Kaj so komponente optičnega vlakna
Katere so komponente optičnih vlaken? Tipično optično vlakno obsega tri glavne komponente: jedro, ki nosi svetlobo; obloga, ki obdaja jedro z nižjim lomnim količnikom in vsebuje svetlobo; in premaz, ki ščiti krhko vlakno v notranjosti.
Core
Jedro , ki nosi svetlobo, je najmanjši del optičnega vlakna. Jedro optičnega vlakna je običajno izdelano iz stekla, čeprav so nekatere izdelane iz plastike. Steklo, ki se uporablja v jedru, je zelo čisti silicijev dioksid (SiO2), material, ki je tako jasen, da ga lahko pogledate skozi 5 milj od njega, kot da bi gledali skozi okno gospodinjstva.
V proizvodnem procesu se za povečanje indeksa refrakcije v nadzorovanih pogojih uporabljajo dodatki, kot so germanija, fosfor pentoksid ali aluminijev oksid.
Optična vlakna so izdelana v različnih premerih za različne aplikacije. Tipična steklena jedra segajo od tako majhnih kot 3.7um do 200um. Velikosti jedra, ki se običajno uporabljajo v telekomunikacijah, so 9um, 50um in 62.5um. Plastična jedra iz optičnih vlaken so lahko veliko večja od stekla. Priljubljena plastična velikost jedra je 980um.
Obloge
Obloga obdaja jedro in zagotavlja nižji refrakcijski indeks, ki omogoča delovanje optičnih vlaken. Pri uporabi steklenih oblog se obloga in jedro izdelata skupaj iz istega materiala na osnovi silicijevega dioksida v trajno staljenem stanju. Postopek izdelave dodaja različne količine dopantov jedru in oblogi, da se ohrani razlika med indeksi refrakcije med njimi okoli 1%.
Tipično jedro ima lahko lomni količnik 1,49 pri 1300 nm, obloga pa ima indeks refrakcije 1,47. Te številke pa so odvisne od valovne dolžine. Jedro istega vlakna bo imelo drugačen refrakcijski indeks pri različni valovni dolžini.
Tako kot jedro je obloga izdelana v standardnih premerih. Dva najpogosteje uporabljena premera sta 125um in 140um. Obloga 125um običajno podpira velikosti jedra 9um, 50um, 62.5um in 85um. Obloga 140um ima tipično jedro 100um.
Premaz
Prevleka je zaščitna plast optičnega vlakna. Premaz absorbira udarce, zareze, strganje in celo vlago, ki lahko poškoduje oblogo. Brez prevleke je optično vlakno zelo krhko. En sam mikroskopski nick v oblogi lahko povzroči, da se optična vlakna zlomijo, ko se upognejo. Premaz je bistven za vsa steklena vlakna in se brez njega ne prodajajo.
Prevleka je izključno zaščitna. Ne prispeva k svetlobni sposobnosti optičnih vlaken na kakršen koli način. Zunanji premer prevleke je običajno 250um ali 500um. Običajno je prevleka brezbarvna. V nekaterih aplikacijah pa je prevleka obarvana, tako da je mogoče identificirati posamezna optična vlakna v skupini optičnih vlaken.
Premaz na optičnem vlaknu je izbran za določeno vrsto zmogljivosti ali okolje. Nekoč od najpogostejših vrst premazov je akrilat. Ta prevleka se običajno nanese v dveh slojih. Primarni premaz se nanaša neposredno na oblogo. Ta prevleka je mehka in zagotavlja blazino za optična vlakna, ko je upognjena. Sekundarni premaz je trši kot primarni premaz in zagotavlja trdo zunanjo površino. Vendar pa je akrilat omejen na temperaturno zmogljivost. Tipični akrilati lahko delujejo pri temperaturah do 125 ° C.
Silikon, ogljik in poliimid so premazi, ki jih lahko najdemo na optičnih vlaknih, ki se uporabljajo v težkih okoljih, kot so tista, ki so povezana z letalsko elektroniko, vesoljsko industrijo in prostorom. Uporabljajo se lahko tudi na optičnih vlaknih za rudarstvo ali vrtanje nafte in plina.
Standardi
Medtem ko so možne številne kombinacije velikosti jedra in obloge, so potrebni standardi, ki zagotavljajo, da se priključki in oprema lahko pravilno ujemajo. To je še posebej pomembno pri delu z majhnimi komponentami, kot so tiste, ki se uporabljajo v optičnih vlaknih, kjer lahko celo majhne napake povzročijo, da je celoten sistem neuporaben.
Dve organizaciji objavljata standarde, ki določajo učinkovitost optičnih vlaken, ki se uporabljajo v telekomunikacijski industriji; to so Združenje za telekomunikacijsko industrijo (TIA) in Mednarodna telekomunikacijska zveza (ITU). Medtem ko TIA in ITU objavljata veliko standardov za optična vlakna, ključni standardi, ki bi jih morali poznati ANSI / TIA-568-C.3, ITU-TG.653, ITU-TG.655 in ITU-T G.657.
Standard ANSI / TIA-568-C.3 se uporablja za komponente ožičenja optičnih vlaken. Standardi ITU veljajo za enojni optični kabel. Opisi so naslednji:
> ITU-TG.652: Značilnosti optičnega vlakna in kabla za en način
> ITU-T G.655: Značilnosti disperzijskega optičnega vlakna in kabla
> ITU-T G.657: Značilnosti enodimenzionalnega optičnega vlakna in kabla, ki se ne premika nič
Ti standardi vsebujejo pomembne informacije, ki opredeljujejo delovanje optičnih vlaken, optični omrežni kabel in komponente, kot so optični priključki in spoji.
Materiali
Optična vlakna se običajno izdelujejo s steklenim jedrom in steklenimi oblogami, vendar se lahko uporabijo drugi materiali, če mora biti zmogljivost vlakna uravnotežena s stroški namestitve vlaken, nameščanjem spojnikov in zagotavljanjem, da je ustrezno zaščiten pred poškodbami. V mnogih primerih morajo vlakna teči le na kratki razdalji, prednosti visoke kakovosti vseh steklenih vlaken pa so manj pomembne kot preprosto varčevanje denarja. Obstajajo tudi okoliščine, v katerih so vlakna izpostavljena ostrim pogojem, kot so vibracije, ekstremne temperature, ponavljajoče ravnanje ali stalno gibanje. Različne klasifikacije vlaken so se razvile v skladu z različnimi pogoji, stroškovnimi dejavniki in zahtevami glede učinkovitosti.
Glavne klasifikacije vlaken po materialu so :
Steklena vlakna : imajo stekleno jedro in stekleno oblogo. Uporabljajo se, kadar so potrebne visoke hitrosti prenosa podatkov, dolge razdalje prenosa ali kombinacija obeh. Steklena vlakna so najbolj ranljiva od različnih razpoložljivih tipov, zato jih je treba namestiti v okoljih, kjer ne bodo izpostavljena veliko zlorabam, ali pa morajo biti zaščiteni s posebnimi kabli ali ohišji, da se zagotovi, da so ni poškodovana.
Steklena vlakna se običajno nahajajo v podatkovnih povezavah na daljavo in medsektorskih omrežjih ter v omrežnih aplikacijah.
Plastični silicijev dioksid (PCS) : Ta vlakna imajo stekleno jedro in plastično oblogo. Jedro je večje od vseh steklenih vlaken; tipično 200 um z debelino obloge 50 um. Kot steklena optična vlakna, prevlečena s silikonom, se plastična prevleka optičnega vlakna PCS običajno uporablja s termo-plastičnim pufrom, ki obdaja plastično oblogo. Tipična specifikacija PCS vlaken bi bila 200 / 300µm. Plastična obloga služi tudi kot zaščitni sloj za stekleno jedro, zato premaz, ki ga običajno najdemo na vseh steklenih vlaknih, ni vključen v vlakna PCS. Vlakna PCS se običajno uporabljajo za industrijsko zaznavanje in medicinske / zobne aplikacije.
Trdna kremena silika (HCS) : Ta vlakna so podobna vlaknom PCS, vendar imajo stekleno jedro s oblogo, narejeno iz trdega polimera ali drugega materiala, tipično močnejšega od drugih oblog. Trdna vlakna iz silicijevega dioksida se pogosto uporabljajo na mestih, kjer je robustnost najpomembnejša prednost, kot so proizvodnja, avtomatizacija tovarne in druga področja, kjer bi udarci in vibracije povzročili nezanesljivost standardnih steklenih vlaken. Optična vlakna HCS so običajno veliko večja od steklenih optičnih vlaken. Zelo priljubljena velikost je 200/230 µm.
Plastična vlakna : Ta vlakna imajo plastično jedro in plastično oblogo. Izbrani so zaradi nizkih stroškov, robustnosti in enostavnosti uporabe, nameščeni pa so tam, kjer ni potrebna velika pasovna širina in dolge razdalje prenosa. Medtem ko so plastična vlakna neprimerna za prenosne medije na velike razdalje, lahko še vedno prenašajo signale z uporabnimi hitrostmi prenosa podatkov na razdaljah, manjših od 100 m. Zelo priljubljena velikost je 980 / 1000µm. Plastična vlakna so običajno zasnovana za vidne valovne dolžine v območju 650 nm. Nekatere tipične lokacije za plastična vlakna so sistemi za domače razvedrilo, avtomobilski sistemi in sistemi za nadzor proizvodnje. Uporabljajo se lahko tudi v povezavah med računalniki in perifernimi napravami ter v medicinski opremi.
Prednosti velikih jedrnih optičnih vlaken
To je enostavno navdušeni nad visoko pasovno širino in velike razdalje prenosa zmogljivosti steklena optična vlakna. Vsekakor prekaša vse druge medije. Vendar pa veliko aplikacij ne zahteva visoke pasovne širine na velikih razdaljah. V vašem domu je veliko aplikacij za optična vlakna. Morda že imate sistem za domače razvedrilo, ki uporablja plastična optična vlakna, ali pa imate v lasti avto, ki za povezavo z avdio napravami ali izmenjevalnikom DVD-jev uporablja plastična optična vlakna. Nobena od teh aplikacij ne zahteva visoke pasovne širine na velikih razdaljah. Te aplikacije so idealne za optična vlakna z veliko jedro. Plastična optična vlakna so običajno zasnovana za delovanje na vidni valovni dolžini okoli 650 nm. Možnost, da vidimo svetlobo, ko izstopi iz optičnega vlakna, ima pomembno prednost; ni potrebna draga preskusna oprema. Merilnik moči je potreben za merjenje svetlobe, ki izstopa iz steklenih optičnih vlaken, ki delujejo v infrardečem območju. Merilniki moči lahko stanejo več kot vaš sistem za domače razvedrilo.
Veliko jedro plastičnega optičnega vlakna ima še eno prednost pred majhnimi steklenimi vlakni: enostavno ga je mogoče poravnati z drugim vlaknom ali svetlobnim virom ali detektorjem. Predstavljajte si usklajevanje dveh človeških las tako, da se konci dotaknejo in so popolnoma centrirani. Zdaj si predstavljate, da delate isto stvar z dvema nekuhanim špageti.