnosti se na něm odráží a pokračuje v šíření jádrem.

Dále si představíme výhody a nevýhody technologie optických vláken.

Výhoda

Má velmi velkou šířku pásma, což umožňuje velmi vysoké přenosové rychlosti
Je to minimalistická technologie, to znamená, že zabírá velmi málo místa.
Je lehký, protože váží jen několik gramů na kilometr. Na rozdíl od elektrického kabelu, který může dokonce vážit 9krát více než optická vlákna.
Je zcela imunní vůči elektromagnetickému znečištění. Má tedy kvalitu přenosu lepší než konvenční linky, protože není narušena například vnějšími zkraty nebo elektrickými bouřkami.
Právě proto, že je odolný vůči rušení, zaručuje vláknová optika vysokou úroveň zabezpečení informací. Důvodem je to, že jediný způsob, jak se dostat dovnitř přenosového systému z optických vláken, je jeho oslabením a dokonce přerušením, aby byl snadno zjistitelný.
Nevytváří rušení jiných systémů.
Není ovlivněn parazitními signály, takže v systémech, jako je metro, kde existují systémy, které mohou snadno narušit komunikaci, se alternativou par excellence stává vláknová optika.
Jeho útlum je ve srovnání s konvenčními kabely výrazně malý, takže je možné cestovat na dlouhé vzdálenosti, aniž by bylo nutné zahrnout aktivní prvky, jako jsou zesilovače pro udržení signálu.
V závislosti na materiálech, ze kterých jsou plášť a kapuce vyráběny, může mít optické vlákno dobrou mechanickou odolnost.
Je odolný proti korozi.
Má systém nazvaný optická reflektrometrie, který vám umožní snadno detekovat slabiny nebo řezání vláken podél trasy.

Nevýhody

Protože uvádíme všechny výhody vláknové optiky, přistoupíme k představení nevýhod této technologie ve srovnání s jinými přenosovými linkami.

Vysoká křehkost vláken.
Vyžaduje dražší vysílací a přijímací zařízení.
Spoje vyrobené z vláknové optiky jsou složitější, zejména v terénu, takže opravy jsou obtížnější.
Protože nemůže přenášet elektřinu, není přímo kompatibilní s koncovými systémy, které jsou obecně elektronické.
Nemůže přenášet velmi vysoké síly.
Nemůže ukládat informace opticky.
Je ovlivněna vysokými nebo nízkými teplotami, takže plášť a povlak musí být materiály odolné vůči teplotám.
Vibrace mohou správně ovlivnit přenos dat.

Typy optických vláken

V jádru optického vlákna existují různé cesty, kterými může světelný paprsek sledovat. Každá z těchto cest se nazývá režim šíření. Optická vlákna lze klasifikovat jako multimódová nebo singlemódová.

Multimode vlákno

Multimódové vlákno označuje vlákno, ve kterém může světlo cestovat více než jednou cestou nebo režimem. Jeden pramen multimode vlákna může mít až 1000 režimů šíření světelných paprsků. To znamená, že světelné paprsky nepřicházejí současně. Tento typ vlákna se obecně používá na krátké vzdálenosti, přibližně na vzdálenosti menší než 2 kilometry.

Index lomu jádra vícevidového vlákna je o něco vyšší než index lomu opláštění. Kromě toho je tloušťka jádra víceimódového vlákna větší než u jednovidového vlákna, což umožňuje snadnější připojení, protože nevyžaduje tak přesnou přesnost.

Multimode vlákno lze zase rozdělit do dvou forem v závislosti na typu indexu lomu jeho jádra, kterými jsou:

Krokový index lomu : V tomto případě je index lomu konstantní po celé délce jádra, což má za následek vysokou modální disperzi.

Stupňovitý index lomu : V tomto případě je jádro vyrobeno z různých materiálů, takže index lomu není konstantní po celé délce vlákna, a proto má menší modální disperzi.

Podobně norma, která je stanovena v ISO 11801, udává klasifikaci vícerežimového optického vlákna podle šířky pásma a použitého světelného zdroje, tedy zda je to multimode na laseru nebo multimode na led osvětlení.

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

Jednovidové vlákno

Jak jsme vysvětlili dříve, termín režim se používá k označení počtu trajektorií, které mohou mít světelné paprsky. V jednovidovém vlákně existuje pouze jeden režim, kterým může světlo procházet. To pak znamená, že průměr jádra je menší. Podobně světlo teoreticky cestuje středem vlákna na rozdíl od multimódu, který se odráží od stěn jádra. Tento typ vlákna se používá hlavně pro dálkové trasy.

Kabel volné konstrukce

Je také možné klasifikovat optické vlákno podle jeho designu a podle této klasifikace existují také dva typy optických vláken.

Tento typ vlákna lze aplikovat venku i uvnitř a skládá se z několika pramenů vláken, které jsou rozděleny do skupin, které jsou zavedeny do trubek, které obklopují centrální výztuž, a ty jsou zase pokryty ochranným pláštěm.

Pojem volná struktura pochází ze skutečnosti, že vlákna z optických vláken jsou volně uvnitř trubek, kterými jsou vedeny. Tato trubice může být dutá nebo mít uvnitř hydrofobní materiál, takže slouží jako ochrana optického vlákna před vlhkostí.

Navíc musela být volná, umožnila izolovat optické vlákno od vnějších mechanických sil, které na kabel působí.

Středová vzpěra je obecně flexibilní a poskytuje kabelu pevnost. Může být vyroben z kovu nebo dielektrického materiálu.

Pevný kabel konstrukce

Tento kabel má hlavně aplikace do interiéru budov, protože je flexibilnější a umožňuje menší poloměry ohybu než kabely volné konstrukce.

Tento kabel se skládá ze spojení několika vláken z optických vláken, která mají jednotlivě plášť a plášť. Tato vlákna obklopují centrální část a celá tato sada je zase chráněna vnější vrstvou. Jeho název pochází ze skutečnosti, že všechna vlákna jsou velmi těsná, což poskytuje dobrou fyzickou podporu.

Komponenty optických vláken

V komunikačním systému z optických vláken existují některé součásti, které jsou nezbytné pro úspěšný přenos. Mezi tyto komponenty patří mimo jiné optické vysílače, optické detektory, konektory nebo konektory z optických vláken.

Optické vysílače

Jedná se o prvky zodpovědné za transformaci informací nebo dat pocházejících z elektronického zdroje na optická data nebo světelné paprsky. Aby toho bylo dosaženo, vysílač používá k excitaci elektrony na určité frekvenci v materiálech, jako je křemík, často generující paprsky světla, nazývané fotony, ve formě energie. Fotony jsou elementární kvantová částice světla. Vysílač má interně modulátor, který plní funkci transformace elektronické energie na energii optickou.

Paprskové zářiče

V optických vysílačích existují dva typy vysílačů, které vyzařují optické signály, kterými jsou:

LED diody.

Je to dioda, která vyzařuje světlo, nebo světlo emitující dioda. Tento typ světelného vysílače se používá hlavně v multimodových vláknech kvůli jeho snadnému použití a životnosti. Ačkoli je důležité si uvědomit, že tento typ světla není schopen cestovat na dlouhé vzdálenosti, používá se proto na krátké vzdálenosti, protože plní funkci a snižují náklady.

Lasery

Jedná se o zesílené stimulované spontánní záření světla. Vyzařuje vysoce koherentní světlo a k vyzařování světla používá polovodiče. laserové světlo může být použito v multimodových vláknech a v jednovidových vláknech, ačkoli se obecně používají pouze v jednovidových vláknech, protože jejich obvody jsou složitější, a proto dražší. I když je životnost laseru dlouhá, je obvykle pod průměrem LED diod.

Elektrické měniče proudu

U přenosů vláken z optických vláken je nutné mít prvek, který detekuje přítomnost fotonů. Obvykle je to fotodioda, která je zodpovědná za převod optických signálů na elektronické. Dělá to tak, že převádí přítomnost nebo nepřítomnost světla na signály s maximy a minimy nebo jedničkami a nulami.

A také se používají pro reverzní proces, to znamená pro převod elektrických signálů na optické signály. I když je možné přeměnit světlo na elektrické signály, které vyzařují určitý výkon, nestačí k napájení koncových zařízení. Tato koncová zařízení jsou obvykle elektrická, takže je téměř vždy vyžadován alternativní zdroj energie.

Jak jsme již zmínili, tyto optoelektrické měniče se obvykle skládají z fotodiody nebo polovodiče. Aby byla zaručena správná funkce těchto polovodičů, musí existovat určité podmínky, kterými jsou:

Když není světlo, zpětný proud nesmí být příliš vysoký, aby bylo možné detekovat velmi slabé optické signály.
Aby bylo možné zajistit rychlost odezvy, musí mít velkou šířku pásma.
Hladiny hluku generované těmito polovodiči by měly být minimální.

Na druhé straně existují dva typy detektorů, fotodiody PIN a lavinové fotodiody APD.

Detektory PIN

Tento typ detektoru se skládá z polovodiče složeného ze tří vrstev, přičemž dvě vnější vrstvy jsou jedna typu P a jedna typu N a ta uprostřed je vnitřní polovodič. Odtud pochází název PIN. Tento vnitřní materiál je v praxi obvykle umístěn jako prodloužení materiálu P nebo materiálu N.

APD detektory

Jedná se o lavinové polovodiče. Tyto fotodiody, když je na ni aplikováno zpětné napětí, generují proudový zisk. Činnost těchto polovodičových lavinových detektorů spočívá v pohybu elektronu a ten se setká s atomem, aby mohl uvolnit další elektron. Důvodem, proč se používají lavinové polovodiče, je to, že tento vysílaný elektron je nezbytný pro zvládnutí dostatečného množství energie.

Detektory APD lze rozdělit do tří typů podle materiálu, ze kterého je vyroben:

Silikonové detektory

Tyto typy detektorů mají vysoký výkon a generují nízkou hladinu hluku. Napájení tohoto typu detektorů se pohybuje v rozmezí 200 V až 300 V.

Germániové detektory

Obecně pracuje s vlnovými délkami v rozmezí 1000 1300 a XNUMX XNUMX nm, i když o něco nižší výkon.

Detektory další materiály

Tyto detektory se skládají z materiálů nebo chemikálií, které jsou umístěny ve skupinách III a V periodické tabulky.

Druhy leštění optických vláken

Typy leštění budou záviset na konektorech, které jsou umístěny na koncích optického vlákna, lze je klasifikovat podle typu leštění. Tento typ leštění se bude lišit podle způsobu připojení.

Ploché : toto leštění zanechává konce vlákna hladké a kolmé k jeho ose, tj. zcela ploché.

PC (fyzický kontakt) : Vlákna jsou zakončena konvexně, čímž se jádra obou vláken dostávají do kontaktu.

SPC (Super PC) : Je podobný PSP, hrany jsou mírně zapilované, takže se získá trojúhelníkový tvar bez špičky uprostřed, ale zůstává plochý.

UPC (Ultra PC): Je to stejné jako SPC, ale okraje se dále nazývají, takže pouze střed vlákna je plochá část.

Vylepšené UPC: Jedná se o propracovanější verzi než předchozí, takže kontakt musí být extrémně přesný.

APC (Angled PC): Tento typ leštění spočívá ve vytvoření profilu s určitým úhlem. Tento úhel umožňuje přesnější fyzický kontakt mezi jádry obou částí.

Konektory z optických vláken

Konektory jsou komponenty, které umožňují připojení optických kabelů k koncovým zařízením. Toto koncové zařízení má porty pro počítačovou komunikaci pro připojení optických vláken. V závislosti na typu portu se k připojení vlákna používá specifický typ konektoru. Funguje to podobně jako u běžných kabelů; například koaxiální kabel má různé typy konektorů, z nichž každý má specifickou funkci.

Stručně řečeno, typy konektorů pro optické vlákna jsou:

FC
FDDI
LC a MT-pole
SC a SC-Duplex
ST nebo BFOC

Konektory, které se běžně používají v optických vláknech, konkrétně pro lokální sítě, jsou konektory ST, LC, FC a SC.

Dráty z optických vláken

Kabel z optických vláken se skládá ze skupiny několika optických vláken, kterými jsou vidět různé signály. Každé vlákno může odesílat velké množství dat z různých zdrojů, takže optický kabel může odesílat informace z různých služeb současně.

Kabely z optických vláken jsou nejschůdnější alternativou pro výměnu koaxiálních kabelů v telekomunikačním a elektronickém průmyslu. I kabel s 8 optickými vlákny je stále podstatně menší než běžné kabely. Kabel z optických vláken má schopnost odesílat informace ekvivalentní informacím zasílaným 60 měděnými kabely o 1623 párech nebo 4 koaxiálními kabely o 8 trubkách. Vláknová optika navíc může odesílat informace na větší vzdálenosti, aniž by bylo nutné umístit tolik zesilovačů nebo zesilovačů, jako by tomu bylo v případě použití měděných kabelů.

Je také důležité zdůraznit rozdíl v hmotnosti, který existuje mezi optickým kabelem a měděným kabelem. Například 8vláknový optický kabel může vážit pouhých 30 kg na kilometr, zatímco koaxiální kabel může vážit až 45 kg na kilometr. A podobně, vláknová optika umožňuje jeden běh od 2 do 4 kilometrů od sebe. V případě koaxiálního kabelu umožňuje pouze běhy 250 až 300 metrů.

Je však také pravda, že optické vlákno vyžaduje dodatečný povlak a další prvky, které zajišťují vyztužení při jeho instalaci. To se provádí proto, aby nebyla linka ohrožena, a v budoucnu může dojít k prasknutí kvůli její křehkosti.

Vlastnosti kabelu

Tyto kabely z optických vláken mají různé funkce. Na prvním místě můžeme zmínit, že funguje jako prvek, který chrání vnitřní optická vlákna tak, aby neutrpěla poškození nebo přetržení, ke kterým může dojít v době instalace kabelu nebo během jeho životnosti, což je obecně 20 let ...

Za druhé, kabely z optických vláken poskytují mechanickou tuhost vnitřnímu optickému vláknu, takže odolává torzním podmínkám tahové komprese a faktorům prostředí, kterým může být vystaven. Proto jsou kromě kabelu zabudovány i další prvky pro posílení a izolaci optického vlákna od těchto vnějších činidel a sil, kterým je vystaveno.

Tyto kabely mohou mít podzemní, podmořskou nebo zaoceánskou nebo leteckou instalaci. Jedním z nejdůležitějších bodů systému s kabely z optických vláken je v době instalace, a proto se používají určité prvky k ochraně vlákna před poškozením.

Konstrukce a prvky kabelů z optických vláken

Role, kterou bude hrát optický kabel, bude určovat jeho strukturu. I když je lze použít pro různé funkce, všechny kabely z optických vláken mají mnoho společných prvků, kterými jsou sekundární povlak, vnitřní vlákna, prvky, které přispívají k vyztužení a struktuře kabelu, plášť, který seskupuje všechny vláknité příze a materiály izolující vlhkost. Sekundární povlaky lze rozdělit do tří typů:

Přiléhavá vložka

Tato vložka je obecně pevná prstencová korunka, která je vyrobena z nylonu nebo polyesteru, která pokrývá primární vložku. Tento sekundární povlak proto zvyšuje konečný průměr optického vlákna. Funkcí tohoto povlaku je poskytnout ochranu proti mikrobendům, které mohou existovat v optickém vlákně. I když tento povlak chrání před těmito ohyby, je důležité být při instalaci optického vlákna ostražití, protože k nim může v době instalace stále dojít.

Dutá volná vložka

Tato vložka má nadměrný prostor, který se skládá z duté trubky, která je vyrobena z kovu a kombinována s plastem. Díky tomu je tato trubka tvrdým materiálem, ale zároveň pružná. Účelem výroby nadměrného pláště je chránit optické vlákno před vibracemi, teplotami a mechanickými silami.

Volná podšívka s polstrováním

Jedná se o stejný povlak, jak je uvedeno výše, ale uvnitř je zaveden materiál schopný izolační vlhkosti. Zavedením hydrofobního materiálu dovnitř zabrání vodě dosáhnout optického vlákna. Kromě toho, že poskytuje ochranu proti vibracím a dalším vlivům prostředí, je také schopen odolat určitým teplotám. Je běžné, že se používají materiály odvozené z ropy nebo silikonu.

Strukturální prvky

Tyto prvky jsou strukturami, které slouží jako centrální vodítko pro cestu, kterou musí optické vlákno sledovat. Optické vlákno je buď rozloženo podél této struktury, nebo je kolem ní spleteno. Tyto struktury mají obecně kanály nebo drážky, které slouží jako další vodítko pro optické vlákno.

Výztužné prvky

Jak naznačuje jejich název, jejich úkolem je poskytnout dodatečné vyztužení kabelu z optických vláken, aby se pokud možno izolovaly tahové síly, kterým mohou být vlákna vystavena, a kromě toho nedochází k významnému prodloužení, které by mohlo způsobit praskne. Kromě ochrany pro prodloužení také chrání kabely z optických vláken před zalomením a vibracemi. Nejběžnějšími materiály používanými pro výztužné konstrukce jsou kevlarové sklolamináty a ocel, protože jsou pružnými materiály, ale mají také pevnost.

Případ

Všechny kabely z optických vláken mají plášť, který je běžně vyroben z plastu. Tento plášť je vnějším obalem kabelu z optických vláken a jeho funkcí je poskytovat jádru ochranu před vnějšími činiteli, silami a jevy, jako je mimo jiné vlhkost, teplota, vibrace.

Materiály, z nichž se naše kryty skládají, se budou lišit podle jejich instalace a použití, například optické kabely, které jsou mezioceánské, musí poskytovat ochranu před vlhkostí, atmosférickým tlakem a dokonce i před kousnutím žraloka. Pokud se jedná o optický kabel, který bude instalován vzdušně, musí plášť chránit jádro před vibracemi a zauzlováním způsobenými větrem a také před teplotami a vlhkostí. Nebo pokud bude jeho instalace nakonec pod zemí, pak musí být kryt trochu těžší, aby odolal otřesům a tlakům daným například automobilovou dopravou.

Techniky spojování

Je běžné, že ve velmi velkých bězích, až do více než 120 kilometrů, je nutné vytvořit spoje mezi vlákny, protože sotva existuje souvislé vlákno, které má tuto délku. A dokonce i v případě rozbití je nutné provést tento typ opravy.

Různé typy spojů, které existují, jsou následující:

Mechanický spoj

Tento typ spoje se skládá z druhu objímky, do které jsou zavedena dvě vlákna, a mechanického kroucení, které spojuje obě jádra. Tyto spoje se obecně používají dočasně nebo tam, kde je fúzní spojování považováno za zbytečné. Ztráty související s touto dobou spojování jsou řádově 0,5 dB.

Spojování lepidly

V tomto případě se aplikuje speciální transparentní lepidlo, které umožňuje spojení obou konců vlákna a tato unie je chráněna nějakým typem vnější výztuže. Má ztráty 0.2 dB, ale obvykle není příliš spolehlivý, protože lepidlo může mít tendenci se znovu odlupovat.

Fúzní spojování

Tam, kde se provádí jemnější a přesnější práce, se používá nástroj zvaný fusion splicer. Při této práci musí obsluha předem připravit vlákno před zavedením konců do tohoto svářečky. Tento nástroj má schopnost vizualizovat, zda konce mají jakékoli kontaminující činidlo nebo je vyžadováno jemnější leštění, nebo zda by mělo být lepší vyrovnání mezi vlákny. Pokud jsou splněny všechny tyto požadavky, pokračuje se v zahřívání pouze této oblasti, tavením vlákna a spojováním jeho jader. Ztráty tohoto spoje jsou 0.02 dB.

Útlum v optických kabelech

Pojem útlum znamená ztráty výkonu, ke kterým dochází v přenosovém vedení. Jeho měrnou jednotkou je decibel (dB). U optických vláken existují různé důvody, proč v kabelu dochází k útlumu. Existují dva typy ztrát, kterými jsou vnitřní ztráta nebo ztráta a vnější ztráta.

Vnitřní útlumy jsou ty, které jsou generovány chemickým složením a dalšími faktory jeho výroby. To znamená, že tyto příčiny jsou součástí samotného složení křemíku a germania a procesů výroby nití. Bez ohledu na to, jak moc se mohou procesy nadále zlepšovat, nebude možné dosáhnout vláknové příze bez útlumu.

Na druhé straně jsou vnějšími útlumy ty, které jsou generovány vnějšími faktory, jako jsou nečistoty, špatná spojení, nesprávné leštění jejich profilů, spoje, mimo jiné. Tento útlum je nebo ztráty lze klasifikovat podle pořadí následovně:

Absorpční ztráty

K tomuto typu útlumu dochází, když je ve vlákně přítomnost nečistot. Tyto nečistoty absorbují nebo přerušují průchod světla. Tato absorpce obvykle přeměňuje světlo na tepelnou energii a generuje ztráty od 1 do 1000 XNUMX dB / km.

Ztráta Rayleigha

Při výrobě optického vlákna nastává okamžik jeho ochlazení, že vlákno není v kapalném a pevném stavu, a je možné, že při jeho natahování dochází k nesprávné aplikaci napětí, což může generovat mikroskopické nerovnosti. Tyto nepravidelnosti způsobují difrakci světelných paprsků, když jimi procházejí.

Disperze

K disperzi dochází, když dochází ke změnám indexu lomu, a proto se světlo láme jiným způsobem, než se očekávalo, k tomu dochází v důsledku mikrotrhlin uvnitř vlákna, znečišťujících látek nebo vnitřních důvodů vlákna.

Intermodální disperze

Tento typ disperze nastává, když existuje rozdíl v době šíření světla, když procházejí různými cestami v jádru vlákna. Může být také znám pod názvem modální disperze. Tento typ disperze se vyskytuje pouze u multimodových vláken.

Chromatická disperze materiálu: to je výsledek různých vlnových délek světla, které se šíří různými rychlostmi daným médiem.

Chromatická disperze vlnovodu: Je to funkce šířky pásma informačního signálu a konfigurace průvodce je obecně menší než předchozí disperze, a proto ji lze zanedbávat.

Radiační ztráty

Tyto ztráty jsou generovány zalomením nebo ohyby kabelu z optických vláken. K tomu obvykle dochází v době instalace nebo když dojde k ohybům v dráze, kterou optické vlákno prochází.

Spojovací ztráty

Při spojování nebo v koncových bodech, kde jsou vyžadovány konektory, bude vždy existovat útlum. Tyto útlumy jsou obvykle nízké, ale nejsou zanedbatelné. Jako když dojde k nesprávnému zarovnání mezi jádry, musí to být opraveno, aby se zabránilo návratu vln.

Pracovní okna s optickými vlákny

Tato pracovní okna nám umožňují využít část infračerveného světelného pásma elektromagnetického spektra. V tomto případě se jedná o okna, ve kterých jsou vlnové délky v řádu nanometrů. Při různých příležitostech se ukázalo, že při provozu v těchto pracovních oknech dochází k menšímu útlumu. Konkrétně se jedná o tři okna:

1. pracovní okno: vlnová délka je řádově devět set osmdesát nanometrů.
2. pracovní okno: v tomto případě je vlnová délka XNUMX XNUMX nanometrů.
3. pracovní okno: vlnová délka je řádově tisíc pět set padesát nanometrů. Toto poslední okno je rozděleno na pásmo S, pásmo C a pásmo L.

Připojení optických vláken

V síťovém systému existují dvě formy připojení pomocí optických vláken. Tyto topologie jsou sítě typu point-to-point a point-to-multipoint.

Sítě typu point-to-point jsou ty, kde je uzel generován ze zdroje informací přímo společnostem, domácnostem nebo uživatelům, kteří službu vyžadují. Jinými slovy, v síti mezi uživatelem a službou není žádný zprostředkovatel ani jiný uzel.

Sítě typu point-to-multipoint jsou ty, které vyžadují rozdělovač nebo optické oddělovače, podobné sítím používaným pro televizi, které nám umožňují připojit různé televize, i když kabelová společnost dodává pouze koaxiální kabel. Poté z emitoru vychází optické vlákno, které rozděluje signál optickými rozbočovači mezi dva, čtyři, šest a až osm uživatelů. Ve velmi širokých sítích je jedna z těchto osmi divizí považována za začlenění dalšího optického rozbočovače do sítě, který může napájet dalších 8 uživatelů. Tyto divize však mají limit a vyžadují na své cestě zesilovače.

Optické zesilovače

Stále se skládají z optických vláken, ale ve výrobním procesu jsou dopovány různými chemickými složkami, zejména vzácnými zeminami. Jedním z nejpoužívanějších zesilovačů s optickými vlákny je erbiový doping.

Tento zesilovač se běžně používá jako zkratka EDFA pro svou zkratku v angličtině. Tento zesilovač pracuje ve třetím pracovním okně, konkrétně v pásmu C a pásmu L. Může však pracovat i v pásmu S, ale vyžaduje další prostředky nebo další chemické složky.

Zisk, který poskytuje optickému signálu, může být od patnácti do čtyřiceti decibelů. Obvykle se skládá z optického vlákna uloženého v obdélníkovém pouzdru a může mít deset až šedesát metrů délky dopovaného vlákna.

Shrnutí

Vláknová optika je přenosové médium, které odesílá data paprsky světla. Principy, na nichž je založeno optické vlákno, jsou ve zákonech optické geometrie, zejména v zákonu lomu.

Na jeho počátcích byly prováděny různé studie, které se navzájem doplňovaly, dokud nebylo možné vyvinout dnes známé optické vlákno. V těchto studiích bylo pozorováno, že transparentnost vlákna nebo jádrového vlákna je nezbytná pro snížení útlumu a dosažení minimálních ztrát, které jsou dnes 0.02 dB / Km.

Běžně vyráběnými součástmi optických vláken jsou oxid křemičitý a germanium. Obkladové součásti, které pokrývají jádro, jsou obecně nějaký druh plastu. Poté přichází plášť, který poskytuje mechanickou tuhost, kterou lze vyrobit z nylonu nebo kevlaru, a nakonec plastový plášť, který chrání celý kabel a izoluje vlákna od vnějších činidel.

Existují různé výrobní metody, které jsou:

MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition)
VAD (Vax Axial Deposition)
OVD (Depozice vnějších par)
PCVD (plazmatická chemická depozice par)

Bez ohledu na typ použité metody je mezi všemi těmito způsoby běžné, že se provádí proces natahování předlisku.

Aplikace optických vláken jsou rozmanité. V oblasti komunikace se staly jedním z prostředků nebo přenosových linek par excellence díky jejich velké šířce pásma a přenosové rychlosti, které může dosáhnout, a spolehlivosti nebo zabezpečení informací, které tento systém poskytuje. V senzorech, které umožňují detekovat podmínky nebo parametry, jako jsou: teplota, vlhkost, atmosférický tlak, a dokonce i pro sonarové systémy.

Používá se také k osvětlení, jako je flexibilní endoskop, který používá vláknovou optiku jako prostředek pro vedení světla za účelem osvětlení orgánů a je schopen provádět méně invazivní nebo přesnější operace pohodlnějším způsobem. Stejně tak pro dekorativní efekty, jako jsou vánoční stromky.

Barvy, které optické vlákno zobrazuje nebo odráží, je možné změnit změnou vlnové délky nebo frekvence, která jím prochází.

Některé z nejdůležitějších výhod optických vláken a jejich použití jsou šířka pásma, přenosová rychlost, které mohou data dosáhnout, elektromagnetická imunita, snížení obsazeného prostoru a hmotnosti a vysoká informační bezpečnost.

Ačkoli je to na druhou stranu pokročilejší technologie, a proto dražší, instalace a údržba jsou složitější než konvenční systémy, jsou extrémně křehké a málo tolerantní k teplotám, vlhkosti, vibracím a prodloužení.

Existují dva typy optiky podle množství šumu nebo režimů, které mohou přenášet.

Multimode vlákna jsou ta, která mohou vysílat různé vlnové délky současně prostřednictvím různých režimů, odtud jejich název. Ve srovnání s jednovidovými vlákny mají vícevidová vlákna větší jádro a index lomu mezi jádrem a pláštěm se liší, ale jen mírně. Vlny tedy cestují v jádru, které se odráží od stěn jádra. Používají se pro trasy nebo sítě na krátké vzdálenosti. Obvykle je identifikován, protože vnější plášť je obvykle oranžový.

Jednovidová vlákna jsou ta, která mají pouze jednu přenosovou cestu a jejich jádro je ve srovnání s vícerežimovými vlákny menší. Způsob přenosu je obvykle středová osa jádra, protože se odráží ve velmi velkých úhlech. Obvykle se liší od multimode, protože používají žlutý vnější plášť.

Nyní podle jeho designu existují také dva typy. Volně strukturovaná optická vlákna jsou ta, ve kterých jsou vlákna z optických vláken volně uvnitř trubek, kterými jsou vedena. Tato trubice může být dutá nebo mít uvnitř hydrofobní materiál, takže slouží jako ochrana optického vlákna před vlhkostí.

Naproti tomu kabely pevné struktury sestávají ze spojení několika vláken z optických vláken, která jsou jednotlivě pokryta pláštěm a pláštěm. Tato vlákna obklopují centrální část a celá tato sada je zase chráněna vnější vrstvou.

V komunikačním systému vyrobeném vláknovou optikou existují některé součásti, které jsou nezbytné pro úspěšný přenos. Mezi tyto komponenty patří optické vysílače, jako jsou LED diody nebo lasery, optoelektrické převaděče, které jsou zodpovědné za transformaci elektrických signálů na optické, které mají být odeslány vláknem, a později za účelem opětovného převodu přijímaných optických signálů na elektrické ...

Existují také optické detektory, které jsou:

PIN
APD
Křemík
Germanium
Ostatní materiály

Typy leštění budou záviset na konektorech, které jsou umístěny na koncích optického vlákna, lze je klasifikovat podle typu leštění.

Plano
PC (fyzický kontakt)
SPC (SuperPC)
CPU (UltraPC)
Vylepšené UPC
APC (úhlové PC)

Konektory jsou prvky, které umožňují připojení optického vlákna k koncovému zařízení. Konektory, které se běžně používají v optických vláknech, konkrétně pro místní sítě, jsou konektory ST, LC, FC a SC.

Kabely z optických vláken jsou nejschůdnější alternativou pro výměnu koaxiálních kabelů v telekomunikačním průmyslu a elektronickém průmyslu. I kabel s 8 optickými vlákny je stále podstatně menší než běžné kabely. Kabel z optických vláken má schopnost odesílat informace ekvivalentní informacím zasílaným 60 měděnými kabely o 1623 párech nebo 4 koaxiálními kabely o 8 trubkách.

Mechanický spoj: tento typ spoje se skládá z druhu objímky, do které jsou zavedena dvě vlákna, a mechanického kroucení, které spojuje obě jádra. Ztráty související s touto dobou spojování jsou řádově 0,5 dB.

Spojování pomocí lepidel: v tomto případě se aplikuje speciální transparentní lepidlo, které umožňuje spojení obou konců vlákna a tento spoj je chráněn nějakým typem vnější výztuže. Má ztráty 0.2 dB, ale obvykle není příliš spolehlivý, protože lepidlo může mít tendenci se znovu odlupovat.

Fúzní spojování: Svářeč má schopnost vizualizovat, zda konce obsahují jakékoli kontaminující činidlo nebo je -li požadováno jemnější leštění, nebo zda by mělo být mezi vlákny lepší vyrovnání. Poté pokračuje v zahřívání pouze této oblasti, tání vlákna a tím spojování jeho jader. Ztráty tohoto spoje jsou 0.02 dB.

Role, kterou bude hrát optický kabel, bude určovat jeho strukturu. I když je lze použít pro různé funkce, všechny kabely z optických vláken mají mnoho společných prvků, kterými jsou sekundární opláštění, vnitřní vlákna, prvky, které přispívají k vyztužení a struktuře kabelu, plášť, který se seskupuje všechny vláknité příze a materiály izolující vlhkost.

Existují prvky, které poskytují oporu ve struktuře a vyztužení kabelu z optických vláken. Strukturální prvky, které slouží jako centrální vodítko pro cestu, kterou musí optické vlákno sledovat. Optické vlákno je buď rozloženo podél této struktury, nebo je kolem ní spleteno. Tyto struktury mají obecně kanály nebo drážky, které slouží jako další vodítko pro optické vlákno.

Výztužné prvky zajišťují dodatečné vyztužení kabelu z optických vláken, aby byl izolován od tahových sil, kterým může být vystaven, a kromě toho nedochází k významnému prodloužení, které by mohlo generovat prasknutí v jádrech.

U vnějších útlumů existuje několik příčin, které jsou:

Absorpční ztráty
Ztráta Rayleigha
Disperze
Radiační ztráty
Spojovací ztráty

Závěry

Optické vlákno je přenosové vedení, které dnes umožnilo vyšší rychlost a efektivitu přenosu dat. Přestože jde o technologii, která musí urazit dlouhou cestu, aby mohla nahradit konvenční systémy, stále je někdy tou nejlepší volbou pro komunikaci.

Vláknová optika je však ve srovnání s konvenčními systémy nákladným typem technologie, protože vyžaduje vybavení a optické nástroje, které bývají dražší. Aby bylo možné pracovat s vláknovou optikou, vyžaduje také odpovídající školení. Kromě toho je jeho instalace obvykle velmi choulostivý proces a přítomnost zlomů ve vlákně by mohla způsobit značné ztráty, pokud nebude včas ošetřeno. Kromě toho je ještě třeba vyvinout určité vybavení, aby technologie a systém byly zcela optické, protože například stále neexistují žádné optické paměti.

Je běžné, že sítě optických vláken mají záložní systémy, jako je prsten nebo dvojitý prsten, což umožňuje, aby v případě těchto incidentů mohly informace cestovat jiným směrem, aby se zabránilo přerušení služby na dlouhou dobu, zatímco situace je vyřešena.

Systémy s optickými vlákny jsou velmi spolehlivé, protože je prakticky nemožné narušit síť bez detekce nebo bez přerušení přenosu dat. Proto je běžné vidět optická vlákna instalovaná pod vodou mezi spojeneckými zeměmi, kde přenášejí citlivé a tajné informace.

Co odlišuje vláknovou optiku od ostatních médií v datové rychlosti a přenosové kapacitě. Kromě toho zaručuje minimální ztrátu informací díky tomu, že má ve svém hlavním prvku velmi malý útlum, takže není nutné do systému instalovat tolik zařízení pro obnovu a zesílení. Protože informace cestují rychlostí světla, bylo možné pozorovat značnou migraci velkých společností na tento typ technologie.