Fiberoptikk: Hvordan fungerer det? Hva brukes det til? Og mer

Telekommunikasjon eller kommunikasjon på avstander er mulig takket være de forskjellige overføringslinjene som finnes. Blant dem er Fiber Optic en av de mest pålitelige. Lær gjennom denne artikkelen, HVORDAN FIBEROPTIKEN FUNGERER som lar deg bruke internett og mange andre fordeler hjemme og på kontoret.

Optisk fiber

Optisk fiber er et fleksibelt filament som vanligvis er laget av silisium, selv om det også er optiske fibre laget av plast. Det er et veldig delikat materiale, med en diameter omtrent som en hårstrå. Det er gjennomsiktig, for å kunne overføre lys uten at frekvensen av en farge forvrider de andre.

Fiberoptikk dukket opp som en potensiell erstatning for koaksialkabel. I likhet med kobberkabel brukes fiber til å overføre data mellom de to endene av den, ved hjelp av lys som transportmiddel.

I dag er fiberoptikk en av de mest brukte kommunikasjonsmekanismene. Dette er fordi informasjonen kan reise lange avstander uten å trenge mange, eller kanskje ingen forsterkere, slik at signalet ikke går tapt. Den har også en båndbredde eller datahastighet som er høyere enn kobberkabler.

Blant andre grunner til at fiberoptikk brukes til å erstatte kobberkabel er at det er mindre demping av signalet per kilometer reise. Og en annen av fordelene er at fiberoptikk er immun mot elektromagnetisk interferens, så det er praktisk talt umulig å krenke sikkerheten.

Likeledes er det vanlig å finne fiberoptikk for belysning. Dette skyldes det faktum at det for øyeblikket er gjennom fiberen at det har vært mulig å gi det høyeste intensitetslys av alle former for kunstig lys.

Strukturen til en optisk fiber består av en kjerne, som er selve fiberen som informasjonen beveger seg gjennom. Kjernen er dekket med et belegg, som kjennetegnes ved å ha en lavere refleksjonsindeks enn kjernen. Dette gjøres med den hensikt å forhindre lysstrålen som beveger seg i kjernen fra å forlate den og miste informasjonen, det vil si at den er en måte å begrense informasjonen i kjernen ved å bruke fenomenet refleksjon.

Deretter er foringen omgitt av en mantel, og denne mantelen til Kevlar. Og til slutt en hette, vanligvis gul eller oransje, som identifiserer fibertypen. Begge tjener til å gi fiberen beskyttelse og mekanisk stivhet, siden fiberen ellers ville være ekstremt sprø, enda mer enn den allerede er.

Innenfor den optiske fiberen kan mer enn én lysstråle sendes, fordi det er forskjellige ruter eller mulige måter å gjøre det på. Denne typen optisk fiber kalles multimode, og navnet kommer fra det den har flere moduser for å sende lysstrålene samtidig. I stedet bruker single-mode fiber en enkelt lineær bane for å overføre lysstrålen. Fysisk er de vanligvis differensiert av fargen på hetten, vanligvis oransje for multimodus og gul for singelmodus.

Ved spleising av den optiske fiberen er det viktig å ta hensyn til at linjeføringen mellom kjernene må være ekstremt presis, siden det ellers ville være tap på grunn av falsk kobling. Dette innebærer at skjøtene mellom optiske fibre er mer komplekse enn de som brukes i konvensjonelle kobberkabler.

Fiberoptisk historie

I fiberoptikk er det to grunnleggende elementer som presenterte fremskritt for å oppnå teknologien vi kjenner i dag når det gjelder dataoverføring gjennom lys. Disse elementene er den optiske fiberen og lyset som beveger seg i den. I dette segmentet vil vi reise gjennom historien om fiberoptikk og hvordan den utviklet seg over tid.

I det gamle Hellas ble sollys reflektert av speil brukt til å sende meldinger eller hindre fiendenes syn. Det samme systemet ble brukt av Claude Chappe i 1792 for å bruke optisk telegrafi ved hjelp av tårn og speil som ble fordelt over 200 km. Han klarte å overføre en melding på rekordtid i tiden 16 minutter.

I 1910 var Demetrius Hondros og Peter Debye de første som implementerte lysfanging inne i kabler laget av glass. Det er merkelig at dette eksperimentet tok så lang tid, for i 1820 eksisterte allerede ligningene som etablerte dette fenomenet.

Dette prinsippet kalles inneslutning av lys ved brytning. Husk at brytning er et fenomen som får en lysstråle til å endre retning når den endres fra en overføringslinje til en annen som har forskjellige brytningsindekser fordi de har forskjellige tettheter.

På 1840-tallet var Jean-Daniel Collado og Jacques Babinet i stand til å bevise dette prinsippet. På samme måte observerte John Tyndall i 1870 at lys kan bevege seg i vann, og at lyset brytes i dette mediet. Disse første trinnene tillot studier å bli utført som ville bekrefte potensialet til krystall som et materiale som er utmerket for overføring av lys over lange avstander. Først var søknaden den om belysning av vannfontener.

Senere patenterte John Logie, en skotsk ingeniør, et elektromekanisk system for fargefjernsyn, som brukte stenger av glass som overførte lys. Dette systemet var ikke veldig vellykket på grunn av dempningen det hadde på grunn av materialene og teknikkene det brukte, så det var ikke mulig for lys å reise store avstander. Systemet deres hadde heller ikke optiske koblinger.

I 1952 takket være tidligere studier utført av John Tyndall, var fysikeren Narinder Singh Kapany i stand til å lage oppfinnelsen av den optiske fiberen. Det skal bemerkes at det var på 1950 -tallet da forskningen på fiberoptikk ble utdypet. Faktisk produserte Basil Hirschovitz i 1957 et semi-fleksibelt endoskop ved hjelp av fiberoptikk. Han klarte å sende bilder, og dette endoskopet er et mer behagelig verktøy for operasjoner.

University of Michigan foreslår i sin versjon av et halvfleksibelt endoskop bruk av et materiale med lavere brytningsindeks enn kjernen, i stedet for å bruke oljer eller voks som tidligere ble brukt. I tillegg ble det også produsert mye tynnere fiberoptiske tråder, like mye som tykkelsen på et hår. Imidlertid ble lyset dempet eller tapt etter 9 meters reise med denne optiske fiberen. Det var Charles K. Kao, som presenterte at maksimal teoretisk demping som optiske fibre skulle ha var 20 desibel for at applikasjonen var mulig, i sin doktoravhandling

Igjen uttalte Charles K. Kao sammen med George Hockham at det var mulig å produsere fibre med en høyere prosentandel av gjennomsiktighet. På samme måte var det de som foreslo bruk av fiberoptikk for overføring av telefonmeldinger i stedet for å bruke de overbeviste er kobberkabler og elektrisitet.

Det var nødvendig å forbedre den optiske fiberen, som for øyeblikket hadde en demping på 100 dB / km, liten båndbredde og stor mekanisk skjørhet. For å oppnå dette måtte ustanselige og grundige studier og undersøkelser utføres, noe som gjorde det mulig å fastslå at årsaken til dette tapet i lyset var de iboende urenhetene som eksisterte i silisium eller glass.

Det var takket være denne oppdagelsen at fibre begynte å bli produsert med en dempningsreduksjon på opptil 20 dB / km og med større båndbredde. I tillegg var kjernene 100 µm tykke, som var dekket med Naylontråd for å respektere grunnlaget for brytningsindeksen, men som også kunne gi større mekanisk stivhet, noe som gjorde det umulig å bryte fiberen med hendene.

Kao og Hockmans arbeid tjente som grunnlag for forskningen utført av Robert Maurer, Donald Keck, Peter Schultz og Frank Zimar som foreslo og produserte den første optiske fiberen med urenheter av titan. Disse urenhetene ble med vilje inkorporert i silisiumet for å øke brytningen i fiberen. Denne fiberen tillot lys å bevege seg i den optiske fiberen med bare 17 dB / km demping. I det samme tiåret 1970 var det mulig å produsere optiske fibre med bare 0.5 dB / km tap.

Et annet viktig fremskritt innen lysdataoverføringsteknologi ble gjort av fysikerne Morton B. Panish og Izuo Hayashi som utviklet en halvlederlaser som kunne fungere kontinuerlig uten å øke temperaturen. Sammen genererte John MacChesney og andre samarbeidspartnere metoder for fiberforberedelse.

Den første telefonoverføringen som brukte overføringslinjen ble foretatt 22. april 1977 av det nordamerikanske selskapet General Telephone and Electronics, og nådde en hastighet på 6 Mbit / s.

I 1980 hadde fibrene en slik åpenhet at de kunne sende signaler gjennom en optisk fiber for en bane på opptil to hundre og førti kilometer før de gikk helt tapt. Disse fibrene oppsto da forskere innså at rent silisium uten metall bare kunne lages ved hjelp av verktøy og komponenter som brukte damp. Dette forhindret iboende forurensninger fra å oppstå i produksjonsprosessen.

AT&T sendte sitt prosjekt for et fiberoptisk system omtrent 1980 miles fra hverandre til Federal Communications Commission i XNUMX. Dette systemet ville løpe gjennom og forbinde byene Boston og Washington DC. Det var etter fire år med presentasjonen av dette prosjektet, at systemet begynte å bli operativt. Denne kabelen var ti tommer i diameter og var i stand til å gi opptil åtti tusen talekanaler for samtidige telefonsamtaler.

Den første optiske fiberen som ble installert transoceanisk ble operativ i 1988, gjennomsiktigheten av kjernen var så upåklagelig at det bare var nødvendig å plassere optiske forsterkere hver førti mil. Deretter ble det gjort flere forbindelser av denne typen og mer omfattende turer mellom byer og kontinenter.

Alle disse fremskrittene tillot fiberoptikk å fortsette å forbedre åpenheten og kunne brukes for kommunikasjon i markedet og ikke bare på et eksperimentelt nivå. Faktisk klarte General Telefon og elektronikk 22. april 1977 å lage den første vellykkede telefonoverføringen med en hastighet på 6 Mbits / s, ved å bruke fiberoptikk som overføringslinje.

Fabrikasjonsprosess

Det var på Bell Laboratories at uavhengige metoder for produksjon av fiberoptikk ble utviklet. Derfra er det fire prosesser for produksjon av fiberoptikk

MCVD (modifisert kjemisk dampavsetning)

Denne metoden ble opprinnelig utviklet av Corning Glass Company og tilpasset av Bell Laboratories for industriell anvendelse. De består av et rent kvartsrør, der silisiumdioksid blandes med andre elementer for å dope preparatet. Dette røret plasseres deretter på en roterende dreiebenk.

Deretter bringes den til temperaturer på opptil 1600 grader Celsius med en hydrogen- og oksygenbrenner. Dette gjøres ved å rotere dreiebenken mens kvartsrøret varmes over hele lengden. På dette tidspunktet tilsettes tilsetningsstoffene, som er de som vil bidra til en bedre brytningsindeks i kjernen, i den ene enden av røret.

De påfølgende lagene er også inkorporert på grunn av kontinuerlig underkastelse av brenneren. Denne teknikken gjør at kjernen kan syntetiseres. Deretter bringes brenneren til en temperatur på 1800 grader Celsius, som er temperaturen som gjør at kvartset kan mykne og dermed oppnå forformen.

Forformen refererer til glassstangen eller røret som brukes til å lage fiberoptikk. Det vil si at det er det faste røret som oppnås etter denne metoden. Vanligvis er dimensjonene litt mer enn 1 meter lange og 1 centimeter i diameter.

VAD (Vapor Axial Deposition)

Denne teknikken er basert på den utviklet av Nippon Telefon og Telegraph. Det er mye brukt i Japan i de selskapene som driver produksjon av fiberoptikk. Den bruker de samme grunnmaterialene som i MCVD -metoden, men de skiller seg ut fra at sistnevnte, bare kjernen ble plassert. Nå er foringen også plassert i tillegg

Det er derfor denne metoden er litt mer delikat på tidspunktet for doping, siden Germaniumdioksid må innlemmes i en større andel i kjernen enn i belegget. For denne produksjonen brukes en programvare som en viktig assistent der parametrene er etablert.

Med en ekstra glassstang eller et rør begynner preform -prosessen. Dette hjelpeslangen fungerer som støtte. Det begynner med å innlemme de forskjellige materialene på en ryddig måte fra enden av sylinderen, og oppnå den porøse preformen, som etter hvert som den vokser, løsner fra glassrøret.

Deretter utføres kollapsprosessen, som består i å heve temperaturen opp til 1700 grader Celsius for å oppnå mykning av kvarts. Dette gjøres for å gå fra en innvendig hul porøs forform til en solid, gjennomsiktig sylinder.

Hvis vi sammenligner denne metoden med den forrige, har VAD -metoden den fordelen at det oppnås preformer med større lengde og større diameter, og reduserer også energitilførselen. Imidlertid er ulempen at den krever mye mer sofistikert produksjonsutstyr.

OVD (utvendig dampavsetning)

Denne metoden ble utviklet av Corning Glass Work. I dette tilfellet starter råvaren med en keramisk substratsylinder og brenneren. De dampende kloridene plasseres på brenneren, og ilden varmer stangen. På dette tidspunktet utføres syntesen av forformen. Denne fremgangsmåten består i å tørke stangen ved hjelp av gassformig klor, for senere å utføre kollapsprosessen på samme måte som de som vil bli utført med den forrige metoden. Slik syntetiseres kjernen og dens kledning, og oppnår preformen.

Noen av fordelene med denne metoden er at det er mulig å produsere optiske fibre med svært lav demping og god kvalitet, takket være optimaliseringen av tørkeprosessen. Denne optimaliseringen gjør det mulig å oppnå glatte profiler uten en viktig ringformet struktur.

PCVD (Plasma Chemical Damp Deposition)

Denne metoden er utviklet av Philips-selskapet i Nederland. Likeledes kjennetegnes den av sine glatte profiler og uten gjenkjennelig ringformet struktur. Prinsippet for dette fundamentet er basert på oksidasjon av silisiumklorid og germaniumklorid. Ved å ruste disse kloridene oppnås en plasmatilstand, etterfulgt av dopingprosessen av interiøret.

Forform strekkstadiet

Uavhengig av hvilken type metode som brukes, er det vanlig blant alle disse at preform -strekkprosessen utføres. For å oppnå strekking av forformen er det nødvendig å ha en åpen rørovn. Forformen plasseres inne i denne ovnen og utsettes for temperaturer på opptil 2000 grader Celsius, dette for å myke opp formen og være i stand til å manipulere den.

I denne prosessen oppnås diameteren til den optiske fiberen, og det er av største viktighet å opprettholde en konstant spenning slik at diameteren gjennom hele den optiske fiberen ikke varierer. Måten å sikre at kjernen ikke har slike variasjoner i diameteren, er å opprettholde en jevn konstant spenning. I tillegg må fraværet av konveksjonsstrømmer i ovnen garanteres.

På samme måte er det av største betydning at når preformen mykner igjen, unngås det at det kommer inn midler som kan forurense eller generere mikrosprekker, noe som kan føre til tap av demping og til og med brudd i den optiske fiber.

Under denne prosessen tilsettes også syntetisk materiale til figuren, vanligvis er det en viskøs polymer. Viktigheten av denne polymeren er at den gjør at den optiske fiberen kan tøyes ved høyere hastigheter. Dette skaper et ensartet, urenhetsfritt lag rundt fiberen. Til slutt tørkes og herdes denne beskyttelsen ved hjelp av termiske prosesser eller kjemiske reaksjoner ved bruk av ultrafiolett stråling.

Fiberoptiske applikasjoner

Fiberen har en imponerende allsidighet, så den kan blant annet brukes i digital kommunikasjon, smykker, sensorer, belysning, dekorasjoner. Her er noen av de vanligste programmene for fiberoptikk og flere.

Fiberoptisk kommunikasjon

Den største skalaen eller størrelsesbruken av fiberoptikk er for telekommunikasjon. På grunn av fleksibiliteten er det mulig å gruppere flere ledninger for å danne fiberoptiske kabler. Vanligvis er fibrene som brukes til dette laget av plast eller glass, og noen ganger til og med av begge materialene.

Fiberoptiske sensorer

Fiberoptiske sensorer kan skilles mellom inneboende sensorer og ekstrinsiske sensorer. Egensensorer refererer til selve figuren som sensoren. På den annen side, i ekstrinsiske sensorer, er fiberen middelet for å overføre signalene som en sensor sender ut til et system som behandler signalene.

Fordi det ikke er sirkulasjon av elektrisk strøm i optiske fibre, har de en fordel sammenlignet med elektriske sensorer. Selv fibergarnet er i seg selv en utmerket sensor for å måle deformasjoner, temperatur, atmosfærisk trykk, fuktighet, elektriske felt, magnetfelt, gasser, vibrasjoner, blant andre.

En annen anvendelse av fiberoptikk ved bruk av akvatiske mikrofoner for deteksjon av jordskjelv eller bølgeapplikasjoner generert av ekkolodd. For dette har mer enn tusen sensorer laget med fiberoptikk blitt brukt til å lage hydrofoniske systemer. Denne typen systemer brukes hovedsakelig av oljeindustrien og forsvarsorganisasjoner og noen land. På samme måte opprettet Sennheiser -selskapet fra Tyskland en mikrofon som opererer med laserlys og fiberoptikk.

I samme forstand brukes fiberoptiske sensorer som måler temperatur og atmosfæretrykk i oljebrønner. Denne typen sensorer tåler mer ekstreme forhold sammenlignet med sensorer laget med halvledere.

I luftfarten er det et gyroskop laget av fiberoptikk, samt hydrogenmikrosensorer.

Disse fotoniske sensorer laget av fiberoptikk inneholder vanligvis fire grunnleggende deler, som er:

Sensoren: er transduseren
Avhøreren: som sender ut og mottar signalet som kommer fra den optiske fiberen.
Den optiske kabelen: det er den optiske fiberen
Optiske koblinger, multiplexere, forsterkere eller brytere: elementene som hjelper det optiske og elektriske systemet til å kobles uten å miste signalet, og er i stand til å håndtere forskjellige signaler fra forskjellige kilder.

Driften eller funksjonen til dette systemet begynner med generering av et optisk signal opprettet av forhørslederen, dette for å be om informasjon fra mottakeren. Denne informasjonen beveger seg gjennom sensorens optiske fiber. Når det fortsetter å måle miljøforhold som gasser, atmosfærisk trykk, temperatur og andre faktorer, er det en variasjon i lysets intensitet, eller dets bølgelengde påvirkes, og det er derfor en endring i det..

Denne endringsvariasjonen, enten i bølgelengden eller i lysets intensitet, returneres igjen gjennom den optiske fiberen til interrogatoren. Deretter er prosentandelen av variasjon av disse endringene estimert. Ved å bruke forskjellige algoritmer og verktøy som optoelektroniske koblinger, er det mulig å konvertere optiske signaler til elektroniske signaler, slik at de elektriske systemene i endene kan tolke informasjonen, for eksempel et kontroll- eller visningssystem. Sanntidsdata.

Avhengig av mengden datatrafikk, for eksempel den som passerer gjennom et Internett -nettverk, kan det på samme måte være optiske multiplexere, optiske brytere, optiske forsterkere eller forskjellige optiske koblinger.

På samme måte kan fiberoptiske sensorsystemer klassifiseres som punkt eller distribueres.

Optiske punktsensorsystemer

Denne typen system bruker distribuerte sensorer definerte posisjoner i et sensornettverk som lar parametrene overvåkes individuelt. På grunn av dette tillater punktsystemer måling av flere parametere samtidig. I motsetning til distribuerte systemer kan overvåkning av punktsystemer spenne opptil 250 km.

Distribuerte optiske sensorsystemer

I dette tilfellet kommer målingene og deteksjonene av variasjon av den optiske parameteren som avhøreren mottar fra dataene som er oppnådd langs hele den optiske fiberen. Dette gir en fordel siden det er en fiberoptisk strandsone som brukes som oversetter av systemet. Det distribuerte optiske systemet kan strekke seg opp til en rekkevidde på 120 km i lengde.

Belysning

De første programmene som fiberoptikk hadde, var nettopp belysning av mellomrom. Selv i dag fortsetter denne applikasjonen å eksistere for fiberoptikk. Dette skyldes det faktum at den optiske fiberen gjør det mulig å belyse områder uten å generere varme og uten risiko for kortslutning, siden den optiske fiberen er designet for overføring av lysstråler.

Det er til og med mulig å endre fargen på belysningen ved å endre frekvensen. Dette er veldig nyttig for eksempel hvis belysning brukes i en lampe, siden det er mulig å endre fargen uten å måtte bytte lampe.

På samme måte er det mulig å utvide belysningsområdene siden det er mulig å plassere forskjellige optiske fibre på flere steder ved å bruke en enkelt lyskilde.

Flere bruksområder for fiberoptikk

Den brukes som en bølgeleder for lysstrålene som sendes ut av medisinsk eller industrielt utstyr som krever lysområder der siktlinjen ikke er direkte eller lett tilgjengelig.

Vi kan som eksempel bruke det semi-fleksible endoskopet som brukes i medisin, som bruker fiberoptikk sammen med linser for å kunne visualisere organets indre uten behov for svært invasive operasjoner. Når det gjelder næringer for å inspisere utstyr som turbiner.

Faktisk brukes fiberoptikk for tiden som dekorative elementer, slik det er med juletrær som har optiske fibre i grenene som belyser treet, og det er også mulig å variere fargen.

Et annet eksempel på applikasjonen innen fiberoptikk er den som brukes i visse bygninger, som fanger naturlig lys fra takene sine og takket være fiberoptikk kan dette lyset bevege seg til bygningens indre rom.

Og til slutt, i dag er det en blanding mellom betong og fiberoptikk som resulterer i en gjennomsiktig betong. Dette materialet ble laget av arkitekten Ron Losonczi, og det fantastiske med denne betongen er at den fortsatt kan ha betongens styrke og i tillegg kvaliteten på fiberoptikk for å overføre lys.

Fiberoptiske egenskaper

Optisk fiber er en dielektrisk transmisjonslinje som opererer innenfor det elektromagnetiske spekteret i det optiske båndet. I dette optiske båndet er det der vi kan finne fargene, men det er også det nær infrarøde båndet og det infrarøde båndet. I optisk fiber brukes vanligvis en del av disse frekvensene.

Hver fiberoptisk tråd har en kjerne i midten laget av enten plast eller glass, det vil si silisium og Germaniumoksid. Denne kjernen har en høy brytningsindeks og er dekket av et belegg med lavere brytningsindeks. Dette gjør at lyset bare kan bevege seg gjennom kjernen og ikke rømme til utsiden. Det er vanlig at dette belegglaget er laget av en polymer eller plast.

Denne forskjellen i brytningsindekser som må eksistere mellom kjernen og dens kledning skyldes prinsippene for lysets brytning. Dette prinsippet sier at når en overflate med en viss brytningsindeks grenser til en annen overflate med en lavere brytningsindeks, reflekteres lyset, og jo større forskjell mellom disse indeksene er, desto større er innfallsvinkelen, så det vil være en total intern refleksjon .

I optisk fiber hopper eller reflekteres lyset inne i kjernen, og disse refleksvinklene er veldig brede, så det kan praktisk talt antas at lyset beveger seg i en rett linje gjennom sentrum, slik at det kan bevege seg på store avstander uten blekner.

Fiberoptisk ytelse

Lovene for optisk geometri er de som etablerer driften og grunnleggende prinsipper for drift av optisk fiber. Den optiske fiber er hovedsakelig regulert av loven om brytning er å følge prinsippet om total intern refleksjon.

Lysstrålene overføres gjennom kjernen i den optiske fiberen, jeg har gitt forskjellen i brytningsindeksene, denne strålen kan ikke passere gjennom kledningen, men reflekteres faktisk på den og fortsetter å spre seg gjennom kjernen.

Deretter vil vi presentere fordeler og ulemper med fiberoptisk teknologi.

Advantage

Den har en veldig stor båndbredde, noe som gir svært raske overføringshastigheter
Det er en minimalistisk teknologi, det vil si at den tar veldig lite plass.
Den er lett, siden den bare veier noen få gram per kilometer. I motsetning til den elektriske kabelen som til og med kan veie 9 ganger mer enn fiberoptikk.
Det er helt immun mot elektromagnetisk forurensning. Så den har en overføringskvalitet som er bedre enn konvensjonelle linjer, siden den ikke forstyrres for eksempel av eksterne kortslutninger eller elektriske stormer.
Nettopp fordi den er immun mot forstyrrelser, garanterer fiberoptikk et høyt informasjonssikkerhet. Dette er fordi den eneste måten å komme inn i det fiberoptiske transmisjonssystemet er ved å svekke det og til og med avbryte det, noe som gjør det lett å oppdage.
Det genererer ikke forstyrrelser for andre systemer.
Det påvirkes ikke av parasittsignaler, så i systemer som t -banen hvor det er systemer som lett kan forstyrre kommunikasjon, blir fiberoptikk alternativet par excellence.
Dempningen er betydelig liten sammenlignet med konvensjonelle kabler, så det er mulig å reise lange avstander uten å måtte inkludere aktive elementer som forsterker for å opprettholde signalet.
Avhengig av materialene som mantelen og hetten er produsert med, kan den optiske fiberen ha god mekanisk motstand.
Det er motstandsdyktig mot korrosjon.
Den har et system som kalles optisk reflektrometri som lar deg enkelt oppdage svakhetspunkter eller fiberkutt langs ruten.

Ulemper

Siden vi presenterer alle fordelene med fiberoptikk, vil vi fortsette å presentere ulempene med denne teknologien sammenlignet med andre overføringslinjer.

Høy fiber skjørhet.
Det krever dyrere overførings- og mottaksutstyr.
Skjøter laget med fiberoptikk er mer komplekse å gjøre, spesielt i feltet, så reparasjoner er vanskeligere.
Siden den ikke kan overføre elektrisitet, er den ikke direkte kompatibel med endesystemer, som generelt er elektroniske.
Den kan ikke overføre veldig høye krefter.
Den kan ikke lagre informasjon optisk.
Den påvirkes av høye eller lave temperaturer, så jakken og belegget må være temperaturbestandige materialer.
Vibrasjoner kan påvirke dataoverføringen riktig.

Fiberoptiske typer

Innenfor kjernen av den optiske fiberen er det forskjellige veier som lysstrålen kan følge. Hver av disse banene kalles en formeringsform. Optisk fiber kan klassifiseres som multimodus eller singelmodusfiber.

Multimode fiber

Multimode fiber refererer til en der lys kan bevege seg gjennom mer enn én bane eller modus. En enkelt tråd av multimodefiber kan ha opptil 1000 former for spredning av lysstrålene. Dette innebærer at lysstrålene ikke kommer samtidig. Denne typen fiber brukes vanligvis over korte avstander, omtrent distanser mindre enn 2 kilometer.

Brytningsindeksen til kjernen i en multimodefiber er litt høyere enn brytningsindeksen for kledningen. I tillegg er tykkelsen på kjernen til en multimodefiber større enn en fiber i en enkelt modus, dette gjør det lettere å koble til fordi den ikke krever så nøyaktig presisjon.

Multimode fiber kan igjen klassifiseres i to former avhengig av typen brytningsindeks for kjernen, som er:

Forskjøvet indeks: i dette tilfellet er brytningsindeksen konstant gjennom kjernens lengde, og har dermed en høy modal spredning

Gradvis indeks: i dette tilfellet er kjernen sammensatt av forskjellige materialer, slik at brytningsindeksen ikke er konstant over hele fiberens lengde og derfor har en lavere modal spredning.

På samme måte indikerer standarden som er etablert i ISO 11801 klassifiseringen av multimode optisk fiber i henhold til båndbredden og lyskilden som skal brukes, for å si om den er multimod på laser, eller multimod på led lys.

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

Singlemode fiber

Som vi forklarte tidligere, brukes begrepet modus for å indikere antall baner som lysstrålene kan ha. I single-mode fiber er det bare en modus som lyset kan bevege seg gjennom. Dette betyr da at diameteren på kjernen er mindre. På samme måte beveger lys seg teoretisk gjennom midten av fiberen i motsetning til multimodus som spretter av kjernens vegger. Denne typen fiber brukes hovedsakelig til langdistanseruter.

Kabel med løs struktur

Det er også mulig å klassifisere optisk fiber i henhold til designen, og det er også to typer optisk fiber i henhold til denne klassifiseringen.

Denne typen fiber kan påføres utendørs og innendørs og består av flere fibertråder som er delt inn i grupper som blir introdusert i rør som omgir en sentral forsterkning, og disse er igjen dekket av en beskyttende kappe.

Begrepet løs struktur kommer av det faktum at de fiberoptiske trådene er løst inne i rørene de ledes gjennom. Dette røret kan være hult eller ha et hydrofobt materiale inni, slik at det fungerer som beskyttelse for den optiske fiberen mot fuktighet.

I tillegg måtte den være løs, den tillater at den optiske fiberen isoleres fra de ytre mekaniske kreftene som utøves på kabelen.

Midterstøtten er generelt fleksibel og gir styrke til kabelen. Den kan være laget av metall eller dielektrisk materiale.

Tett strukturskabel

Denne kabelen har hovedsakelig bruksområder for det indre av bygninger, da den er mer fleksibel og tillater mindre bøyeradier enn løse konstruksjonskabler.

Denne kabelen består av sammenslutning av flere fiberoptiske tråder som individuelt har en mantel og jakke. Disse trådene omgir et sentralt stykke, og hele settet er igjen beskyttet av et eksternt lag. Navnet kommer fra det faktum at alle fibertråder er veldig tette, noe som gir god fysisk støtte.

Fiberoptiske komponenter

I et fiberoptisk kommunikasjonssystem er det noen komponenter som er nødvendige for at overføringen skal lykkes. Disse komponentene inkluderer blant annet optiske sendere, optiske detektorer, fiberoptiske kontakter eller terminaler.

Optiske sendere

Dette er elementene som er ansvarlige for å transformere informasjonen eller dataene som kommer fra en elektronisk kilde til optiske data eller lysstråler. For å oppnå dette bruker senderen elektroner ved en bestemt frekvens for å bli eksitert i materialer som silisium, som ofte genererer lysstråler, kalt fotoner, i form av energi. Fotoner er den elementære kvantepartikkelen av lys. Senderen har internt en modulator som oppfyller funksjonen til å transformere elektronisk energi til optisk energi.

Stråleavgivere

I optiske sendere er det to typer sendere som sender ut optiske signaler, som er:

LED.

Det er en diode som avgir lys, eller lysemitterende diode. Denne typen lysemitter brukes hovedsakelig i multimodefiber på grunn av brukervennligheten og levetiden. Selv om det er viktig å merke seg at denne typen lys ikke er i stand til å reise lange avstander, så brukes den for korte avstander fordi de oppfyller funksjonen og reduserer kostnadene.

Lasere

Det er den forsterkede stimulerte spontane lysstrålingen. Den avgir sterkt sammenhengende lys, og bruker halvledere for lysutslipp. laserlys kan brukes i multimodefibre og i enkeltmodusfibre, selv om de vanligvis bare brukes i enkeltmodusfibre siden kretsen er mer kompleks og derfor dyrere. Levetiden til laseren, selv om den er lang, er vanligvis under gjennomsnittet av lysdiodene.

Elektriske lysstrømomformere

I fiberoptiske fiberoverføringer er det nødvendig å ha et element som oppdager tilstedeværelse av fotoner. Vanligvis er det en fotodiode som er ansvarlig for konvertering av optiske signaler til elektroniske signaler. Det gjør dette ved å oversette tilstedeværelse eller fravær av lys til signaler med høyder og nedturer eller ener og nuller.

Og de brukes også for den omvendte prosessen, det vil si å konvertere elektriske signaler til optiske signaler. Selv om det er mulig å transformere lys til elektriske signaler, og disse avgir en viss effekt, er det ikke nok å drive terminalutstyret. Disse terminalutstyrene er vanligvis elektriske, så en alternativ strømkilde er nesten alltid nødvendig.

Som vi nevnte tidligere, består vanligvis disse opto-elektriske omformerne av en fotodiode eller en halvleder. For å garantere riktig drift av disse halvlederne må visse betingelser eksistere, som er:

Når det ikke er noe lys, må reversstrømmen ikke være veldig høy for å kunne oppdage svært svake optiske signaler.
Den må ha stor båndbredde for å kunne gi responshastighet.
Støynivået som genereres av disse halvlederne bør være minimalt.

På sin side er det to typer detektorer, PIN -fotodioder og APD -skredfotodioder.

PIN -detektorer

Denne typen detektorer består av en halvleder sammensatt av tre lag, de to ytre lagene er ett av type P og ett av type N, og det i midten er en innebygd halvleder. Det er her PIN -navnet kommer fra. Dette iboende materialet er i praksis vanligvis plassert som en forlengelse av materiale P eller materiale N.

APD -detektorer

Dette er skredhalvledere. Disse fotodiodene, når en omvendt spenning påføres den, genererer en strømforsterkning. Driften av disse halvleder skreddetektorer består i å få et elektron til å bevege seg og det møter et atom slik at det kan frigjøre et annet elektron. Grunnen til at skredhalvledere brukes er fordi dette elektronet som sendes er nødvendig for å håndtere tilstrekkelig mengde energi.

APD -detektorer kan klassifiseres i tre typer, i henhold til materialet den er laget av:

Silisiumdetektorer

Disse typer detektorer har høy ytelse og genererer lave støynivåer. Strømforsyningen til denne typen detektorer er innenfor området 200 V til 300 V

Germanium -detektorer

Vanligvis fungerer det med bølgelengder i området 1000 og 1300 nm, selv om det er litt lavere ytelse.

Detektorer andre materialer

Disse detektorene er sammensatt av materialer eller kjemikalier som er plassert i gruppe III og V i det periodiske systemet.

Typer fiberoptisk polering

Poleringstypene vil avhenge av kontaktene som er plassert i enden av den optiske fiberen, de kan klassifiseres i henhold til deres type polering. Denne typen polering vil variere avhengig av måten den er tilkoblet.

Plano: Denne poleringen etterlater endene av fiberen glatte og vinkelrett på aksen, det vil si helt flat.

PC (fysisk kontakt): Fibrene avsluttes på en konveks måte, og setter kjernene til begge fibrene i kontakt.

SPC (SuperPC): Det ligner på PSP, kantene er litt kalk, så det ser ut som en trekantet figur uten et punkt i midten, men det er flatt.

CPU (UltraPC): er lik SPC, men kantene kalles videre slik at bare midten av fiberen er flat.

Forbedret UPC: Det er en mer profilert versjon enn den forrige, så kontakten må ha ekstrem presisjon.

APC (vinklet PC): Denne typen polering består av å lage en profil med en viss vinkel, denne vinkelen gjør det mulig å garantere den større kontakten mellom kjernene til begge deler med større nøyaktighet.

Fiberoptiske kontakter

Kontaktene er elementene som gjør at den optiske fiberen kan kobles til terminalutstyret. Disse terminalutstyrene har Datakommunikasjonsporter for fiberoptisk tilkobling. Avhengig av porttype, brukes en bestemt type kontakt for fiberforbindelsen. Det ligner på det som skjer med konvensjonelle kabler, for eksempel med koaksialkabel er det forskjellige typer kontakter og hver oppfyller en funksjon.

Kort sagt, typer kontakter for fiberoptikk er:

FC
FDDI
LC og MT-Array
SC og SC-dupleks
ST eller BFOC

Kontaktene som vanligvis brukes i fiberoptikk, spesielt for lokalnett, er ST-, LC-, FC- og SC -kontaktene.

Optiske fiberledninger

En fiberoptisk kabel består av gruppen av flere optiske fibre som forskjellige signaler sees gjennom. Hver fiber kan sende store mengder data fra forskjellige kilder, så en fiberoptisk kabel kan sende informasjon fra forskjellige tjenester samtidig.

Fiberoptiske kabler er det mest gjennomførbare alternativet for utskifting av koaksialkabler i telekommunikasjonsindustrien og elektronikkindustrien. Selv en kabel med 8 optiske fibre er fortsatt betydelig mindre enn konvensjonelle kabler. En fiberoptisk kabel har kapasitet til å sende informasjonen tilsvarende den som sendes av 60 kobberkabler på 1623 par, eller 4 koaksialkabler med 8 rør. I tillegg kan fiberoptikk sende informasjon over større avstander uten å måtte plassere så mange repeatere eller forsterkere som ville skje ved bruk av kobberkabler.

Det er også viktig å markere vektforskjellen mellom fiberoptisk kabel og kobberkabel. For eksempel kan en 8-fiber fiberoptisk kabel veie så lite som 30 kg per kilometer, mens koaksialkabel kan veie opptil 45 kg per kilometer. Og på samme måte tillater fiberoptikk et enkelt løp fra 2 til 4 kilometer fra hverandre. Når det gjelder koaksialkabel, tillater den bare kjøringer på 250 til 300 meter.

Imidlertid er det også sant at optisk fiber krever et ekstra belegg og andre elementer som gir forsterkning i installasjonen. Dette er gjort for ikke å sette linjen i fare, og i fremtiden kan det oppstå brudd på grunn av deres skjørhet.

Kabelfunksjoner

Disse fiberoptiske kablene har forskjellige funksjoner. For det første kan vi nevne at det fungerer som et element som beskytter de indre optiske fibrene slik at de ikke får skader eller brudd som kan oppstå på tidspunktet for kabelinstallasjonen eller i løpet av levetiden, som vanligvis er 20 år ...

For det andre gir fiberoptiske kabler mekanisk stivhet til den interne optiske fiberen, slik at den tåler strekkkompresjons vridningsforhold og miljøfaktorene den kan utsettes for. Det er derfor i tillegg til kabelen, er andre elementer også innarbeidet for å forsterke og isolere den optiske fiberen fra disse eksterne midlene og kreftene den utsettes for.

Disse kablene kan ha en underjordisk, ubåt eller transoceanisk eller luftinstallasjon. Et av de mest kritiske punktene i et system med fiberoptiske kabler er på installasjonstidspunktet, og det er derfor visse elementer brukes til å beskytte fiberen mot skade.

Fiberoptisk kabeldesign og elementer

Rollen som en fiberoptisk kabel vil spille vil bestemme strukturen. Selv når de kan brukes for forskjellige funksjoner, har alle fiberoptiske kabler imidlertid mange elementer til felles, som er det sekundære belegget, de indre fibrene, elementene som bidrar til forsterkning og struktur av kabelen, kappen som grupperer alle fibergarn og fuktisolerende materialer. Sekundære belegg kan deles inn i tre typer:

Tettsittende fôr

Denne foringen er generelt en solid ringformet krone som er laget av nylon eller polyester som dekker primærforingen. Derfor øker dette sekundære belegget den endelige diameteren til den optiske fiberen. Funksjonen til dette belegget er å gi beskyttelse mot mikrobøyer som kan eksistere i den optiske fiberen. Selv om dette belegget beskytter mot disse bøyene, er det imidlertid viktig å være årvåken når du installerer den optiske fiberen, siden de fortsatt kan forekomme på tidspunktet for installasjonen.

Hul løs fôr

Denne foringen har et overdimensjonert rom, som består av et hulrør som er laget av metall og kombinert med plast. Dette gjør dette røret til et hardt materiale, men samtidig fleksibelt. Hensikten med å lage en overdimensjonert kledning er at den beskytter den optiske fiberen mot vibrasjoner, temperaturer og mekaniske krefter.

Løst fôr med polstring

Det er det samme belegget som er nevnt ovenfor, men inne i et materiale som er i stand til å isolere fuktighet, blir det introdusert. Ved å introdusere et hydrofobt materiale inni, forhindrer det vann i å nå den optiske fiberen. I tillegg til å gi beskyttelse mot vibrasjoner og andre miljøagenter, er den også i stand til å motstå visse temperaturer. Det er vanlig at materialer fra petroleum eller silikon brukes.

Strukturelle elementer

Disse elementene er strukturene som fungerer som en sentral guide for stien som den optiske fiberen må følge. Optisk fiber er enten fordelt langs denne strukturen eller flettet rundt den. Vanligvis har disse strukturene kanaler eller spor som fungerer som en ekstra guide for den optiske fiberen.

Forsterkende elementer

Som navnet indikerer, er deres oppgave å gi fiberarmen ytterligere forsterkning for så langt som mulig å isolere strekkreftene som fibrene kan utsettes for, og dessuten er det ingen vesentlig forlengelse som kan forårsake kjerne brudd. I tillegg til beskyttelse for forlengelse, beskytter den også fiberoptiske kabler mot knekk og vibrasjoner. De vanligste materialene som brukes til armeringsstrukturer er Kevlar glassfiber og stål siden de er fleksible materialer, men også har en soliditet.

Sheath

All fiberoptisk kabel har en jakke som vanligvis er laget av plast. Denne kappen er det ytre dekselet til den fiberoptiske kabelen, og dens funksjon er å gi kjernen beskyttelse mot eksterne agenter, krefter og fenomener, blant annet fuktighet, temperatur, vibrasjoner.

Materialene som vil utgjøre dekslene våre vil variere avhengig av installasjon og bruk, for eksempel må optiske kabler som er interoceaniske, gi beskyttelse mot fuktighet, atmosfærisk trykk og til og med mot haibitt. Hvis det er en fiberoptisk kabel som skal installeres antenne, må kappen beskytte kjernen mot vibrasjoner og knekk som genereres av vinden, og også mot temperaturer og fuktighet. Eller hvis installasjonen til slutt vil være under jorden, må dekselet være litt tyngre for å tåle støt og trykk gitt for eksempel kjøretøystrafikk.

Spleisingsteknikker

Det er vanlig at det i veldig store løp, opptil mer enn 120 kilometer, er nødvendig å lage skjøter mellom fibrene, siden det neppe er en sammenhengende fiber som har denne lengden. Og selv i tilfelle brudd, er det nødvendig å utføre denne typen reparasjoner.

De forskjellige typer skjøter som finnes er følgende:

Mekanisk spleise

Denne typen skjøter består av en slags hylse der de to fibrene blir introdusert og en mekanisk vri er laget for å forbinde de to kjernene. Disse skjøtene brukes vanligvis midlertidig eller når fusjonsspleising anses som unødvendig. Tapene knyttet til denne spleisetiden er i størrelsesorden 0,5 dB.

Spleising med lim

I dette tilfellet påføres et spesielt gjennomsiktig lim som gjør at de to endene av fiberen kan skjøtes, og denne unionen er beskyttet med en eller annen ekstern forsterkning. Det har tap på 0.2 dB, men det er vanligvis ikke veldig pålitelig siden limet kan ha en tendens til å skrelle av igjen.

Fusjonsspleising

Et verktøy som kalles en fusjonsskjøter brukes der mer delikat og presis arbeid utføres. I dette arbeidet må operatøren forberede fiberen før endene føres inn i denne skjøteren. Dette verktøyet har evnen til å visualisere om endene har et forurensende middel eller hvis det er nødvendig med en finere polering, eller hvis det bør være en bedre justering mellom fibrene. Hvis alle disse kravene er oppfylt, fortsetter det å varme bare det området, smelte fiberen og dermed forbinde kjernene. Tapene på denne spleisen er 0.02 dB.

Demping i fiberoptiske kabler

Begrepet demping betyr effekttap som oppstår i overføringslinjen. Måleenheten er desibel (dB). I fiberoptikk er det forskjellige årsaker til at demping skjer i kabelen. Det er to typer tap, som er iboende tap eller tap og ytre tap.

Iboende demping er de som genereres av kjemisk sammensetning og andre faktorer ved fremstillingen. Det vil si de årsakene som er en del av selve sammensetningen av Silicon og Germanium og av trådproduksjonsprosessene. Uansett hvor mye prosessene kan fortsette å forbedre, vil det ikke være mulig å nå et fibergarn uten demping.

På den annen side er ekstrinsiske dempninger de som genereres av eksterne faktorer, for eksempel urenheter, dårlige forbindelser, feil polering av profilene, ledd, blant andre. Denne dempningen eller tapene kan klassifiseres i sin tur som følger:

Absorpsjonstap

Denne typen demping skjer når det er tilstedeværelse av urenheter i fiberen. Disse urenhetene absorberer eller avbryter lysets gang. Denne absorpsjonen omdanner vanligvis lys til varmeenergi og gir tap fra 1 til 1000 dB / km.

Tap av Rayleigh

Når den optiske fiberen blir produsert, er det et øyeblikk av nedkjøling at fiberen ikke er i flytende og fast tilstand, og det er mulig at det er en feil påføring av spenning når den strekkes, dette kan generere mikroskopiske uregelmessigheter. Disse uregelmessighetene forårsaker diffraksjon av lysstrålene når de passerer gjennom dem.

Dispersjoner

Dispersjon oppstår når det er en variasjon i brytningsindeksen, og derfor brytes lyset på en annen måte enn forventet, dette skjer på grunn av mikrosprekker i fiberen, forurensninger eller iboende årsaker til fiberen.

Intermodal spredning

Denne typen spredning oppstår når det er en forskjell i lysets forplantningstid når de tar forskjellige ruter innenfor fiberens kjerne. Det kan også være kjent under navnet modal spredning. Denne typen spredning skjer bare i multimodefibre.

Kromatisk spredning av materialet: dette er resultatet av de forskjellige bølgelengdene av lys som forplanter seg ved forskjellige hastigheter gjennom et gitt medium.

Kromatisk dispersjon av bølgelederen: Det er en funksjon av båndbredden til informasjonssignalet og konfigurasjonen av guiden er generelt mindre enn den forrige dispersjonen og kan derfor neglisjeres.

Strålingstap

Disse tapene genereres av knekk eller bøyninger i den fiberoptiske kabelen. Dette skjer vanligvis på installasjonstidspunktet eller når det oppstår bøyninger innenfor fiberoptikkens bane.

Koblingstap

Ved spleising eller på terminalpunkter der det er nødvendig med kontakter, vil demping alltid eksistere. Disse dempningene er vanligvis lave, men ikke ubetydelige. Som når det er en feil justering mellom kjernene, må dette imidlertid korrigeres for å unngå at bølger kommer tilbake.

Fiberoptisk fungerende Windows

Disse arbeidsvinduene lar oss dra nytte av en del av det infrarøde lysbåndet i det elektromagnetiske spekteret. I dette tilfellet er de vinduer der bølgelengdene er i størrelsesorden nanometer. Det har blitt vist ved forskjellige anledninger at det er mindre demping ved bruk i disse arbeidsvinduene. Spesielt er det tre vinduer:

1. arbeidsvindu: bølgelengden er i størrelsesorden ni hundre og åtti nanometer.
2. arbeidsvindu: i dette tilfellet er bølgelengden XNUMX nanometer.
3. arbeidsvindu: bølgelengden er i størrelsesorden tusen fem hundre og femti nanometer. Dette siste vinduet er delt inn i S -båndet, C -båndet og L -båndet.

Fiberoptiske tilkoblinger

Det er to former for fiberoptiske tilkoblinger i et nettverkssystem. Disse topologiene er punkt-til-punkt-nettverk og punkt-til-flerpunkt-nettverk.

Punkt-til-punkt-nettverk er de der en node genereres fra informasjonskilden direkte til selskapene, hjemmet eller brukerne som krever tjenesten. Med andre ord er det ingen mellomledd eller annen node på nettverket mellom brukeren og tjenesten.

Point-to-multipoint-nettverk er de som krever en splitter eller optiske separatorer, lik de som brukes for fjernsyn som lar oss koble til forskjellige fjernsyn, selv når kabelselskapet bare leverer en koaksialkabel. Deretter kommer det fra senderen en optisk fiber som deler signalet gjennom de optiske delerne mellom to, fire, seks og opptil åtte brukere. I veldig brede nettverk er en av disse åtte divisjonene tatt for å inkludere en annen optisk splitter i nettverket som kan mate ytterligere 8 brukere. Imidlertid har disse divisjonene en grense og krever forsterkere på veien.

Optiske forsterkere

De består fortsatt av optiske fibre, men i produksjonsprosessen dopes de med forskjellige kjemiske komponenter, spesielt sjeldne jordarter. En av de mest brukte fiberoptiske forsterkerne er erbiumdoping.

Denne forsterkeren er ofte funnet som EDFA for forkortelsen på engelsk. Denne forsterkeren fungerer i det tredje arbeidsvinduet, spesielt i C -båndet og L. -båndet. Den kan imidlertid også fungere i S -båndet, men det krever andre midler eller ytterligere kjemiske komponenter.

Gevinsten det gir til det optiske signalet kan være fra femten til førti desibel. Den består vanligvis av en optisk fiber lagret i et rektangulært hus og kan ha ti til seksti meter dopet fiberlengde.

Oppsummering

Fiberoptikk er et overføringsmedium som sender data gjennom lysstråler. Prinsippene som den optiske fiberen er basert på er i lovene for optisk geometri, spesielt i loven om brytning.

I begynnelsen ble det utført forskjellige studier som utfyller hverandre inntil det var mulig å utvikle den optiske fiberen som er kjent i dag. I disse studiene ble det observert at gjennomsiktigheten til fiberen eller kjernetråden var avgjørende for å redusere dempninger og oppnå de minste tapene som i dag på 0.02 dB / Km.

Vanlige komponenter av optisk fiber er silisiumoksid og germanium. Bekledningskomponentene som dekker kjernen er vanligvis en type plast. Deretter kommer en mantel som gir mekanisk stivhet som kan være laget av nylon eller Kevlar, og til slutt en plastmantel som beskytter hele kabelen og isolerer fibrene fra eksterne midler.

Det er forskjellige produksjonsmetoder som er:

MCVD (modifisert kjemisk dampavsetning)
VAD (Vapor Axial Deposition)
OVD (utvendig dampavsetning)
PCVD (Plasma Chemical Damp Deposition)

Uavhengig av hvilken type metode som brukes, er det vanlig blant alle disse at preform -strekkprosessen utføres.

Anvendelsene av fiberoptikk er forskjellige. I kommunikasjon ble de et av midlene eller overføringslinjene par excellence, på grunn av deres store båndbredde og overføringshastigheten det kan nå, og påliteligheten eller sikkerheten til informasjonen som dette systemet gir. I sensorer som gjør det mulig å oppdage forhold eller parametere som: temperatur, fuktighet, atmosfærisk trykk og til og med for ekkoloddsystemer.

Det brukes også til belysning, for eksempel det fleksible endoskopet som bruker fiberoptikk som et middel for å lede lyset for å belyse organer og kunne utføre mindre invasive eller mer presise operasjoner på en mer behagelig måte. På samme måte for dekorative effekter som juletrær.

Det er mulig å endre fargene som en optisk fiber viser eller reflekterer ved å variere bølgelengden eller frekvensen som beveger seg gjennom den.

Noen av de viktigste fordelene med optisk fiber og bruksområder er båndbredde, overføringshastighet som dataene kan nå, elektromagnetisk immunitet, reduksjon av okkupert plass og vekt og høy informasjonssikkerhet.

Selv om det på den annen side er en mer avansert teknologi, og derfor dyrere, er installasjonen og vedlikeholdet mer komplekse enn konvensjonelle systemer, de er ekstremt skjøre og lite tolerante overfor temperaturer, fuktighet, vibrasjoner og forlengelse.

Det er to typer optikk i henhold til mengden støy eller moduser de kan overføre.

Multimode fibre er de som kan sende forskjellige bølgelengder samtidig gjennom forskjellige moduser, derav navnet. Sammenlignet med single-mode fibre har multimode fibre en større kjerne og brytningsindeksen mellom kjerne og kledning er forskjellig, men bare litt. Så bølgene beveger seg i kjernen som hopper av kjernens vegger. De brukes til ruter eller nettverk over korte avstander. Det er vanligvis identifisert fordi den ytre jakken vanligvis er oransje.

Enkeltmodusfibre er de som bare har en overføringsbane og kjernen er mindre sammenlignet med flermodusfibre. Overføringsmåten er vanligvis kjernens sentrale akse, siden den spretter i veldig store vinkler. De er vanligvis forskjellige fra multimode fordi de bruker en gul ytterjakke.

Nå, i henhold til designet, er det også to typer. Løsstrukturerte optiske fibre er de der de fiberoptiske trådene er løst inne i rørene de ledes gjennom. Dette røret kan være hult eller ha et hydrofobt materiale inni, slik at det fungerer som beskyttelse for den optiske fiberen mot fuktighet.

I kontrast består tette strukturkabler av sammenføyning av flere fiberoptiske tråder som er individuelt dekket med en mantel og jakke. Disse trådene omgir et sentralt stykke, og hele settet er igjen beskyttet av et eksternt lag.

I et kommunikasjonssystem laget av fiberoptikk er det noen komponenter som er nødvendige for at overføringen skal lykkes. Blant disse komponentene er optiske sendere som lysdioder eller lasere, opto-elektriske omformere som er ansvarlige for å transformere elektriske signaler til optiske for å bli sendt gjennom fiberen og senere å konvertere de optiske signalene som mottas til elektriske igjen.

Det er også de optiske detektorene som er:

PIN
APD
silisium
germanium
Andre materialer

Poleringstypene vil avhenge av kontaktene som er plassert i enden av den optiske fiberen, de kan klassifiseres i henhold til deres type polering.

Plano
PC (fysisk kontakt)
SPC (SuperPC)
CPU (UltraPC)
Forbedret UPC
APC (vinklet PC)

Kontaktene er elementene som gjør at den optiske fiberen kan kobles til terminalutstyret. Kontaktene som vanligvis brukes i fiberoptikk, spesielt for lokalnett, er ST-, LC-, FC- og SC -kontaktene.

Mekanisk spleise: denne typen spleis består av en slags hylse der de to fibrene blir introdusert og en mekanisk vri er laget for å forbinde de to kjernene. Tapene knyttet til denne spleisetiden er i størrelsesorden 0,5 dB.

Spleising med lim: i dette tilfellet påføres et spesielt gjennomsiktig lim som gjør at de to endene av fiberen kan skjøtes, og denne skjøten er beskyttet med en eller annen ekstern forsterkning. Det har tap på 0.2 dB, men det er vanligvis ikke veldig pålitelig siden limet kan ha en tendens til å skrelle av igjen.

Fusjonsspleising: Spliseren har evnen til å visualisere om endene har forurensende middel eller om det er nødvendig med en finere polering, eller hvis det bør være en bedre justering mellom fibrene. Deretter fortsetter det å varme bare det området, smelte fiberen og dermed forbinde kjernene. Tapene på denne spleisen er 0.02 dB.

Rollen som en fiberoptisk kabel vil spille vil bestemme strukturen. Selv når de kan brukes for forskjellige funksjoner, har alle fiberoptiske kabler mange elementer til felles, som er den sekundære kledningen, de indre fibrene, elementene som bidrar til forsterkning og struktur av kabelen, kappen som grupperer seg sammen alle fibergarn og fuktisolerende materialer.

Det er elementer som gir støtte i strukturen og forsterkningen av den fiberoptiske kabelen. De strukturelle elementene som fungerer som en sentral guide for banen som den optiske fiberen må følge. Optisk fiber er enten fordelt langs denne strukturen eller flettet rundt den. Vanligvis har disse strukturene kanaler eller spor som fungerer som en ekstra guide for den optiske fiberen.

Forsterkningselementene gir ytterligere forsterkning til den fiberoptiske kabelen for å isolere den fra strekkreftene den kan utsettes for, og i tillegg er det ingen vesentlig forlengelse som kan generere brudd i kjernene.

I ekstrinsiske dempninger er det flere årsaker, som er:

Absorpsjonstap
Tap av Rayleigh
Dispersjoner
Strålingstap
Koblingstap

Konklusjoner

Optisk fiber er en overføringslinje som har tillatt større hastighet og effektivitet i overføring av data i dag. Selv om det er en teknologi som må gå langt for å kunne erstatte konvensjonelle systemer, er det noen ganger det beste alternativet for kommunikasjon.

Imidlertid er fiberoptikk en dyr type teknologi sammenlignet med konvensjonelle systemer fordi den krever utstyr og optiske verktøy som pleier å være dyrere. Det krever også passende opplæring for å kunne jobbe med fiberoptikk. I tillegg er installasjonen vanligvis en veldig delikat prosess, og tilstedeværelsen av brudd i fiberen kan gi betydelige tap hvis den ikke blir behandlet i tide. I tillegg må noe utstyr fortsatt utvikles slik at teknologien og systemet er helt optisk, siden det for eksempel fortsatt ikke er optiske minner.

Det er vanlig at fiberoptiske nettverk har backup -systemer som ring eller dobbeltring, noe som gjør at informasjonen i tilfelle av disse hendelsene kan bevege seg i en annen retning, for å unngå avbrudd i tjenesten i en lengre periode mens situasjonen er løst.

Fiberoptiske systemer er veldig pålitelige fordi det er praktisk talt umulig å bryte nettverket uten å bli oppdaget eller uten å avbryte dataoverføringen. Derfor er det vanlig å se optiske fibre installert under vann mellom de allierte landene, hvor de overfører sensitiv og hemmelig informasjon.

Hva skiller fiberoptikk fra andre medier i datahastighet og overføringskapasitet. I tillegg garanterer det minimalt tap av informasjon på grunn av at den har svært liten demping i hovedelementet, noe som gjør det unødvendig å installere så mye restaurerings- og forsterkningsutstyr i systemet. Siden informasjon beveger seg med lysets hastighet, har det vært mulig å se en betydelig migrasjon av store selskaper til denne typen teknologi.