Što je optički kabel

Optički kabeli danas se široko koriste za prijenos podataka. U nekim područjima IT-a potpuno su zamijenili tradicionalne komunikacijske linije temeljene na metalnim vodičima. Optičke linije posebno su učinkovite tamo gdje se velike količine podataka moraju prenositi na velike udaljenosti.

Fizička osnova optičkih vlakana

Fizički principi rada optičkih vlakana temelje se na principu totalne refleksije. Ako uzmemo dva medija s različitim indeksima loma n₁ i n₂, i n₂<n₁ (na primjer, zrak i staklo ili staklo i prozirna plastika) i pustimo snop svjetlosti pod kutom α prema sučelju, tada će se dogoditi dva događaja.

Snop (na slici je označen crvenom bojom), lansiran odozgo lijevo (duž strelice), djelomično će se prelomiti i proći će kroz medij s indeksom loma n₂ kut α₁<α - ovaj dio grede označen je isprekidanom linijom.Drugi dio snopa će se reflektirati od sučelja pod istim kutom. Ako je snop ispaljen pod manjim kutom β (zeleni snop na slici), onda će se dogoditi isto - djelomična refleksija i djelomična refrakcija pod kutom β₁.

Ako se kut upada α dodatno smanji (plavi snop na slici), tada prelomljeni dio snopa može "kliziti" gotovo paralelno s medijskim sučeljem (plava isprekidana linija). Daljnje smanjenje upadnog kuta (zeleni snop koji upada pod kutom β) prouzročit će kvalitativni skok - lomljeni dio će biti odsutan. Zraka će se u potpunosti reflektirati od sučelja između dva medija. Taj se kut naziva kut totalne refleksije, a sam fenomen naziva se totalni odraz. Isto će se primijetiti s daljnjim smanjenjem upadnog kuta.

Uređaj s optičkim vlaknima

Optičko vlakno je izgrađeno na ovom principu. Sastoji se od dva koaksijalna sloja različite optičke gustoće.

Ako svjetlosni snop uđe u otvoreni kraj vlakna pod kutom većim od kuta refleksije svjetlosti, potpuno će se reflektirati od kontaktne granice dvaju medija s različitim indeksima loma, uz malo slabljenje pri svakom "skoku".

Vanjski dio optičkog vlakna izrađen je od plastike. Unutarnji se može napraviti i od prozirne plastike, tada se može savijati pod dovoljno velikim kutovima (čak i smotati u prsten, a svjetlost koja uđe unutra će i dalje prolaziti s jednog kraja na drugi uz slabljenje ovisno o optičkim svojstvima plastika i duljina svjetlovoda). Za okosne kabele kod kojih fleksibilnost nije toliko važna, unutarnja jezgra obično je izrađena od stakla.To smanjuje slabljenje, smanjuje cijenu vlakna, ali postaje osjetljivo na zavoje.

Kako bi se povećala propusnost optičke linije, vlakno se proizvodi u verziji s dva ili više načina. Da biste to učinili, poprečni presjek jezgre se povećava na 50 mikrona ili 62,5 mikrona (u odnosu na 10 mikrona za single-mode). Kroz takvo optičko vlakno mogu se istovremeno prenositi dva ili više signala.

Ova konstrukcija optičkog dalekovoda ima određene nedostatke. Jedna od njih je disperzija svjetlosti uzrokovana različitom putanjom svakog signala. Naučili su se nositi s tim tako što su napravili jezgru s gradijentom (mijenjajući se od sredine prema rubovima) indeksom loma. Zbog toga se korigiraju rute različitih greda.

Kabeli s višemodnim vlaknima uglavnom se koriste za lokalne mreže (unutar iste zgrade, jednog poduzeća itd.), a s jednomodnim vlaknima - za magistralne vodove.

Uređaj za optičku liniju

FOCL prenosi svjetlosni signal koji generira LED ili laser. U odašiljaču se stvara električni signal. Krajnji uređaj također treba signal u obliku električnih impulsa. Stoga će biti potrebno dvaput transformirati izvorne podatke. Pojednostavljeni dijagram optičke linije prikazan je na slici.

Signal od odašiljača pretvara se u svjetlosne impulse i prenosi preko optičke linije. Snaga emitera na odašiljačkoj strani je ograničena, stoga se na dugim linijama u određenim intervalima ugrađuju uređaji koji kompenziraju slabljenje - optička pojačala, regeneratori ili repetitori.Na prijemnoj strani nalazi se još jedan pretvarač koji pretvara optički signal u električni.

Dizajn optičkog kabela

Za organiziranje optičke linije koriste se pojedinačna vlakna kao dio optičkog kabela. Njegov dizajn ovisi o namjeni dalekovoda i načinu polaganja, ali općenito sadrži nekoliko vlakana s pojedinačnim zaštitnim premazom (od ogrebotina i mehaničkih oštećenja). Takva se zaštita obično izvodi u dva sloja - prvo, složena ljuska, a na vrhu - dodatni premaz od plastike ili laka. Vlakna su zatvorena u zajednički omotač (poput konvencionalnih električnih kabela), koji određuje opseg kabela i odabire se uzimajući u obzir vanjske utjecaje kojima će linija biti podvrgnuta tijekom rada.

Kod polaganja u kabelske nosače javlja se problem zaštite vodova od glodavaca. U tom slučaju potrebno je odabrati kabel čiji je vanjski omotač ojačan čeličnom trakom ili žičanim oklopom. Staklena vlakna također se koriste kao zaštita od oštećenja.

Ako je kabel položen u cijev, pojačani omotač nije potreban. Metalna cijev pouzdano štiti od zuba miševa i štakora. Vanjska školjka može biti lagana. To olakšava zatezanje kabela unutar cijevi.

Ako se linija treba položiti u tlo, zaštita se izvodi u obliku žičanog oklopa zaštićenog od korozije ili šipki od stakloplastike. Pruža visoku otpornost ne samo na kompresiju, već i na istezanje.

Ako se kabel polaže u morskim područjima, preko rijeka i drugih vodenih barijera, na močvarnom tlu i sl., primjenjuje se dodatna zaštita aluminijskom polimernom trakom. Tako se sprječava ulazak vode.

Također, mnogi kabeli unutar zajedničkog omotača sadrže:

• armaturne šipke koje služe da konstrukciji daju veću čvrstoću pod vanjskim mehaničkim utjecajima i tijekom toplinskog produljenja linije;
• punila - plastične niti koje ispunjavaju prazna područja između vlakana i drugih elemenata;
• pogonske šipke (namjena im je povećati vlačno opterećenje).

U velikim rasponima, vod je obješen na kabel, ali postoje samonosivi kabeli. Noseći metalni kabel ugrađen je izravno u školjku.

Kao zasebnu vrstu optičke linije treba spomenuti optički patch kabel. Ovaj kabel sadrži jedno ili dva vlakna (single mode ili dual mode) zatvorena u zajednički omotač. S obje strane kabel je opremljen konektorima za spajanje. Takvi kabeli su kratke duljine i namijenjeni su za spajanje opreme na maloj udaljenosti ili za polaganje unutar kabinetskih komunikacija.

Prednosti i nedostaci optičkih kabela

Nedvojbene prednosti optičkih kabela, koje su odredile široku distribuciju takvih komunikacijskih linija, uključuju:

• visoka otpornost na buku - na svjetlosni signal ne utječe kućno i industrijsko elektromagnetsko zračenje, a sama linija ne emitira (to otežava neovlašteni pristup prenesenim informacijama i ne stvara probleme elektromagnetske kompatibilnosti);
• potpuna galvanska izolacija između prijemne i odašiljačke strane;
• niska razina prigušenja - mnogo manja od ožičenih vodova;
• dug radni vijek;
• velika propusnost.

U modernim stvarnostima također je važno da kabel ne privlači lopove metala.

Optika nije bez mana. Prije svega, to je složenost instalacije i spajanja, što zahtijeva posebnu opremu, alate i materijale, a također nameće povećane zahtjeve za kvalifikacije osoblja uključenog u instalaciju i održavanje vodova. Većina kvarova u FOCL-u povezana je s pogreškama u instalaciji, koje se možda neće odmah manifestirati. U početku je cijena same linije također bila visoka, ali je razvoj tehnologije omogućio da se ovaj nedostatak izravna na konkurentske razine.

Optičke komunikacijske linije zauzele su ozbiljan sektor na tržištu komunikacijskih materijala. U dogledno vrijeme ne vide ozbiljnu alternativu osim ako ne dođe do tehnološkog iskora.

Slični članci: