Τι είναι το καλώδιο οπτικών ινών

Τα καλώδια οπτικών ινών χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα για τη μετάδοση δεδομένων. Σε ορισμένους τομείς της πληροφορικής, έχουν αντικαταστήσει πλήρως τις παραδοσιακές γραμμές επικοινωνίας που βασίζονται σε μεταλλικούς αγωγούς. Οι οπτικές γραμμές είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικές όταν πρέπει να μεταδοθούν μεγάλες ποσότητες δεδομένων σε μεγάλες αποστάσεις.

Η φυσική βάση των οπτικών ινών

Οι φυσικές αρχές της λειτουργίας των οπτικών ινών βασίζονται στην αρχή της ολικής ανάκλασης. Αν πάρουμε δύο μέσα με διαφορετικούς δείκτες διάθλασης n₁ και ν₂, και n₂<n₁ (για παράδειγμα, αέρας και γυαλί ή γυαλί και διαφανές πλαστικό) και αφήστε μια δέσμη φωτός σε γωνία α ως προς τη διεπαφή, τότε θα συμβούν δύο γεγονότα.

Μια δέσμη (που υποδεικνύεται με κόκκινο χρώμα στο σχήμα), που εκτοξεύεται από πάνω αριστερά (κατά μήκος του βέλους), θα διαθλαστεί μερικώς και θα περάσει από ένα μέσο με δείκτη διάθλασης n₂ γωνία α₁<α - αυτό το τμήμα της δέσμης υποδεικνύεται με μια διακεκομμένη γραμμή.Το άλλο τμήμα της δέσμης θα ανακλάται από τη διεπαφή στην ίδια γωνία. Εάν η δέσμη εκτοξευθεί σε μικρότερη γωνία β (η πράσινη δέσμη στο σχήμα), τότε θα συμβεί το ίδιο - μερική ανάκλαση και μερική διάθλαση σε γωνία β₁.

Εάν η γωνία πρόσπτωσης α μειωθεί περαιτέρω (μπλε δέσμη στο σχήμα), τότε το διαθλασμένο τμήμα της δέσμης μπορεί να «γλιστρήσει» σχεδόν παράλληλα με τη διεπαφή του μέσου (μπλε διακεκομμένη γραμμή). Μια περαιτέρω μείωση της γωνίας πρόσπτωσης (μια πράσινη δέσμη που προσπίπτει στη γωνία β) θα προκαλέσει ένα ποιοτικό άλμα - το διαθλασμένο τμήμα θα απουσιάζει. Η δέσμη θα ανακλάται πλήρως από τη διεπαφή μεταξύ των δύο μέσων. Αυτή η γωνία ονομάζεται γωνία ολικής ανάκλασης και το ίδιο το φαινόμενο ονομάζεται ολική ανάκλαση. Το ίδιο θα παρατηρηθεί και με περαιτέρω μείωση της γωνίας πρόσπτωσης.

Συσκευή οπτικών ινών

Η οπτική ίνα βασίζεται σε αυτήν την αρχή. Αποτελείται από δύο ομοαξονικά στρώματα με διαφορετική οπτική πυκνότητα.

Εάν μια δέσμη φωτός εισέλθει στο ανοιχτό άκρο της ίνας με γωνία μεγαλύτερη από τη γωνία ανάκλασης του φωτός, θα ανακλάται πλήρως από το όριο επαφής δύο μέσων με διαφορετικούς δείκτες διάθλασης, με χαμηλή εξασθένηση σε κάθε «άλμα».

Το εξωτερικό μέρος της οπτικής ίνας είναι κατασκευασμένο από πλαστικό. Το εσωτερικό μπορεί επίσης να είναι κατασκευασμένο από διαφανές πλαστικό, μετά μπορεί να λυγίσει σε αρκετά μεγάλες γωνίες (ακόμα και να τυλιχτεί σε δακτύλιο και το φως που μπαίνει μέσα θα εξακολουθεί να περνά από τη μια άκρη στην άλλη με εξασθένηση ανάλογα με τις οπτικές ιδιότητες του το πλαστικό και το μήκος του οδηγού φωτός). Για καλώδια κορμού όπου η ευελιξία δεν είναι τόσο σημαντική, ο εσωτερικός πυρήνας είναι συνήθως κατασκευασμένος από γυαλί.Αυτό μειώνει την εξασθένηση, μειώνει το κόστος της ίνας, αλλά γίνεται ευαίσθητη στις κάμψεις.

Για να αυξηθεί η απόδοση μιας οπτικής γραμμής, η ίνα παράγεται σε έκδοση δύο ή πολλαπλών λειτουργιών. Για να γίνει αυτό, η διατομή του πυρήνα αυξάνεται στα 50 microns ή 62,5 microns (έναντι 10 micron για μονή λειτουργία). Δύο ή περισσότερα σήματα μπορούν να μεταδοθούν ταυτόχρονα μέσω μιας τέτοιας οπτικής ίνας.

Αυτή η κατασκευή της οπτικής γραμμής μεταφοράς έχει ορισμένα μειονεκτήματα. Ένα από αυτά είναι η διασπορά φωτός που προκαλείται από τη διαφορετική διαδρομή κάθε σήματος. Έμαθαν να το αντιμετωπίζουν φτιάχνοντας έναν πυρήνα με κλίση (που αλλάζει από τη μέση προς τις άκρες) δείκτη διάθλασης. Λόγω αυτού, διορθώνονται οι διαδρομές διαφορετικών δοκών.

Τα καλώδια με πολυτροπικές ίνες χρησιμοποιούνται κυρίως για τοπικά δίκτυα (εντός του ίδιου κτιρίου, μιας επιχείρησης κ.λπ.) και με ίνες μονής λειτουργίας - για γραμμές κορμού.

Συσκευή γραμμής ινών

Το FOCL μεταδίδει ένα φωτεινό σήμα που παράγεται από ένα LED ή ένα λέιζερ. Στον πομπό παράγεται ένα ηλεκτρικό σήμα. Η τελική συσκευή χρειάζεται επίσης ένα σήμα με τη μορφή ηλεκτρικών παλμών. Επομένως, θα είναι απαραίτητο να μετασχηματιστούν τα αρχικά δεδομένα δύο φορές. Ένα απλοποιημένο διάγραμμα μιας γραμμής οπτικών ινών φαίνεται στο σχήμα.

Το σήμα από τον πομπό μετατρέπεται σε παλμούς φωτός και μεταδίδεται μέσω μιας οπτικής γραμμής. Η ισχύς των εκπομπών στην πλευρά εκπομπής είναι περιορισμένη, επομένως, σε μεγάλες γραμμές σε ορισμένα διαστήματα, εγκαθίστανται συσκευές που αντισταθμίζουν την εξασθένηση - οπτικοί ενισχυτές, αναγεννητές ή επαναλήπτες.Στην πλευρά λήψης υπάρχει ένας άλλος μετατροπέας που μετατρέπει το οπτικό σήμα σε ηλεκτρικό.

Σχεδιασμός οπτικού καλωδίου

Για την οργάνωση μιας γραμμής οπτικών ινών, χρησιμοποιούνται μεμονωμένες ίνες ως μέρος ενός οπτικού καλωδίου. Ο σχεδιασμός του εξαρτάται από τον σκοπό της γραμμής μεταφοράς και τη μέθοδο τοποθέτησης, αλλά γενικά περιέχει αρκετές ίνες με ατομική προστατευτική επίστρωση (από γρατσουνιές και μηχανικές βλάβες). Αυτή η προστασία εκτελείται συνήθως σε δύο στρώσεις - πρώτα, ένα σύνθετο κέλυφος και από πάνω - μια πρόσθετη επίστρωση από πλαστικό ή βερνίκι. Οι ίνες περικλείονται σε ένα κοινό περίβλημα (όπως τα συμβατικά ηλεκτρικά καλώδια), το οποίο καθορίζει το εύρος του καλωδίου και επιλέγεται λαμβάνοντας υπόψη τις εξωτερικές επιδράσεις στις οποίες θα υποβληθεί η γραμμή κατά τη λειτουργία.

Κατά την τοποθέτηση σε δίσκους καλωδίων, υπάρχει πρόβλημα προστασίας των γραμμών από τρωκτικά. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να επιλέξετε ένα καλώδιο του οποίου το εξωτερικό περίβλημα είναι ενισχυμένο με χαλύβδινη ταινία ή συρμάτινη θωράκιση. Οι ίνες γυαλιού χρησιμοποιούνται επίσης ως προστασία από ζημιές.

Εάν το καλώδιο είναι τοποθετημένο σε σωλήνα, δεν χρειάζεται ενισχυμένο περίβλημα. Ο μεταλλικός σωλήνας προστατεύει αξιόπιστα από τα δόντια ποντικών και αρουραίων. Το εξωτερικό κέλυφος μπορεί να γίνει ελαφρύ. Αυτό διευκολύνει τη σύσφιξη του καλωδίου στο εσωτερικό του σωλήνα.

Εάν πρόκειται να τοποθετηθεί μια γραμμή στο έδαφος, η προστασία εκτελείται με τη μορφή συρμάτινης θωράκισης που προστατεύεται από τη διάβρωση ή ράβδων από υαλοβάμβακα. Παρέχει υψηλή αντοχή όχι μόνο στη συμπίεση, αλλά και στο τέντωμα.

Εάν το καλώδιο πρόκειται να τοποθετηθεί σε θαλάσσιες περιοχές, σε ποτάμια και άλλα υδάτινα εμπόδια, σε βαλτώδη έδαφος κ.λπ., εφαρμόζεται πρόσθετη προστασία από ταινία πολυμερούς αλουμινίου. Έτσι εμποδίζεται η είσοδος του νερού.

Επίσης, πολλά καλώδια μέσα σε ένα κοινό περίβλημα περιέχουν:

• ενισχυτικές ράβδοι που χρησιμεύουν για να δώσουν στη δομή μεγαλύτερη αντοχή υπό εξωτερικές μηχανικές επιδράσεις και κατά τη θερμική επιμήκυνση της γραμμής.
• πληρωτικά - πλαστικά νήματα που γεμίζουν κενές περιοχές μεταξύ ινών και άλλων στοιχείων.
• ράβδους ισχύος (ο σκοπός τους είναι να αυξήσουν το εφελκυστικό φορτίο).

Σε μεγάλα ανοίγματα, η γραμμή είναι αναρτημένη σε ένα καλώδιο, αλλά υπάρχουν αυτοφερόμενα καλώδια. Το μεταλλικό καλώδιο στήριξης είναι ενσωματωμένο απευθείας στο κέλυφος.

Ως ξεχωριστός τύπος γραμμής οπτικών ινών, θα πρέπει να αναφέρεται ένα καλώδιο οπτικού επιθέματος. Αυτό το καλώδιο περιέχει μία ή δύο ίνες (μονής λειτουργίας ή διπλής λειτουργίας) που περικλείονται σε μια κοινή θήκη. Και στις δύο πλευρές, το καλώδιο είναι εξοπλισμένο με συνδέσμους για σύνδεση. Τέτοια καλώδια είναι μικρού μήκους και προορίζονται για τη σύνδεση εξοπλισμού σε μικρή απόσταση ή για την τοποθέτηση επικοινωνιών εντός του ντουλαπιού.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των οπτικών καλωδίων

Τα αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα των οπτικών καλωδίων, τα οποία καθόρισαν την ευρεία διανομή τέτοιων γραμμών επικοινωνίας, περιλαμβάνουν:

• υψηλή ατρωσία θορύβου - το φωτεινό σήμα δεν επηρεάζεται από οικιακή και βιομηχανική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και η ίδια η γραμμή δεν εκπέμπει (αυτό καθιστά δύσκολη τη μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση στις μεταδιδόμενες πληροφορίες και δεν δημιουργεί προβλήματα ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας).
• πλήρης γαλβανική μόνωση μεταξύ της πλευράς λήψης και εκπομπής.
• χαμηλό επίπεδο εξασθένησης - πολύ μικρότερο από αυτό των ενσύρματων γραμμών.
• μεγάλη διάρκεια ζωής ·
• μεγάλη απόδοση.

Στη σύγχρονη πραγματικότητα, έχει επίσης σημασία ότι το καλώδιο δεν προσελκύει κλέφτες μετάλλων.

Η οπτική δεν είναι χωρίς ελαττώματα. Πρώτα απ 'όλα, αυτή είναι η πολυπλοκότητα της εγκατάστασης και της σύνδεσης, η οποία απαιτεί ειδικό εξοπλισμό, εργαλεία και υλικά και επίσης επιβάλλει αυξημένες απαιτήσεις στα προσόντα του προσωπικού που εμπλέκεται στην εγκατάσταση και τη συντήρηση των γραμμών. Τα περισσότερα σφάλματα στο FOCL σχετίζονται με σφάλματα εγκατάστασης, τα οποία μπορεί να μην εκδηλωθούν αμέσως. Αρχικά, το κόστος της ίδιας της γραμμής ήταν επίσης υψηλό, αλλά η ανάπτυξη της τεχνολογίας κατέστησε δυνατή την ισοπέδωση αυτού του μειονεκτήματος σε ανταγωνιστικά επίπεδα.

Οι οπτικές γραμμές επικοινωνίας έχουν καταλάβει έναν σοβαρό τομέα στην αγορά του υλικού επικοινωνίας. Στο άμεσο μέλλον, δεν βλέπουν μια σοβαρή εναλλακτική εάν δεν υπάρξει μια τεχνολογική ανακάλυψη.

Παρόμοια άρθρα: