Danes se optični kabli pogosto uporabljajo za prenos podatkov. Na nekaterih področjih IT so popolnoma zamenjali tradicionalne komunikacijske linije, ki temeljijo na kovinskih vodnikih. Optične linije so še posebej učinkovite tam, kjer je treba prenašati velike količine podatkov na dolge razdalje.
Vsebina
Fizična osnova optičnih vlaken
Fizična načela delovanja optičnih vlaken temeljijo na principu popolne refleksije. Če vzamemo dva medija z različnimi lomnimi količniki n1 in n2, in n2<n1 (na primer zrak in steklo ali steklo in prozorna plastika) in pustite žarek svetlobe pod kotom α na vmesnik, potem se bosta zgodila dva dogodka.
Žarek (na sliki je označen z rdečo), ki ga izstrelimo z zgornjega levega kota (ob puščici), se bo delno lomil in bo šel skozi medij z lomnim količnikom n2 kot α1<α - ta del žarka je označen s črtkano črto.Drugi del žarka se bo pod enakim kotom odbijal od vmesnika. Če se žarek izstreli pod manjšim kotom β (zeleni žarek na sliki), se bo zgodilo isto - delni odboj in delni lom pod kotom β1.
Če se vpadni kot α še zmanjša (modri žarek na sliki), potem lahko lomljeni del žarka "drsi" skoraj vzporedno z vmesnikom medija (modra črtkana črta). Nadaljnje zmanjšanje vpadnega kota (zelen žarek, ki pade pod kotom β) bo povzročilo kvalitativni skok - lomljeni del bo odsoten. Žarek se bo v celoti odbijal od vmesnika med obema medijema. Ta kot se imenuje kot popolnega odboja, sam pojav pa se imenuje totalni odboj. Enako bomo opazili pri nadaljnjem zmanjšanju vpadnega kota.
Naprava z optičnimi vlakni
Na tem principu je zgrajeno optično vlakno. Sestavljen je iz dveh koaksialnih plasti z različno optično gostoto.
Če svetlobni žarek vstopi v odprt konec vlakna pod kotom, večjim od kota odboja svetlobe, se bo popolnoma odbil od kontaktne meje dveh medijev z različnimi lomnimi indeksi, z majhnim slabljenjem pri vsakem "skoku".
Zunanji del optičnega vlakna je izdelan iz plastike. Notranji je lahko tudi iz prozorne plastike, nato pa ga je mogoče upogniti pod dovolj velikimi koti (tudi zviti v obroč, svetloba, ki pride v notranjost, pa bo še vedno prehajala z enega konca na drugega z slabljenjem, odvisno od optičnih lastnosti plastiko in dolžino svetlobnega vodnika). Pri hrbteničnih kablih, pri katerih fleksibilnost ni tako pomembna, je notranje jedro običajno iz stekla.To zmanjša dušenje, zniža stroške vlakna, vendar postane občutljivo na upogibe.
Za povečanje prepustnosti optične linije se vlakno proizvaja v dvo- ali večnačinskem načinu. Da bi to naredili, se presek jedra poveča na 50 mikronov ali 62,5 mikronov (v primerjavi z 10 mikroni pri enomodnih). Preko takega optičnega vlakna se lahko hkrati prenašata dva ali več signalov.
Ta konstrukcija optičnega prenosnega voda ima določene pomanjkljivosti. Ena od njih je razpršitev svetlobe, ki jo povzroča različna pot vsakega signala. Z njim so se naučili ravnati tako, da so naredili jedro z gradientnim (spreminjanjem od sredine do robov) lomnim količnikom. Zaradi tega se korigirajo trase različnih žarkov.
Kabli z večmodnimi vlakni se uporabljajo predvsem za lokalna omrežja (znotraj iste stavbe, enega podjetja itd.), Z enomodnimi vlakni - za magistralne linije.
Naprava za optično omrežje
FOCL oddaja svetlobni signal, ki ga ustvari LED ali laser. V oddajniku se generira električni signal. Končna naprava potrebuje tudi signal v obliki električnih impulzov. Zato bo treba izvirne podatke dvakrat preoblikovati. Na sliki je prikazan poenostavljen diagram optične linije.
Signal iz oddajnika se pretvori v svetlobne impulze in se prenaša po optični liniji. Moč oddajnikov na oddajni strani je omejena, zato so na dolgih linijah v določenih intervalih nameščene naprave, ki kompenzirajo dušenje - optični ojačevalniki, regeneratorji ali repetitorji.Na sprejemni strani je še en pretvornik, ki pretvarja optični signal v električni.
Zasnova optičnega kabla
Za organizacijo optične linije se posamezna vlakna uporabljajo kot del optičnega kabla. Njegova zasnova je odvisna od namena daljnovoda in načina polaganja, na splošno pa vsebuje več vlaken z individualno zaščitno prevleko (od prask in mehanskih poškodb). Takšna zaščita se običajno izvaja v dveh slojih - najprej sestavljena lupina, na vrhu pa dodatni premaz iz plastike ali laka. Vlakna so zaprta v skupni ovoj (kot običajni električni kabli), ki določa obseg kabla in je izbran ob upoštevanju zunanjih vplivov, ki jim bo vod izpostavljen med delovanjem.
Pri polaganju v kabelske police je problem zaščite vodov pred glodalci. V tem primeru je treba izbrati kabel, katerega zunanji ovoj je ojačan z jeklenim trakom ali žično oklepom. Za zaščito pred poškodbami se uporabljajo tudi steklena vlakna.
Če je kabel položen v cev, ojačan plašč ni potreben. Kovinska cev zanesljivo ščiti pred zobmi miši in podgan. Zunanja lupina je lahko lahka. To olajša zategovanje kabla znotraj cevi.
Če je treba vrvico položiti v tla, se zaščita izvede v obliki protikorozijsko zaščitenih žičnih oklepov ali palic iz steklenih vlaken. Zagotavlja visoko odpornost ne le na stiskanje, ampak tudi na raztezanje.
Pri polaganju kabla v morskih območjih, čez reke in druge vodne ovire, na močvirna tla itd., se uporabi dodatna zaščita z aluminijastim polimernim trakom. Tako se prepreči vdor vode.
Poleg tega številni kabli znotraj skupnega ovoja vsebujejo:
- ojačitvene palice, ki dajejo strukturi večjo trdnost pod zunanjimi mehanskimi vplivi in med toplotnim raztezkom linije;
- polnila - plastične niti, ki zapolnjujejo prazna območja med vlakni in drugimi elementi;
- pogonske palice (njihov namen je povečati natezno obremenitev).
V velikih razponih je vod obešen na kablu, vendar obstajajo samonosilni kabli. Nosilni kovinski kabel je vgrajen neposredno v lupino.
Kot ločeno vrsto optičnih vlaken je treba omeniti optični obliž. Ta kabel vsebuje eno ali dve vlakni (enojna ali dvojna), zaprta v skupni ovoj. Na obeh straneh je kabel opremljen s priključki za priklop. Takšni kabli so kratke dolžine in so namenjeni za povezavo opreme na kratki razdalji ali za polaganje komunikacij znotraj omare.
Prednosti in slabosti optičnih kablov
Nedvomne prednosti optičnih kablov, ki so določile široko distribucijo takšnih komunikacijskih vodov, vključujejo:
- visoka odpornost proti hrupu - na svetlobni signal ne vpliva gospodinjsko in industrijsko elektromagnetno sevanje, sama linija pa ne oddaja (to otežuje nepooblaščen dostop do prenesenih informacij in ne povzroča težav z elektromagnetno združljivostjo);
- popolna galvanska izolacija med sprejemno in oddajno stranjo;
- nizka stopnja dušenja - veliko manjša kot pri žičnih linijah;
- dolga življenjska doba;
- velika prepustnost.
V sodobnih realnostih je pomembno tudi, da kabel ne privlači tatov kovin.
Optika ni brez pomanjkljivosti. Najprej je to zapletenost namestitve in povezave, ki zahteva posebno opremo, orodja in materiale, poleg tega pa nalaga večje zahteve glede usposobljenosti osebja, ki sodeluje pri namestitvi in vzdrževanju vodov. Večina napak v FOCL je povezanih z napakami pri namestitvi, ki se morda ne pojavijo takoj. Sprva so bili visoki tudi stroški same linije, vendar je razvoj tehnologije omogočil, da se ta pomanjkljivost izravnava na konkurenčne ravni.
Optične komunikacijske linije so zasedle resen sektor na trgu komunikacijskih materialov. V bližnji prihodnosti resne alternative ne vidijo, če ne bo prišlo do tehnološkega preboja.
Podobni članki:
