Mikä on valokuitukaapeli

Kuituoptisia kaapeleita käytetään nykyään laajalti tiedonsiirtoon. Joillakin IT-alueilla ne ovat korvanneet kokonaan perinteiset metallijohtimiin perustuvat tietoliikennelinjat. Optiset linjat ovat erityisen tehokkaita, kun suuria tietomääriä on siirrettävä pitkiä matkoja.

Kuituoptiikan fyysinen perusta

Optisen kuidun toiminnan fyysiset periaatteet perustuvat kokonaisheijastuksen periaatteeseen. Jos otetaan kaksi mediaa, joilla on erilaiset taitekertoimet n₁ ja n₂, ja n₂<n₁ (esimerkiksi ilma ja lasi tai lasi ja läpinäkyvä muovi) ja anna valonsäteen kulmassa α rajapintaan, silloin tapahtuu kaksi tapahtumaa.

Säde (merkitty kuvassa punaisella), joka laukeaa vasemmasta yläkulmasta (nuolen mukaan), taittuu osittain ja kulkee väliaineen läpi, jonka taitekerroin on n₂ kulma α₁<α - tämä säteen osa on merkitty katkoviivalla.Säteen toinen osa heijastuu rajapinnasta samassa kulmassa. Jos säde ammutaan matalammalla kulmalla β (vihreä säde kuvassa), tapahtuu sama - osittainen heijastus ja osittainen taittuminen kulmassa β₁.

Jos tulokulmaa α pienennetään edelleen (sininen säde kuvassa), säteen taittunut osa voi "liukua" lähes samansuuntaisesti mediarajapinnan kanssa (sininen katkoviiva). Tulevaisuuden kulman pieneneminen edelleen (vihreä säde, joka osuu kulmaan β) aiheuttaa laadullisen hypyn - taittunut osa puuttuu. Säde heijastuu täysin kahden median välisestä rajapinnasta. Tätä kulmaa kutsutaan kokonaisheijastuskulmaksi ja itse ilmiötä kutsutaan kokonaisheijastukseksi. Sama havaitaan tulokulman pienentyessä edelleen.

Optinen kuitulaite

Optinen kuitu on rakennettu tälle periaatteelle. Se koostuu kahdesta koaksiaalisesta kerroksesta, joilla on eri optinen tiheys.

Jos valonsäde tulee kuidun avoimeen päähän kulmassa, joka on suurempi kuin valon heijastuskulma, se heijastuu täysin kahden eri taitekertoimen omaavan aineen kosketusrajalta, ja jokaisessa "hypyssä" on alhainen vaimennus.

Optisen kuidun ulkoosa on muovia. Sisempi voi olla myös läpinäkyvää muovia, sitten se voidaan taivuttaa riittävän suuriin kulmiin (jopa rullata renkaaksi, ja sisälle pääsevä valo kulkee edelleen päädystä toiseen vaimenemalla optisten ominaisuuksien mukaan. muovi ja valoohjaimen pituus). Runkokaapeleissa, joissa joustavuus ei ole yhtä tärkeää, sisäydin on yleensä lasia.Tämä vähentää vaimennusta, alentaa kuidun kustannuksia, mutta siitä tulee herkkä mutkille.

Optisen linjan suorituskyvyn lisäämiseksi kuitu tuotetaan kaksimuotoisena tai monimuotoisena versiona. Tätä varten sydämen poikkileikkaus kasvaa 50 mikroniin tai 62,5 mikroniin (verrattuna 10 mikroniin yksimoodissa). Kaksi tai useampia signaaleja voidaan lähettää samanaikaisesti tällaisen optisen kuidun kautta.

Tällä optisen siirtojohdon rakenteella on tiettyjä haittoja. Yksi niistä on kunkin signaalin eri polun aiheuttama valon hajonta. He oppivat käsittelemään sitä tekemällä ytimen, jolla on gradientti (muuttuen keskeltä reunoihin) taitekerroin. Tästä johtuen eri säteiden reitit korjataan.

Monimuotokuiduilla varustettuja kaapeleita käytetään pääasiassa paikallisissa verkoissa (samassa rakennuksessa, yhdessä yrityksessä jne.) ja yksimuotokuiduilla - runkojohdoissa.

Kuitulinja-laite

FOCL lähettää LEDin tai laserin tuottaman valosignaalin. Lähettimessä syntyy sähköinen signaali. Päätelaite tarvitsee myös signaalin sähköimpulssien muodossa. Siksi alkuperäiset tiedot on muutettava kahdesti. Yksinkertaistettu kaavio valokuitulinjasta on esitetty kuvassa.

Lähettimen signaali muunnetaan valopulsseiksi ja lähetetään optisen linjan kautta. Lähetyspuolen emitterien teho on rajoitettu, joten pitkillä linjoilla tietyin väliajoin asennetaan laitteita, jotka kompensoivat vaimennusta - optiset vahvistimet, regeneraattorit tai toistimet.Vastaanottopuolella on toinen muunnin, joka muuttaa optisen signaalin sähköiseksi.

Optisen kaapelin suunnittelu

Kuituoptisen linjan järjestämiseen käytetään yksittäisiä kuituja osana optista kaapelia. Sen rakenne riippuu voimajohdon tarkoituksesta ja asennusmenetelmästä, mutta yleensä se sisältää useita kuituja, joissa on yksilöllinen suojapinnoite (naarmuilta ja mekaanisilta vaurioilta). Tällainen suojaus suoritetaan yleensä kahdessa kerroksessa - ensin yhdistelmäkuori ja päällä - ylimääräinen muovi- tai lakkapinnoite. Kuidut on suljettu yhteiseen vaippaan (kuten perinteiset sähkökaapelit), joka määrittää kaapelin laajuuden ja valitaan ottaen huomioon ulkoiset vaikutukset, joille linja joutuu käytön aikana.

Kaapelihyllyihin asetettaessa johtoja on vaikea suojata jyrsijöiltä. Tässä tapauksessa on valittava kaapeli, jonka ulkovaippa on vahvistettu teräsnauhalla tai lankapanssarilla. Lasikuituja käytetään myös suojana vaurioilta.

Jos kaapeli vedetään putkeen, vahvistettua vaippaa ei tarvita. Metalliputki suojaa luotettavasti hiirten ja rottien hampailta. Ulkokuori voidaan tehdä kevyeksi. Tämä helpottaa kaapelin kiristämistä putken sisällä.

Jos linja on tarkoitus asentaa maahan, suojaus suoritetaan korroosiosuojattujen metallilankapanssarien tai lasikuitutankojen muodossa. Se tarjoaa korkean vastustuskyvyn ei vain puristukselle, vaan myös venymiselle.

Jos kaapeli asennetaan merialueille, jokien ja muiden vesiesteiden poikki, suoiselle maaperälle jne., käytetään lisäsuojaa alumiinipolymeeriteipillä. Näin estetään veden pääsy sisään.

Lisäksi monet yhteisen vaipan sisällä olevat kaapelit sisältävät:

• vahviketangot, jotka antavat rakenteelle suuremman lujuuden ulkoisten mekaanisten vaikutusten ja linjan termisen pidentymisen aikana;
• täyteaineet - muovilangat, jotka täyttävät kuitujen ja muiden elementtien väliset tyhjät alueet;
• voimatangot (niiden tarkoitus on lisätä vetokuormitusta).

Suurilla jänteillä johto on ripustettu kaapeliin, mutta on itsekantavia kaapeleita. Kantava metallikaapeli on rakennettu suoraan kuoreen.

Erillisenä valokuitulinjan tyyppinä mainittakoon optinen patch-johto. Tämä kaapeli sisältää yhden tai kaksi kuitua (yksimoodi tai kaksoistila), jotka on suljettu yhteiseen vaippaan. Johto on varustettu molemmilla puolilla liittimillä liitäntää varten. Tällaiset kaapelit ovat lyhyitä ja ne on tarkoitettu laitteiden liittämiseen lyhyen matkan päässä tai kaapin sisäisen tiedonsiirron asettamiseksi.

Optisten kaapelien edut ja haitat

Optisten kaapeleiden kiistattomiin etuihin, jotka määrittelivät tällaisten viestintälinjojen laajan jakelun, kuuluvat:

• korkea kohinansieto - kotitalouksien ja teollisuuden sähkömagneettinen säteily ei vaikuta valosignaaliin, eikä itse linja lähetä (tämä vaikeuttaa luvatonta pääsyä lähetettyyn tietoon eikä aiheuta sähkömagneettisen yhteensopivuuden ongelmia);
• täydellinen galvaaninen eristys vastaanottavan ja lähettävän puolen välillä;
• alhainen vaimennustaso - paljon vähemmän kuin langallisten linjojen;
• pitkä käyttöikä;
• suuri läpimeno.

Nykytodellisuudessa on myös tärkeää, että kaapeli ei houkuttele metallivarkaita.

Optiikalla ei ole vikoja. Ensinnäkin tämä on asennuksen ja kytkennän monimutkaisuus, joka vaatii erityisiä laitteita, työkaluja ja materiaaleja ja asettaa myös korkeammat vaatimukset linjojen asennukseen ja huoltoon osallistuvan henkilöstön pätevyydelle. Useimmat FOCL:n viat liittyvät asennusvirheisiin, jotka eivät välttämättä ilmene heti. Aluksi myös itse linjan hinta oli korkea, mutta tekniikan kehitys on mahdollistanut tämän haitan tasoittamisen kilpailutasolle.

Optiset viestintälinjat ovat vallanneet vakavan alan viestintämateriaalien markkinoilla. Lähitulevaisuudessa he eivät näe vakavaa vaihtoehtoa, ellei tapahdu teknistä läpimurtoa.

Samanlaisia ​​artikkeleita: