Optik kablolar - cihaz, türleri ve özellikleri

Optik kablolar, bakır veya alüminyum iletkenli kabloların aksine, bir sinyal iletmek için bir ortam olarak şeffaf bir optik fiber kullanır. Sinyal burada elektrik akımı yardımıyla değil, ışık yardımıyla iletilir. Bu, pratikte hiçbir elektronun değil, fotonların hareket ettiği ve sinyal iletim kayıplarının önemsiz olduğu anlamına gelir.

Bu kablolar, bilgi aktarma aracı olarak idealdir, çünkü ışık şeffaf cam elyafından pratik olarak onlarca kilometre boyunca engellenmeden geçebilirken, ışığın yoğunluğu biraz azalır.

Orada GOF Kabloları (Cam Optik Fiber Kablo) — cam elyaflı ve POF kabloları (plastik optik kablo) — şeffaf plastik fiber ile. Her ikisi de geleneksel olarak optik veya fiber optik kablolar olarak adlandırılır.

Optik kablo cihazı

Fiber optik kablo oldukça basit bir cihaza sahiptir.Kablonun merkezinde, cam elyafından yapılmış (çapı 10 mikronu geçmeyen) bir koruyucu plastik veya cam kabuk giydirilmiş, sınırdaki kırılma indislerindeki farklılık nedeniyle ışığın tam iç yansımasını sağlayan bir ışık kılavuzu vardır. iki ortam.

Vericiden alıcıya kadar olan ışığın merkezi damardan çıkamayacağı ortaya çıktı. Ek olarak, ışık elektromanyetik parazitten korkmaz, bu nedenle böyle bir kablonun elektromanyetik korumaya ihtiyacı yoktur, sadece güçlendirilmesi gerekir.

Optik kablonun mekanik dayanıklılığını sağlamak için özel önlemler alınır - özellikle aynı anda birkaç ayrı optik fiber taşıyan çok damarlı optik kablolar söz konusu olduğunda, kabloyu zırhlı hale getirirler. Asılı kablolar, metal ve Kevlar ile özel takviye gerektirir.

Fiber optik kabloların en basit tasarımı plastik bir kabukta cam lifleri… Daha karmaşık bir tasarım, örneğin su altı, yer altı veya asılı kurulum için takviye elemanları olan çok katmanlı bir kablodur.

Çok katmanlı bir zırhlı kabloda, destekleyici takviye kablosu, bir polietilen kılıf içine alınmış metalden yapılmıştır. Çevresine ışık taşıyan plastik veya cam elyaflar yerleştirilir. Her bir elyaf, renk kodlaması ve mekanik hasara karşı koruma için renkli bir vernik tabakası ile kaplanmıştır. Elyaf demetleri, hidrofobik bir jel ile doldurulmuş plastik tüpler içinde paketlenir.

Plastik bir tüp 4 ila 12 adet bu tür lif içerebilirken, bu tür bir kablodaki toplam lif sayısı 288 parçaya kadar çıkabilir. Borular, mekanik etkilerin daha fazla tamponlanması için hidrofobik bir jelle nemlendirilmiş filmi sıkılaştıran bir iplikle dolanmıştır. Borular ve merkezi kablo polietilen ile kaplanmıştır.Sırada, örgülü kablo için pratik olarak zırh sağlayan Kevlar şeritleri var. Daha sonra nemden korumak için tekrar polietilen ve son olarak dış kabuk.

İki ana fiber optik kablo türü

İki tür fiber optik kablo vardır: çok modlu ve tek modlu. Çok modlu olanlar daha ucuz, tek modlu olanlar daha pahalıdır.

Tek modlu kablo fiberden geçen ışınların karşılıklı önemli sapmalar olmadan pratik olarak aynı yolu izlemesini sağlar, bunun sonucunda tüm ışınlar aynı anda ve sinyal şeklini bozmadan alıcıya ulaşır. Tek modlu bir kablodaki bir optik fiberin çapı yaklaşık 1,3 μm'dir ve ışığın içinden iletilmesi gereken bu dalga boyundadır.

Bu nedenle, verici olarak kesinlikle gerekli bir dalga boyunda monokromatik ışığa sahip bir lazer kaynağı kullanılır.Tam olarak bu tür kablolar (single-mode) bugün gelecekte uzun mesafeli iletişim için en umut verici olarak kabul edilir, ancak şimdilik onlar pahalı ve kısa ömürlüdür.

çok modlu kablo tek modlu olanlardan daha az "doğru". Vericiden gelen ışınlar, dağılma ile içine geçer ve alıcının yanında, iletilen sinyalin şeklinde bir miktar bozulma vardır. Çok modlu kablodaki optik fiberin çapı 62,5 µm ve kılıfın dış çapı 125 µm'dir.

Verici tarafında (0,85 μm dalga boyu) geleneksel (lazer olmayan) bir LED kullanır ve ekipman bir lazer ışık kaynağı kadar pahalı değildir ve mevcut çok modlu kabloların kullanım ömrü daha uzundur. Bu tip kabloların uzunluğu 5 km'yi geçmez. Tipik sinyal iletim gecikmesi 5 ns/m mertebesindedir.

Fiber optik kabloların avantajları

Optik kablo, şu ya da bu şekilde, içinden iletilen bilgilerin hem bütünlüğünün hem de gizliliğinin maksimum güvenliğini sağlayan olağanüstü gürültü korumasıyla sıradan elektrik kablolarından kökten farklıdır.

Bir optik kabloya yöneltilen elektromanyetik girişim, ışık akışını bozamaz ve fotonların kendileri harici elektromanyetik radyasyon üretmez. Kablonun bütünlüğünü bozmadan, üzerinden iletilen bilgileri engellemek imkansızdır.

Bir fiber optik kablonun bant genişliği teorik olarak 10 ^ 12 Hz'dir ve bu, herhangi bir karmaşıklıktaki mevcut kablolarla karşılaştırılamaz. Kilometre başına 10 Gbps'ye varan hızlarda kolayca bilgi aktarabilirsiniz.

Fiber optik kablonun kendisi ince koaksiyel kablo kadar pahalı değildir. Ancak, bitmiş ağın fiyatındaki artışın ana payı, görevi bir elektrik sinyalini ışığa dönüştürmek ve bunun tersini yapmak olan verici ve alıcı ekipmana düşüyor.

Bir yerel ağın optik kablosundan geçerken bir ışık sinyalinin zayıflaması, 1 kilometrede 5 dB'yi geçmez, yani düşük frekanslı bir elektrik sinyalininkiyle hemen hemen aynıdır. Ayrıca, frekans ne kadar yüksek olursa (optik ortamın geleneksel elektrik kablolarına göre avantajı o kadar güçlüdür) zayıflama marjinal olarak artar. Ve 0,2 GHz'in üzerindeki frekanslarda, optik kablo açıkça rekabet dışıdır. İletim mesafesini 800 km'ye kadar çıkarmak pratik olarak mümkündür.

Fiber optik kablolar, her zaman elektrik kablolarıyla ilgili olan topraklama ve yük dengeleme sorunlarını tamamen ortadan kaldırırken halka veya yıldız topoloji ağlarında uygulanabilir.

Mükemmel Galvanik izolasyon, yukarıdaki avantajlarla birlikte, analistlerin, özellikle gezegende artan bakır kıtlığı göz önüne alındığında, ağ iletişiminde optik kabloların elektrikli kabloların yerini yakında tamamen alacağını tahmin etmelerini sağlar.

Fiber optik kabloların dezavantajları

Adil olmak gerekirse, optik veri aktarım sistemlerinin dezavantajlarından bahsetmekte başarısız olamayız; bunların başlıcaları, sistemlerin kurulumunun karmaşıklığı ve konektörlerin kurulumunun doğruluğu için yüksek gereksinimlerdir. Konektörün montajı sırasındaki mikron sapmaları, içindeki zayıflamanın artmasına neden olabilir. Burada, kırılma indeksi kurulu cam elyafınınkine benzer olan yüksek hassasiyetli kaynağa veya özel bir yapışkan jele ihtiyacınız var.

Bu nedenle personelin niteliği müsamahaya izin vermemekte, kullanımları için özel aletler ve yüksek beceriler gerekmektedir. Çoğu zaman, uçlarında gerekli tipte hazır konektörlerin takılı olduğu hazır kablo parçalarının kullanımına başvururlar. Sinyali fiber optikten dallandırmak için, birkaç kanal için (2'den 8'e kadar) özel ayırıcılar kullanılır, ancak dallanma sırasında kaçınılmaz olarak ışık zayıflaması meydana gelir.

Elbette fiber, bakırdan daha az güçlü ve daha az esnek bir malzemedir ve fiberin güvenliği için 10 cm'den daha küçük bir yarıçapta bükülmesi tehlikelidir.İyonlaştırıcı radyasyon, optik fiberin şeffaflığını azaltır, iletilen ışık sinyalinin zayıflamasını arttırır.

Radyasyona dayanıklı fiber optik kablolar, geleneksel fiber optik kablolardan daha pahalıdır. Sıcaklıktaki ani bir değişiklik, elyafta bir çatlağın oluşmasına neden olabilir. Tabii ki, optik fiber mekanik strese, şoka ve ultrasona karşı savunmasızdır; bu etkenlerden korunmak için kablo kılıflarından özel yumuşak ses emici malzemeler kullanılmaktadır.