Fiber Optics: Bagaimana ia berfungsi? Untuk apa ia digunakan? Dan banyak lagi

Telekomunikasi atau komunikasi dari jarak jauh dapat dilakukan berkat saluran penghantaran yang berbeza yang ada. Antaranya, salah satu yang paling dipercayai ialah Fiber Optic. Ketahui melalui artikel ini, BAGAIMANA OPERASI FIBER BERFUNGSI yang membolehkan anda menggunakan internet dan banyak faedah lain di rumah dan pejabat anda.

Gentian optik

Serat optik adalah filamen fleksibel yang biasanya terbuat dari silikon, walaupun terdapat juga gentian optik yang terbuat dari plastik. Ini adalah bahan yang sangat halus, dengan diameter hampir seperti helai rambut. Ia telus, untuk dapat memancarkan cahaya tanpa kekerapan satu warna memutarbelitkan warna yang lain.

Fiber optik muncul sebagai pengganti berpotensi untuk kabel sepaksi. Seperti kabel tembaga, serat digunakan untuk mengirimkan data di antara kedua ujungnya, menggunakan cahaya sebagai alat pengangkutan.

Kini, serat optik adalah salah satu mekanisme komunikasi yang paling banyak digunakan. Ini kerana maklumat boleh menempuh jarak jauh tanpa memerlukan banyak, atau mungkin tidak ada penguat sehingga isyarat tidak hilang. Ia juga mempunyai lebar jalur atau kelajuan data yang lebih tinggi daripada kabel tembaga.

Antara sebab lain mengapa serat optik digunakan untuk mengganti kabel tembaga adalah kerana kurang pelemahan isyarat setiap kilometer perjalanan. Dan satu lagi kelebihannya ialah serat optik kebal terhadap gangguan elektromagnetik, jadi mustahil untuk melanggar keselamatan.

Begitu juga, adalah biasa untuk mencari gentian optik untuk pencahayaan. Ini disebabkan oleh fakta bahawa pada masa ini melalui serat telah memungkinkan untuk memberikan cahaya intensitas tertinggi dari semua bentuk penyediaan cahaya buatan.

Struktur serat optik terdiri daripada inti, yang merupakan serat itu sendiri di mana maklumat bergerak. Inti ditutup dengan lapisan, yang dicirikan oleh mempunyai indeks pantulan yang lebih rendah daripada inti. Ini dilakukan dengan tujuan untuk mencegah pancaran cahaya yang bergerak di dalam nukleus daripada meninggalkannya dan kehilangan maklumat, iaitu cara untuk mengurung maklumat dalam inti menggunakan fenomena pantulan.

Selepas itu, lapisan dikelilingi oleh mantel, dan mantel Kevlar ini. Dan akhirnya, tudung, biasanya berwarna kuning atau oren, yang mengenal pasti jenis serat. Kedua-duanya berfungsi untuk memberikan perlindungan serat dan ketegaran mekanikal, kerana jika tidak serat itu akan sangat rapuh, bahkan lebih dari sebelumnya.

Dalam serat optik, lebih dari satu pancaran cahaya dapat dihantar, kerana terdapat jalan yang berbeza atau kemungkinan cara untuk melakukannya. Jenis gentian optik ini dipanggil multimode, dan namanya berasal dari apa yang ia mempunyai pelbagai mod untuk menghantar pancaran cahaya secara serentak. Sebaliknya, gentian mod tunggal menggunakan jalur linear tunggal untuk menghantar pancaran cahaya. Secara fizikal mereka biasanya dibezakan dengan warna tudung mereka, secara amnya, berwarna oren untuk multimode dan kuning untuk singlemode.

Semasa menyambungkan serat optik, penting untuk diingat bahawa penjajarannya antara inti mestilah sangat tepat, kerana jika tidak, akan ada kerugian akibat gandingan palsu. Ini menunjukkan bahawa sambungan antara gentian optik lebih kompleks daripada yang digunakan dalam kabel tembaga konvensional.

Sejarah gentian optik

Dalam gentian optik terdapat dua elemen asas yang menunjukkan kemajuan untuk mencapai teknologi yang kita kenal sekarang dari segi penghantaran data melalui cahaya. Unsur-unsur tersebut adalah gentian optik dan cahaya yang bergerak di dalamnya. Dalam segmen ini, kita akan melalui sejarah serat optik dan bagaimana ia berkembang dari masa ke masa.

Di Yunani kuno, sinar matahari yang dipantulkan dari cermin digunakan untuk mengirim pesan, atau untuk menghalangi penglihatan musuh anda. Sistem yang sama ini diterapkan oleh Claude Chappe pada tahun 1792 untuk menerapkan telegraf optik menggunakan menara dan cermin yang diedarkan sepanjang 200 km. Dia berjaya menghantar mesej dalam jangka masa selama 16 minit.

Pada tahun 1910 Demetrius Hondros dan Peter Debye adalah orang pertama yang melaksanakan penangkapan cahaya di dalam kabel yang terbuat dari kaca. Anehnya eksperimen ini memakan masa yang lama, kerana pada tahun 1820 persamaan yang mewujudkan fenomena ini sudah ada.

Prinsip ini disebut sebagai pengurungan cahaya dengan pembiasan. Ingat bahawa pembiasan adalah fenomena yang menyebabkan seberkas cahaya berubah arah ketika berubah dari satu saluran penghantaran ke saluran transmisi yang lain yang mempunyai indeks biasan yang berbeza kerana mereka mempunyai kepadatan yang berbeza.

Pada tahun 1840-an, Jean-Daniel Collado dan Jacques Babinet dapat membuktikan prinsip ini. Begitu juga pada tahun 1870 John Tyndall memerhatikan bahawa cahaya dapat bergerak di dalam air, dan cahaya itu dibiaskan dalam medium ini. Langkah pertama ini memungkinkan kajian dilakukan yang akan mengesahkan potensi kristal sebagai bahan unggul untuk penghantaran cahaya pada jarak jauh. Pada mulanya aplikasinya adalah untuk pencahayaan air pancut.

Kemudian, John Logie, seorang jurutera Scotland, mempatenkan sistem elektromekanik untuk televisyen warna, yang menggunakan batang yang terbuat dari kaca yang memancarkan cahaya. Sistem ini tidak begitu berhasil karena pelemahan yang dimilikinya kerana bahan dan teknik yang diterapkan, sehingga cahaya tidak dapat berjalan jauh. Sistem mereka juga tidak mempunyai pengganding optik.

Pada tahun 1952 berkat kajian sebelumnya yang dilakukan oleh John Tyndall, ahli fizik Narinder Singh Kapany dapat membuat penemuan serat optik. Harus diingat bahawa pada tahun 1950-an ketika penyelidikan mengenai serat optik diperdalam. Sebenarnya, pada tahun 1957 Basil Hirschovitz telah menghasilkan endoskop separa fleksibel menggunakan gentian optik. Dia berjaya menghantar gambar dan endoskopi ini adalah alat yang lebih selesa untuk pembedahan.

University of Michigan mencadangkan dalam versi endoskop separa fleksibel penggunaan bahan dengan indeks biasan yang lebih rendah daripada inti, bukannya menggunakan minyak atau lilin seperti yang digunakan sebelumnya. Selain itu, helai serat optik yang lebih nipis juga dihasilkan, setebal rambut. Walau bagaimanapun, cahaya itu dilemahkan atau hilang setelah 9 meter perjalanan dengan gentian optik ini. Charles K. Kao, yang menyatakan bahawa pelemahan teori maksimum yang harus dimiliki serat optik adalah 20 desibel agar aplikasinya dapat dilaksanakan, dalam tesis kedoktorannya

Sekali lagi, Charles K. Kao bersama dengan George Hockham menyatakan bahawa mungkin untuk membuat gentian dengan peratusan ketelusan yang lebih tinggi. Begitu juga, mereka yang mengusulkan penggunaan gentian optik untuk penghantaran mesej telefon dan bukannya menggunakan yang yakin adalah kabel tembaga dan elektrik.

Ia perlu untuk meningkatkan gentian optik, yang buat masa ini mengalami pelemahan 100 dB / km, lebar jalur kecil dan kerapuhan mekanikal yang hebat. Untuk mencapai hal ini, kajian dan penyiasatan yang tidak henti-hentinya harus dilakukan, yang memungkinkan untuk menentukan bahawa penyebab kehilangan tahap cahaya ini adalah kekotoran intrinsik yang ada di silikon atau kaca.

Berkat penemuan ini, serat mulai dihasilkan dengan pengurangan redaman hingga 20 dB / km dan dengan lebar jalur yang lebih besar. Selain itu, intinya setebal 100 µm, yang ditutup dengan benang Naylon untuk menghormati dasar indeks biasan, tetapi juga dapat memberikan kekakuan mekanik yang lebih besar, sehingga mustahil untuk memecahkan serat dengan tangan.

Karya Kao dan Hockman menjadi landasan untuk penyelidikan yang dilakukan oleh Robert Maurer, Donald Keck, Peter Schultz dan Frank Zimar yang mencadangkan dan mengeluarkan serat optik pertama dengan kekotoran Titanium. Kekotoran ini sengaja dimasukkan ke dalam silikon untuk meningkatkan pembiasan serat. Serat ini membolehkan cahaya bergerak dalam gentian optik dengan pelemahan hanya 17 dB / km. Pada dekad yang sama tahun 1970, adalah mungkin untuk menghasilkan gentian optik dengan kerugian hanya 0.5 dB / km.

Kemajuan penting lain yang dibuat dalam teknologi penghantaran data dengan cahaya, dibuat terima kasih kepada ahli fizik Morton B. Panish dan Izuo Hayashi yang mengembangkan laser semikonduktor yang dapat beroperasi secara berterusan tanpa meningkatkan suhunya. Bersama John MacChesney dan kolaborator lain menghasilkan kaedah penyediaan serat.

Penghantaran telefon pertama yang menggunakan saluran transmisi dibuat pada 22 April 1977 oleh syarikat Amerika Utara General Telephone and Electronics, dan mencapai kecepatan 6 Mbit / s.

Menjelang tahun 1980 gentian itu mempunyai ketelusan sehingga mereka dapat menghantar isyarat melalui serat optik untuk jarak hingga dua ratus empat puluh kilometer sebelum hilang sepenuhnya. Serat ini timbul ketika para penyelidik menyedari bahawa silikon tulen tanpa logam hanya dapat dibuat dengan menggunakan alat dan komponen yang menggunakan wap. Ini menghalang pencemaran yang wujud dari proses pembuatan.

AT&T menyerahkan projeknya untuk sistem gentian optik yang jaraknya sekitar 1980 batu kepada Suruhanjaya Komunikasi Persekutuan pada tahun XNUMX. Sistem ini akan melalui dan menghubungkan bandar-bandar Boston dan Washington DC. Selepas empat tahun penyampaian projek ini, sistem ini mula beroperasi. Kabel ini berdiameter sepuluh inci dan mampu menyediakan sehingga lapan puluh ribu saluran suara untuk perbualan telefon serentak.

Serat optik pertama yang dipasang secara transo Oceanik mula beroperasi pada tahun 1988, ketelusan terasnya sangat sempurna sehingga hanya perlu meletakkan penguat optik setiap empat puluh batu. Selepas itu, lebih banyak sambungan jenis ini dibuat dan lawatan yang lebih luas dilakukan antara bandar dan benua.

Semua kemajuan ini membolehkan gentian optik terus meningkatkan ketelusannya dan dapat diterapkan untuk komunikasi di pasar dan tidak hanya pada tingkat eksperimen. Sebenarnya, Telefon Umum dan Elektronik pada 22 April 1977 berjaya membuat penghantaran telefon pertama yang berjaya dengan kelajuan 6 Mbits / s, menggunakan gentian optik sebagai saluran penghantaran.

Proses fabrikasi

Di Bell Laboratories, kaedah bebas untuk pembuatan gentian optik dikembangkan. Dari sana, terdapat empat proses untuk pembuatan gentian optik

MCVD (Pemendapan Wap Kimia yang Diubah)

Kaedah ini pada mulanya dikembangkan oleh Corning Glass dan disesuaikan oleh Bell Laboratories untuk aplikasi industri. Mereka terdiri daripada tiub kuarza tulen, di mana silikon dioksida dicampurkan dengan unsur-unsur lain untuk menghentikan penyediaannya. Tiub ini kemudian diletakkan pada mesin bubut berputar.

Selepas itu, ia dibawa ke suhu hingga 1600 darjah Celsius dengan hidrogen dan pembakar oksigen. Ini dilakukan dengan memutar mesin bubut sementara tiub kuarza dipanaskan sepanjang keseluruhannya. Pada ketika ini bahan tambahan ditambahkan, yang akan menyumbang kepada indeks biasan yang lebih baik di inti, di satu hujung tiub.

Lapisan berikutnya juga digabungkan, kerana penumpukan pembakar yang berterusan. Teknik ini membolehkan inti disintesis. Kemudian, pembakar dibawa ke suhu 1800 darjah Celsius, iaitu suhu yang membolehkan kuarza melembutkan dan dengan demikian memperoleh bentuk awal.

Praform merujuk kepada batang kaca atau tiub yang digunakan untuk membuat gentian optik. Iaitu tiub pepejal yang diperoleh selepas kaedah ini. Biasanya dimensinya panjangnya lebih dari 1 meter dan diameter 1 sentimeter.

VAD (Pemendapan Paksi Wap)

Teknik ini berdasarkan teknik yang dikembangkan oleh Nippon Telephone and Telegraph. Ia digunakan secara meluas di Jepun di syarikat-syarikat yang terlibat dalam pembuatan serat optik. Ia menggunakan bahan asas yang sama seperti dalam kaedah MCVD. Walau bagaimanapun, mereka berbeza kerana yang terakhir, hanya inti yang diletakkan. Sekarang, lapisan juga diletakkan sebagai tambahan

Itulah sebabnya kaedah ini agak lebih halus pada masa doping, kerana Germanium dioksida mesti dimasukkan dalam bahagian inti yang lebih besar daripada pada lapisan. Untuk pembuatan ini, perisian digunakan sebagai pembantu penting di mana parameter ditentukan.

Mengambil dengan batang kaca atau tiub tambahan, proses preform bermula. Tiub tambahan ini berfungsi sebagai sokongannya. Ia dimulakan dengan memasukkan bahan-bahan yang berbeza secara teratur dari hujung silinder, memperoleh bentuk awal berpori, yang ketika ia tumbuh, terlepas dari tiub kaca tambahan.

Selanjutnya, proses keruntuhan dilakukan, yang terdiri dari peningkatan suhu hingga 1700 darjah Celsius untuk mencapai pelunakan kuarza. Ini dilakukan untuk pergi dari preform berliang dalaman ke silinder pepejal dan telus.

Sekiranya kita membandingkan kaedah ini dengan kaedah sebelumnya, kaedah VAD mempunyai kelebihan bahawa preform dengan panjang dan diameter lebih besar diperolehi, dan juga mengurangkan input tenaga. Namun, kekurangannya ialah memerlukan peralatan pembuatan yang jauh lebih canggih.

OVD (Pemendapan Wap Luar)

Kaedah ini dikembangkan oleh Corning Glass Work. Dalam kes ini, bahan mentah anda bermula dengan silinder substrat seramik dan pembakar. Klorida wap diletakkan di atas api pembakar, dan api memanaskan batang. Pada ketika ini, sintesis preform dijalankan. Prosedur ini terdiri daripada mengeringkan batang dengan klorin gas, untuk kemudian melakukan proses runtuh dengan cara yang sama seperti yang akan dilakukan dengan metode sebelumnya. Ini adalah bagaimana inti dan pelapisnya disintesis, memperoleh bentuk awal.

Beberapa kelebihan kaedah ini adalah pembuatan serat optik dengan pelemahan yang sangat rendah dan kualiti yang baik, berkat pengoptimuman proses pengeringan. Pengoptimuman ini memungkinkan untuk memperoleh profil yang lancar tanpa struktur anulus yang penting.

PCVD (Pemendapan Wap Kimia Plasma)

Kaedah ini dikembangkan oleh syarikat Philips di Belanda. Begitu juga, ia dicirikan oleh profilnya yang licin dan tanpa struktur annular yang dapat dikenali. Prinsip asas ini berdasarkan pengoksidaan Silicon chloride dan Germanium chloride. Dengan mengikis klorida ini, keadaan plasma dicapai, diikuti dengan proses doping di bahagian dalam.

Tahap regangan preform

Terlepas dari jenis kaedah yang digunakan, umum di antara semua ini bahawa proses regangan preform dilakukan. Untuk mencapai regangan preform, perlu ada relau tiub terbuka. Praform diletakkan di dalam ketuhar ini dan dikenakan suhu hingga 2000 darjah Celsius, ini untuk melembutkan preform dan dapat memanipulasinya.

Dalam proses ini, diameter serat optik dicapai, dan sangat penting untuk mengekalkan ketegangan berterusan agar diameter sepanjang panjang serat optik tidak berubah. Cara untuk memastikan bahawa inti tidak mempunyai variasi dalam diameternya adalah dengan mengekalkan ketegangan berterusan yang seragam. Di samping itu, ketiadaan arus perolakan di dalam ketuhar mesti dijamin.

Demikian juga, adalah sangat penting bahawa ketika preform melembutkan lagi, kemasukan agen yang dapat mencemarkan atau menghasilkan mikrokrak dihindari, yang akan menyebabkan kehilangan pelemahan dan bahkan kerosakan pada serat optik.

Semasa proses ini, bahan sintetik juga ditambahkan pada gambar, biasanya ia adalah polimer kental. Kepentingan polimer ini adalah bahawa ia membolehkan gentian optik diregangkan pada kelajuan yang lebih tinggi. Ini mewujudkan lapisan serat dan bebas kekotoran di sekitar serat. Akhirnya, perlindungan ini dikeringkan dan dikeraskan, melalui proses termal atau tindak balas kimia menggunakan sinaran ultraviolet.

Aplikasi Fiber Optik

Serat ini mempunyai fleksibiliti yang mengagumkan, sehingga dapat diterapkan dalam komunikasi digital, perhiasan, sensor, pencahayaan, hiasan, antara lain. Berikut adalah beberapa aplikasi serat optik dan aplikasi tambahan yang paling biasa.

Komunikasi gentian optik

Penggunaan gentian optik skala atau besarnya adalah untuk telekomunikasi. Oleh kerana kelenturannya, mungkin untuk memasang beberapa wayar untuk membentuk kabel gentian optik. Biasanya, serat yang digunakan untuk ini diperbuat daripada plastik atau kaca, dan kadang-kadang dari kedua-dua bahan tersebut.

Sensor gentian optik

Sensor gentian optik dapat dibezakan antara sensor intrinsik dan sensor ekstrinsik. Sensor intrinsik merujuk pada gambar itu sendiri sebagai sensor. Sebaliknya, dalam sensor ekstrinsik, serat adalah alat untuk mengirimkan isyarat yang dipancarkan oleh sensor ke sistem yang memproses isyarat tersebut.

Oleh kerana tidak ada peredaran arus elektrik dalam gentian optik, mereka mempunyai kelebihan berbanding dengan sensor elektrik. Bahkan benang serat dengan sendirinya merupakan sensor yang sangat baik untuk mengukur ubah bentuk, suhu, tekanan atmosfera, kelembapan, medan elektrik, medan magnet, gas, getaran, antara lain.

Aplikasi gentian optik lain dalam aplikasi mikrofon akuatik untuk mengesan gempa bumi atau aplikasi gelombang yang dihasilkan oleh sonar. Untuk ini, lebih dari seribu sensor yang dibuat dengan gentian optik telah digunakan untuk membuat sistem hidrofonik. Jenis sistem ini digunakan terutamanya oleh industri minyak dan organisasi pertahanan dan beberapa negara. Begitu juga, syarikat Sennheiser dari Jerman mencipta mikrofon yang beroperasi dengan cahaya laser dan serat optik.

Dalam pengertian yang sama, sensor gentian optik yang mengukur suhu dan tekanan atmosfera digunakan di telaga minyak. Sensor jenis ini mampu menahan keadaan yang lebih melampau berbanding dengan sensor yang dibuat dengan semikonduktor.

Dalam penerbangan terdapat giroskop yang terbuat dari serat optik, serta mikrosensor hidrogen.

Sensor fotonik ini terbuat dari gentian optik umumnya mengandungi empat bahagian asas, iaitu:

Sensor: adalah transduser
Penyiasat: yang memancarkan dan menerima isyarat yang berasal dari gentian optik.
Kabel optik: ia adalah gentian optik
Penggabungan optik, multiplexer, penguat atau suis: elemen yang membantu sistem optik dan elektrik digabungkan tanpa kehilangan isyarat, dan mampu menangani isyarat yang berbeza dari sumber yang berbeza.

Operasi atau fungsi sistem ini dimulakan dengan penghasilan isyarat optik yang dibuat oleh penyiasat, ini untuk meminta maklumat dari penerima. Maklumat ini bergerak melalui gentian optik sensor. Apabila ia mengukur keadaan persekitaran seperti gas, tekanan atmosfera, suhu dan faktor-faktor lain, terdapat variasi dalam intensitas cahaya, atau panjang gelombang dipengaruhi dan, oleh itu, ada perubahan di dalamnya.

Variasi perubahan ini, sama ada pada panjang gelombang atau dalam intensiti cahaya dikembalikan semula melalui gentian optik kepada interogator. Kemudian, peratusan variasi perubahan ini dianggarkan. Dengan menerapkan algoritma dan alat yang berbeza seperti pengganding optoelektronik, adalah mungkin untuk menukar isyarat optik menjadi isyarat elektronik, sehingga sistem elektrik yang berada di hujung dapat menafsirkan maklumat, seperti sistem kawalan atau paparan. Data masa nyata.

Begitu juga, bergantung pada jumlah lalu lintas data seperti yang melalui rangkaian Internet, mungkin terdapat multiplexer optik, suis optik, penguat optik, atau pengganding optik yang berbeza dengan cara yang sama.

Begitu juga, sistem sensor gentian optik dapat diklasifikasikan sebagai titik atau diedarkan.

Sistem sensor titik optik

Jenis sistem ini menggunakan kedudukan yang didefinisikan sensor yang didistribusikan dalam rangkaian sensor yang membolehkan parameter dipantau secara individu. Oleh kerana itu, sistem titik membolehkan pengukuran lebih banyak parameter secara serentak. Tidak seperti sistem yang diedarkan, pemantauan sistem titik dapat menjangkau hingga 250 km.

Sistem Sensor Optik Teragih

Dalam kes ini, pengukuran dan pengesanan variasi parameter optik yang diterima oleh interogator berasal dari data yang diperoleh sepanjang keseluruhan serat optik. Ini memberikan kelebihan kerana ia adalah zon untai gentian optik yang digunakan sebagai penterjemah sistem. Sistem optik yang diedarkan boleh mencapai jarak hingga 120 km.

lampu

Aplikasi pertama yang dimiliki fiber optik adalah pencahayaan ruang. Sehingga hari ini, aplikasi ini terus wujud untuk gentian optik. Ini disebabkan oleh fakta bahawa serat optik memungkinkan menerangi kawasan tanpa menghasilkan haba dan tanpa risiko litar pintas, kerana serat optik dirancang untuk penghantaran pancaran cahaya.

Bahkan mungkin, dengan mengubah frekuensi, untuk mengubah warna pencahayaan. Ini sangat berguna misalnya jika pencahayaan digunakan dalam lampu, kerana mungkin untuk mengubah warna tanpa harus mengubah lampu.

Begitu juga, memperluas kawasan pencahayaan kerana mungkin meletakkan serat optik yang berbeza di beberapa tempat, menggunakan satu sumber cahaya.

Lebih banyak penggunaan gentian optik

Ia digunakan sebagai panduan gelombang untuk pancaran cahaya yang dikeluarkan oleh peralatan perubatan atau industri yang memerlukan kawasan pencahayaan di mana garis penglihatan tidak dapat diakses secara langsung atau mudah.

Kita boleh menggunakan sebagai contoh endoskop separa fleksibel yang digunakan dalam perubatan, yang menggunakan serat optik bersama dengan lensa untuk dapat menggambarkan bahagian dalam organ tanpa memerlukan pembedahan yang sangat invasif. Dalam kes industri, untuk memeriksa peralatan seperti turbin.

Sebenarnya, serat optik kini digunakan sebagai elemen hiasan, seperti halnya pohon Krismas yang memiliki serat optik di cawangannya yang menerangi pohon, dan juga mungkin untuk mengubah warnanya.

Contoh lain aplikasi dalam serat optik adalah yang diterapkan di bangunan tertentu, yang menangkap cahaya semula jadi dari bumbung mereka dan terima kasih kepada serat optik cahaya ini dapat bergerak ke ruang dalaman bangunan.

Dan akhirnya, hari ini terdapat campuran antara konkrit dan gentian optik yang menghasilkan konkrit lut. Bahan ini dicipta oleh arkitek Ron Losonczi, dan yang mengagumkan mengenai konkrit ini ialah ia masih dapat memiliki kekuatan konkrit dan, di samping itu, kualiti serat optik untuk memancarkan cahaya.

Ciri gentian optik

Serat optik adalah saluran penghantaran dielektrik yang beroperasi dalam spektrum elektromagnetik dalam jalur optik. Di jalur optik inilah kita dapat mencari warna, tetapi ada juga jalur inframerah dekat dan jalur inframerah. Dalam gentian optik, sebahagian daripada frekuensi ini biasanya digunakan.

Setiap helai serat optik mempunyai inti di tengah yang terbuat dari plastik atau kaca, iaitu Silikon dan Germanium oksida. Inti ini mempunyai indeks biasan yang tinggi dan ditutup dengan lapisan dengan indeks biasan yang lebih rendah. Ini membolehkan cahaya hanya bergerak melalui inti dan tidak melarikan diri ke luar. Umumnya lapisan pelapis ini dibuat daripada polimer atau plastik.

Perbezaan indeks biasan yang mesti ada antara inti dan pelapisnya disebabkan oleh prinsip pembiasan cahaya. Prinsip ini menyatakan bahawa apabila permukaan dengan indeks biasan tertentu bersempadan dengan permukaan lain dengan indeks bias yang lebih rendah, cahaya dipantulkan dan, semakin besar perbezaan antara indeks ini, semakin besar sudut kejadian, maka akan ada pantulan dalaman total .

Dalam gentian optik, cahaya memantul atau dipantulkan di dalam nukleus, dan sudut pantulan ini sangat luas, sehingga secara praktikal dapat diasumsikan bahawa cahaya bergerak dalam garis lurus melalui pusatnya, yang memungkinkannya bergerak pada jarak jauh tanpa semakin pudar.

Prestasi gentian optik

Undang-undang geometri optik adalah yang menetapkan operasi dan prinsip asas operasi serat optik. Serat optik terutama diatur oleh hukum pembiasan adalah berdasarkan prinsip pantulan dalaman total.

Sinar cahaya dihantar melalui teras gentian optik, saya telah memberikan perbezaan dalam indeks biasan, sinar ini tidak dapat melewati pelapis tetapi sebenarnya dipantulkan di atasnya dan terus menyebarkan melalui inti.

Seterusnya, kami akan memaparkan kelebihan dan kekurangan teknologi serat optik.

kelebihan

Ia mempunyai lebar jalur yang sangat besar, memungkinkan kelajuan penghantaran yang sangat cepat
Ini adalah teknologi minimalis, iaitu, memerlukan sedikit ruang.
Ringan, kerana beratnya hanya beberapa gram per kilometer. Tidak seperti kabel elektrik yang boleh menimbang 9 kali lebih banyak daripada gentian optik.
Ia sepenuhnya kebal terhadap pencemaran elektromagnetik. Oleh itu, ia mempunyai kualiti transmisi yang lebih tinggi daripada saluran konvensional, kerana tidak terganggu misalnya oleh litar pintas luaran atau ribut elektrik.
Kerana serat dengan gangguan, optik serat menjamin keselamatan maklumat yang tinggi. Ini kerana satu-satunya cara untuk masuk ke dalam sistem penghantaran serat optik adalah dengan melemahkannya dan bahkan mengganggu, menjadikannya mudah dikesan.
Ia tidak menimbulkan gangguan pada sistem lain.
Itu tidak dipengaruhi oleh isyarat parasit, jadi dalam sistem seperti kereta bawah tanah di mana terdapat sistem yang dapat mengganggu komunikasi dengan mudah, serat optik menjadi alternatif terbaik.
Pelemahannya jauh lebih kecil dibandingkan dengan kabel konvensional, jadi mungkin untuk menempuh jarak jauh tanpa perlu memasukkan elemen aktif seperti penguat untuk mengekalkan isyarat.
Bergantung pada bahan yang digunakan untuk mantel dan tudung, serat optik boleh mempunyai ketahanan mekanikal yang baik.
Ia tahan terhadap kakisan.
Ia mempunyai sistem yang disebut pemantulan optik yang membolehkan anda mengesan titik kelemahan atau pemotongan serat dengan mudah di sepanjang laluan.

kelemahan

Oleh kerana kami menyajikan semua kelebihan serat optik, kami akan terus menunjukkan kelemahan teknologi ini berbanding dengan saluran penghantaran yang lain.

Kerapuhan serat yang tinggi.
Ia memerlukan peralatan penghantaran dan penerimaan yang lebih mahal.
Sambungan yang dibuat dengan gentian optik lebih kompleks untuk dilakukan, terutama di lapangan, jadi pembaikan lebih sukar.
Oleh kerana ia tidak dapat menghantar elektrik, ia tidak serasi secara langsung dengan sistem akhir, yang umumnya elektronik.
Ia tidak dapat menghantar kekuatan yang sangat tinggi.
Ia tidak dapat menyimpan maklumat secara optik.
Ia dipengaruhi oleh suhu tinggi atau rendah, jadi jaket dan lapisan mestilah bahan tahan suhu.
Getaran dapat mempengaruhi penghantaran data dengan betul.

Jenis gentian optik

Di dalam teras gentian optik terdapat jalur yang berbeza yang dapat diikuti oleh pancaran cahaya. Setiap jalan ini disebut mod penyebaran. Serat optik boleh dikelaskan sebagai serat multimode atau tunggal.

Serat multimode

Serat multimode merujuk kepada cahaya di mana cahaya dapat melalui lebih dari satu jalur atau mod. Satu helai serat multimode boleh mempunyai hingga 1000 mod penyebaran pancaran cahaya. Ini menunjukkan bahawa pancaran cahaya tidak tiba serentak. Jenis serat ini biasanya digunakan dalam jarak pendek, jarak kurang dari 2 kilometer.

Indeks biasan inti serat multimode sedikit lebih tinggi daripada indeks biasan pelapisan. Selain itu, ketebalan inti gentian multimode lebih besar daripada gentian tunggal, ini membolehkannya lebih mudah dihubungkan kerana tidak memerlukan ketepatan yang tepat.

Serat multimode pada gilirannya dapat diklasifikasikan menjadi dua bentuk bergantung pada jenis indeks biasan intinya, iaitu:

Indeks berperingkat: dalam kes ini, indeks biasan tetap sepanjang panjang inti, sehingga mempunyai penyebaran modal yang tinggi

Indeks beransur-ansur: dalam kes ini inti terdiri dari bahan yang berbeza sehingga indeks biasan tidak tetap sepanjang keseluruhan serat dan, oleh itu, mempunyai penyebaran modal yang lebih rendah.

Begitu juga, standard yang ditetapkan dalam ISO 11801, menunjukkan klasifikasi gentian optik multimode mengikut lebar jalur dan sumber cahaya yang akan digunakan, untuk mengatakan jika ia adalah multimode pada laser, atau multimode pada cahaya yang dipimpin.

OM1: Serat 62.5 / 125 µm, 1 Gigabit (1 Gbit / s), LED.
OM2: Serat 50 / 125 µm, 1 Gigabit (1 Gbit / s), LED.
OM3: Serat 50/125 µm, 10 Gigabit (300 m), Laser.

Serat singlemode

Seperti yang telah kami jelaskan sebelumnya, istilah mode digunakan untuk menunjukkan jumlah lintasan yang dapat dimiliki oleh pancaran cahaya. Dalam serat mod tunggal, hanya ada satu mod yang boleh dilalui cahaya. Ini bermakna diameter teras lebih kecil. Begitu juga, cahaya secara teori bergerak melalui pusat gentian tidak seperti multimode yang memantul dari dinding teras. Jenis gentian ini digunakan terutamanya untuk laluan jarak jauh.

Kabel struktur longgar

Adalah mungkin juga untuk mengklasifikasikan gentian optik mengikut reka bentuknya, dan terdapat juga dua jenis gentian optik mengikut klasifikasi ini.

Jenis serat ini boleh digunakan di luar dan di dalam rumah dan terdiri daripada beberapa helai serat yang dibahagikan kepada beberapa kumpulan yang dimasukkan ke dalam tiub yang mengelilingi tetulang pusat, dan ini seterusnya ditutup dengan jaket pelindung.

Istilah struktur longgar berasal dari fakta bahawa helai serat optik longgar di dalam tiub di mana mereka dipandu. Tiub ini boleh berlubang atau mempunyai bahan hidrofobik di dalamnya, sehingga berfungsi sebagai perlindungan bagi serat optik terhadap kelembapan.

Selain itu, ia harus longgar, memungkinkan serat optik diasingkan dari daya mekanikal luaran yang diberikan pada kabel.

Pendakap tengah umumnya fleksibel dan memberikan kekuatan pada kabel. Ia boleh dibuat dari bahan logam atau dielektrik.

Kabel struktur ketat

Kabel ini mempunyai terutamanya aplikasi untuk bahagian dalam bangunan kerana lebih fleksibel dan memungkinkan jejari selekoh yang lebih kecil daripada kabel struktur yang longgar.

Kabel ini terdiri daripada penyatuan beberapa helai gentian optik yang masing-masing mempunyai mantel dan jaket. Benang ini mengelilingi bahagian tengah dan keseluruhan set ini dilindungi oleh lapisan luaran. Namanya berasal dari kenyataan bahawa semua benang serat sangat ketat, yang memberikan sokongan fizikal yang baik.

Komponen gentian optik

Dalam sistem komunikasi gentian optik terdapat beberapa komponen yang diperlukan agar transmisi berjaya. Komponen ini merangkumi pemancar optik, pengesan optik, penyambung atau terminal gentian optik, antara lain.

Pemancar optik

Ini adalah elemen-elemen yang bertanggungjawab mengubah maklumat atau data yang berasal dari sumber elektronik ke data optik atau sinar. Untuk mencapai ini, pemancar menggunakan elektron pada frekuensi tertentu untuk bersemangat dalam bahan seperti silikon, yang sering menghasilkan pancaran cahaya, yang disebut foton, dalam bentuk tenaga. Foton adalah zarah cahaya asas kuantum. Pemancar secara dalaman mempunyai modulator yang memenuhi fungsi mengubah tenaga elektronik menjadi tenaga optik.

Pemancar pancaran

Dalam pemancar optik terdapat dua jenis pemancar yang memancarkan isyarat optik, iaitu:

LED.

Ia adalah diod yang memancarkan cahaya, atau Light Emitting Diode. Pemancar cahaya jenis ini digunakan terutamanya dalam serat multimode kerana kemudahan penggunaan dan jangka hayatnya. Walaupun penting untuk diperhatikan bahawa jenis cahaya ini tidak mampu menempuh jarak jauh, jadi lampu ini digunakan untuk jarak pendek kerana memenuhi fungsi dan mengurangkan biaya.

Laser

Ia adalah Sinaran Cahaya Spontan Terangsang Terkuat. Ia memancarkan cahaya yang sangat koheren, dan menggunakan semikonduktor untuk pelepasan cahaya. sinar laser boleh digunakan dalam gentian multimode dan serat mod tunggal, walaupun pada umumnya hanya digunakan dalam gentian mod tunggal kerana litarnya lebih kompleks dan oleh itu lebih mahal. Masa pakai laser, walaupun panjang, biasanya di bawah purata LED.

Penukar arus cahaya elektrik

Dalam penghantaran gentian optik, perlu ada unsur yang mengesan kehadiran foton. Biasanya, ia adalah fotodiod yang bertanggungjawab untuk penukaran isyarat optik kepada isyarat elektronik. Ini dicapai dengan menerjemahkan kehadiran atau ketiadaan cahaya menjadi isyarat dengan tinggi dan rendah atau satu dan sifar.

Dan juga, mereka digunakan untuk proses terbalik, iaitu untuk menukar isyarat elektrik menjadi isyarat optik. Walaupun mungkin untuk mengubah cahaya menjadi isyarat elektrik, dan ini memancarkan daya tertentu, itu tidak mencukupi untuk menghidupkan peralatan terminal. Peralatan terminal ini biasanya elektrik, jadi sumber tenaga alternatif hampir selalu diperlukan.

Seperti yang telah kita sebutkan sebelumnya, biasanya penukar opto-elektrik ini terdiri daripada photodiode atau semikonduktor. Untuk menjamin operasi semikonduktor ini dengan betul, syarat-syarat tertentu mesti ada, iaitu:

Apabila tidak ada cahaya, arus terbalik tidak boleh terlalu tinggi untuk dapat mengesan isyarat optik yang sangat lemah.
Ia mesti mempunyai lebar jalur yang besar, untuk dapat memberikan kelajuan tindak balas.
Tahap kebisingan yang dihasilkan oleh semikonduktor ini mestilah minimum.

Pada gilirannya, terdapat dua jenis alat pengesan, fotodiod PIN dan fotodiod avalanche APD.

Pengesan PIN

Pengesan jenis ini terdiri daripada semikonduktor yang terdiri daripada tiga lapisan, dua lapisan luar adalah satu dari jenis P dan satu dari jenis N dan satu di tengahnya adalah semikonduktor Intrinsik. Di sinilah nama PINnya berasal. Bahan intrinsik ini dalam praktiknya biasanya diletakkan sebagai peluasan bahan P atau bahan N.

Pengesan APD

Ini adalah semikonduktor longsor. Fotodiod ini, apabila voltan terbalik digunakan, menghasilkan keuntungan semasa. Operasi pengesan longsor semikonduktor ini terdiri daripada melakukan perjalanan elektron dan ia memenuhi atom sehingga dapat melepaskan elektron lain. Alasan semikonduktor longsor digunakan adalah kerana elektron yang dihantar diperlukan untuk menangani jumlah tenaga yang mencukupi.

Pengesan APD dapat diklasifikasikan kepada tiga jenis, mengikut bahan yang terbuat dari:

Pengesan silikon

Jenis pengesan ini mempunyai prestasi tinggi dan menghasilkan tahap kebisingan yang rendah. Bekalan kuasa pengesan jenis ini berada dalam lingkungan 200 V hingga 300 V

Pengesan Germanium

Secara amnya, ia berfungsi dengan panjang gelombang dalam lingkungan 1000 dan 1300 nm, walaupun prestasi sedikit lebih rendah.

Pengesan bahan lain

Pengesan ini terdiri daripada bahan atau bahan kimia yang berada dalam kumpulan III dan V jadual berkala.

Jenis penggilap gentian optik

Jenis penggilap akan bergantung pada penyambung yang terletak di hujung gentian optik, ia boleh dikelaskan mengikut jenis penggilapnya. Jenis penggilap ini akan berbeza mengikut cara penyambungannya.

rata: penggilap ini meninggalkan hujung serat halus dan tegak lurus dengan paksinya, iaitu rata.

PC (Hubungan Fizikal): Serat diakhiri dengan cara cembung, sehingga inti kedua-dua gentian bersentuhan.

SPC (PC Super): Ia serupa dengan PSP, tepinya sedikit limau sehingga terlihat seperti bentuk segitiga tanpa titik di tengah, tetapi rata.

CPU (UltraPC): sama dengan SPC tetapi tepi dipanggil lebih jauh sehingga hanya pusat serat yang rata.

UPC yang dipertingkatkan: Ini adalah versi yang lebih berprofil daripada yang sebelumnya, jadi kenalan itu mesti mempunyai ketepatan yang sangat tinggi.

APC (PC bersudut): Jenis Pengilap ini terdiri dari membuat profil dengan sudut tertentu, sudut ini memungkinkan untuk menjamin dengan lebih tepat hubungan fizikal antara teras kedua-dua bahagian.

Penyambung gentian optik

Penyambung adalah elemen yang membolehkan gentian optik disambungkan ke peralatan terminal. Peralatan terminal ini mempunyai Pelabuhan Komunikasi Komputer untuk sambungan gentian optik. Bergantung pada jenis port, jenis penyambung tertentu kemudian digunakan untuk sambungan gentian. Ia serupa dengan apa yang berlaku dengan kabel konvensional, misalnya dengan kabel sepaksi terdapat pelbagai jenis penyambung dan masing-masing memenuhi fungsinya.

Ringkasnya, jenis penyambung untuk gentian optik adalah:

FC
FDDI
LC dan MT-Array
SC dan SC-Dupleks
ST atau BFOC

Penyambung yang biasa digunakan dalam gentian optik, khusus untuk rangkaian kawasan tempatan adalah penyambung ST, LC, FC dan SC.

Wayar gentian optik

Kabel gentian optik terdiri daripada sekumpulan beberapa gentian optik di mana isyarat yang berbeza dilihat. Setiap serat dapat mengirimkan sejumlah besar data dari berbagai sumber, sehingga kabel serat optik dapat mengirim informasi dari berbagai layanan pada waktu yang sama.

Kabel gentian optik adalah alternatif yang paling layak untuk penggantian kabel sepaksi dalam industri telekomunikasi dan industri elektronik. Malah kabel dengan 8 gentian optik masih jauh lebih kecil daripada kabel konvensional. Kabel gentian optik mempunyai kapasiti untuk menghantar maklumat yang setara dengan yang dihantar oleh 60 kabel tembaga dari 1623 pasang, atau 4 kabel sepaksi 8 tiub. Selain itu, gentian optik dapat menghantar maklumat pada jarak yang lebih jauh tanpa perlu meletakkan sebilangan pengulang atau penguat seperti yang akan berlaku sekiranya menggunakan kabel tembaga.

Juga, penting untuk menonjolkan perbezaan berat yang ada antara kabel gentian optik dan kabel tembaga. Sebagai contoh, kabel serat optik 8-serat boleh menimbang seberat 30 kg per kilometer, sementara kabel sepaksi boleh menimbang hingga 45 kg per kilometer. Begitu juga, gentian optik membolehkan satu jarak jarak antara 2 hingga 4 kilometer. Sekiranya kabel sepaksi, ia hanya membolehkan larian 250 hingga 300 meter.

Walau bagaimanapun, juga benar bahawa gentian optik memerlukan lapisan tambahan dan elemen lain yang memberikan peneguhan dalam pemasangannya. Ini dilakukan agar tidak membahayakan garis dan, pada masa akan datang, kerosakan mungkin berlaku kerana kerapuhannya.

Ciri-ciri Kabel

Kabel gentian optik ini mempunyai fungsi yang berbeza. Pertama, kita dapat menyebutkan bahawa ia bertindak sebagai elemen yang melindungi gentian optik dalaman sehingga tidak mengalami kerosakan atau kerosakan yang mungkin berlaku pada masa pemasangan kabel atau sepanjang hayatnya, yang biasanya 20 tahun .

Kedua, kabel gentian optik memberikan kekakuan mekanikal pada gentian optik dalaman sehingga dapat menahan keadaan torsi mampatan tegangan dan faktor persekitaran yang mungkin terdedah. Itulah sebabnya selain kabel, elemen lain juga digabungkan untuk memperkuat dan mengasingkan serat optik dari agen dan daya luaran yang dikenakan.

Kabel ini boleh mempunyai pemasangan bawah tanah, kapal selam atau transoceanik atau udara. Salah satu titik paling kritikal sistem dengan kabel serat optik adalah pada masa pemasangan, dan itulah sebabnya elemen tertentu digunakan untuk melindungi serat dari kerosakan.

Reka bentuk dan elemen kabel gentian optik

Peranan yang akan dimainkan oleh kabel gentian optik akan menentukan strukturnya. Namun, walaupun dapat digunakan untuk fungsi yang berbeza, semua kabel gentian optik mempunyai banyak kesamaan, yang merupakan lapisan sekunder, serat dalaman, elemen yang menyumbang pada penguatan dan struktur kabel, jaket yang berkelompok semua benang serat dan bahan penebat kelembapan. Lapisan sekunder boleh dibahagikan kepada tiga jenis:

Pelapik yang selesa

Pelapik ini pada amnya adalah mahkota anular padat yang diperbuat daripada nilon atau poliester yang meliputi pelapik utama. Oleh itu, lapisan sekunder ini meningkatkan diameter akhir gentian optik. Fungsi lapisan ini adalah untuk memberi perlindungan terhadap mikroba yang mungkin terdapat pada gentian optik. Namun, walaupun lapisan ini melindungi dari selekoh ini, penting untuk waspada ketika memasang serat optik, kerana lapisan ini masih dapat terjadi pada saat pemasangan.

Pelapik longgar berongga

Pelapik ini mempunyai ruang yang terlalu besar, yang terdiri daripada tiub berongga yang terbuat dari logam dan digabungkan dengan plastik. Ini menjadikan tiub ini bahan keras, tetapi pada masa yang sama fleksibel. Tujuan membuat pelapisan yang besar adalah melindungi serat optik dari getaran, suhu dan daya mekanikal.

Lapisan longgar dengan pelapik

Ini adalah lapisan yang sama yang disebutkan di atas, tetapi di dalam bahan yang mampu melindungi kelembapan diperkenalkan. Dengan memperkenalkan bahan hidrofobik di dalamnya, ia menghalang air daripada mencapai serat optik. Selain memberikan perlindungan terhadap getaran dan agen persekitaran lain, ia juga mampu menahan suhu tertentu. Adalah biasa bahawa bahan yang berasal dari petroleum atau silikon digunakan.

Unsur struktur

Unsur-unsur ini adalah struktur yang berfungsi sebagai panduan utama untuk jalan yang mesti diikuti oleh gentian optik. Serat optik sama ada diedarkan di sepanjang struktur ini atau dikepang di sekelilingnya. Secara amnya, struktur ini mempunyai saluran atau alur yang berfungsi sebagai panduan tambahan untuk gentian optik.

Menguatkan elemen

Seperti yang ditunjukkan oleh nama mereka, misi mereka adalah untuk memberikan peneguhan tambahan pada kabel serat optik untuk mengasingkan, sejauh mungkin, daya tegangan yang mungkin dikenakan serat dan, lebih jauh lagi, tidak ada pemanjangan ketara yang dapat menyebabkan inti pecah. Sebagai tambahan kepada perlindungan untuk pemanjangan, ia juga melindungi kabel gentian optik daripada keretakan dan getaran. Bahan yang paling biasa digunakan untuk struktur pengukuhan ialah kaca gentian dan keluli Kevlar kerana bahan tersebut adalah bahan fleksibel tetapi juga mempunyai kekukuhan.

heather

Semua kabel gentian optik mempunyai jaket yang biasanya terbuat dari plastik. Sarung ini adalah penutup luar kabel serat optik dan fungsinya adalah untuk memberi perlindungan kepada inti dari agen luaran, daya dan fenomena, seperti kelembapan, suhu, getaran, antara lain.

Bahan-bahan yang akan merangkumi penutup kami akan berbeza-beza mengikut pemasangan dan aplikasinya, misalnya kabel optik yang bersifat interoceanic mesti memberikan perlindungan terhadap kelembapan, tekanan atmosfera dan bahkan terhadap gigitan jerung. Sekiranya kabel gentian optik yang akan dipasang secara udara, sarung mesti melindungi inti daripada getaran dan kerutan yang dihasilkan oleh angin, dan juga terhadap suhu dan kelembapan. Atau jika akhirnya, pemasangannya akan berada di bawah tanah, maka penutupnya mestilah sedikit lebih berat untuk menahan kejutan dan tekanan yang diberikan, misalnya, lalu lintas kenderaan.

Teknik penyambungan

Adalah biasa bahawa dalam larian yang sangat besar, lebih dari 120 kilometer, perlu membuat sambungan antara serat, kerana hampir tidak ada serat berterusan yang memiliki panjang ini. Dan sekiranya berlaku kerosakan, perlu dilakukan pembaikan seperti ini.

Pelbagai jenis sambungan yang ada adalah seperti berikut:

Penyambungan mekanikal

Jenis penyambungan ini terdiri daripada sejenis lengan di mana kedua gentian diperkenalkan dan sentuhan mekanikal dibuat untuk bergabung dengan dua teras. Sambungan ini biasanya digunakan secara sementara atau apabila penyambungan fusi dianggap tidak perlu. Kerugian yang berkaitan dengan masa sambaran ini adalah dalam lingkungan 0,5 dB.

Penyambungan dengan gam

Dalam kes ini, gam telus khas digunakan yang membolehkan kedua hujung serat bergabung dan Kesatuan ini dilindungi dengan beberapa jenis tetulang luaran. Ia mempunyai kerugian 0.2 dB, tetapi biasanya tidak dapat dipercayai kerana lem cenderung terkelupas lagi.

Penyambungan fusi

Alat yang disebut fusion splicer digunakan di mana kerja yang lebih halus dan tepat dilakukan. Dalam kerja ini, pengendali mesti terlebih dahulu menyiapkan serat sebelum memasukkan hujungnya ke alat pemisah ini. Alat ini mempunyai kemampuan untuk memvisualisasikan jika hujungnya mempunyai agen pencemar atau jika penggilap yang lebih halus diperlukan, atau jika harus ada penjajaran yang lebih baik antara serat. Sekiranya semua syarat ini terpenuhi, maka pemanasan hanya dilakukan di kawasan itu, mencairkan serat dan dengan itu bergabung dengan terasnya. Kerugian sambatan ini ialah 0.02 dB.

Pelemahan kabel gentian optik

Istilah pelemahan bermaksud kehilangan kuasa yang berlaku di saluran penghantaran. Unit ukurannya adalah desibel (dB). Dalam gentian optik terdapat sebab yang berbeza mengapa pelemahan berlaku di kabel. Terdapat dua jenis kerugian, iaitu kerugian atau kerugian intrinsik dan kerugian ekstrinsik.

Pelemahan intrinsik adalah yang dihasilkan oleh komposisi kimia dan faktor pembuatannya. Itulah sebab-sebab yang merupakan sebahagian daripada komposisi Silicon dan Germanium dan proses pembuatan benang. Tidak kira seberapa banyak proses yang dapat terus ditingkatkan, tidak mungkin mencapai benang serat tanpa pelemahan.

Sebaliknya, pelemahan ekstrinsik adalah yang dihasilkan oleh faktor luaran, seperti kekotoran, sambungan yang buruk, penggilap profil mereka yang salah, sendi, antara lain. Pelemahan ini atau kerugian dapat dikelaskan secara bergilir sebagai berikut:

Kerugian penyerapan

Jenis pelemahan ini berlaku apabila terdapat kekotoran di dalam serat. Kekotoran ini menyerap atau mengganggu perjalanan cahaya. Penyerapan ini biasanya mengubah cahaya menjadi tenaga haba, menghasilkan kerugian dari 1 hingga 1000 dB / km.

Kehilangan Rayleigh

Semasa gentian optik sedang dibuat, ada saat penyejukannya bahawa serat tidak berada dalam keadaan cair dan pepejal, dan ada kemungkinan berlaku ketegangan yang salah ketika diregangkan, ini dapat menyebabkan penyimpangan mikroskopik. Penyimpangan ini menyebabkan difraksi pancaran cahaya ketika melaluinya.

Penyebaran

Penyebaran berlaku apabila terdapat variasi dalam indeks biasan dan oleh itu cahaya dibiaskan dengan cara yang berbeza dari yang dijangkakan, ini terjadi disebabkan oleh keretakan mikro di dalam serat, pencemar atau sebab intrinsik dari serat.

Penyebaran intermodal

Jenis penyebaran ini berlaku apabila terdapat perbezaan dalam masa penyebaran cahaya ketika mereka mengambil jalan yang berlainan dalam inti serat. Ia juga dapat dikenali dengan nama penyebaran modal. Penyebaran jenis ini hanya berlaku pada gentian multimode.

Penyebaran kromatik bahan: ini adalah hasil dari panjang gelombang cahaya yang berbeza yang menyebar pada kelajuan yang berbeza melalui media yang diberikan.

Penyebaran kromatik pandu gelombang: Ini adalah fungsi lebar jalur isyarat maklumat dan konfigurasi panduan umumnya lebih kecil daripada penyebaran sebelumnya dan oleh itu dapat diabaikan.

Kerugian sinaran

Kerugian ini disebabkan oleh keriting atau selekoh pada kabel gentian optik. Ini secara amnya berlaku pada masa pemasangan atau ketika selekoh terjadi di jalan gentian optik.

Kerugian gandingan

Semasa penyambungan atau pada titik terminal di mana penyambung diperlukan, pelemahan akan sentiasa ada. Pelemahan ini biasanya rendah, tetapi tidak boleh diabaikan. Seolah-olah ada penjajaran yang salah antara inti, namun ini harus diperbetulkan untuk mengelakkan gelombang yang kembali.

Windows Fiber Optic yang berfungsi

Tingkap kerja ini membolehkan kita memanfaatkan sebahagian daripada jalur cahaya inframerah spektrum elektromagnetik. Dalam kes ini, mereka adalah tingkap di mana panjang gelombang berada dalam urutan nanometer. Telah ditunjukkan pada kesempatan yang berbeda bahwa ketika beroperasi di jendela kerja ini kurang pelemahan. Secara khusus, terdapat tiga tingkap:

Tetingkap kerja pertama: panjang gelombang berada dalam urutan sembilan ratus lapan puluh nanometer.
Tetingkap kerja ke-2: dalam kes ini panjang gelombang adalah XNUMX nanometer.
Tetingkap kerja ke-3: panjang gelombang berada dalam urutan seribu lima ratus lima puluh nanometer. Tetingkap terakhir ini dibahagikan kepada band S, band C dan band L.

Sambungan Fiber Optik

Terdapat dua bentuk sambungan gentian optik dalam sistem rangkaian. Topologi ini adalah rangkaian point-to-point dan jaringan point-to-multipoint.

Jaringan point-to-point adalah jaringan di mana node dihasilkan dari sumber maklumat secara langsung kepada syarikat, rumah atau pengguna yang memerlukan perkhidmatan tersebut. Dengan kata lain, tidak ada perantara atau simpul lain di rangkaian antara pengguna dan perkhidmatan.

Rangkaian point-to-multipoint adalah rangkaian yang memerlukan pemisah atau pemisah optik, serupa dengan yang digunakan untuk televisyen yang membolehkan kita menghubungkan televisyen yang berbeza walaupun syarikat kabel hanya menghantar kabel sepaksi. Kemudian, dari pemancar muncul serat optik yang membahagikan isyarat melalui pemisah optik antara dua, empat, enam dan hingga lapan pengguna. Dalam rangkaian yang sangat luas, salah satu daripada lapan bahagian ini diambil untuk memasukkan pemisah optik lain dalam rangkaian yang dapat memberi makan kepada 8 pengguna lain. Walau bagaimanapun, bahagian ini mempunyai had dan memerlukan penguat di jalan mereka.

Penguat optik

Mereka masih terdiri daripada gentian optik tetapi dalam proses pembuatannya didoping dengan komponen kimia yang berbeza, terutama tanah jarang. Salah satu penguat gentian optik yang paling banyak digunakan ialah erbium doping.

Penguat ini biasanya dijumpai sebagai EDFA kerana singkatannya dalam bahasa Inggeris. Penguat ini beroperasi pada tetingkap kerja ketiga, khususnya pada band C dan band L. Namun, ia juga boleh beroperasi di jalur S, tetapi memerlukan agen lain atau komponen kimia tambahan.

Keuntungan yang diberikannya kepada isyarat optik boleh dari lima belas hingga empat puluh desibel. Biasanya terdiri daripada serat optik yang tersimpan di perumahan segi empat tepat dan mempunyai panjang serat doped sepuluh hingga enam puluh meter.

Ringkasan

Fiber optik adalah media penghantaran yang menghantar data melalui pancaran cahaya. Prinsip-prinsip di mana serat optik didasarkan pada hukum geometri optik, terutama dalam hukum pembiasan.

Pada awalnya, kajian yang berbeza dilakukan yang saling melengkapi sehingga dapat mengembangkan gentian optik yang diketahui sekarang. Dalam kajian-kajian ini, diperhatikan bahawa ketelusan gentian atau utas inti sangat penting untuk mengurangkan pelemahan dan mencapai kerugian minimum pada hari ini iaitu 0.02dB / Km.

Komponen serat optik yang biasa dibuat adalah silikon oksida dan germanium. Komponen pelapisan yang menutupi inti pada amnya adalah beberapa jenis plastik. Kemudian muncul mantel yang memberikan ketegaran mekanikal yang boleh dibuat dari Nylon atau Kevlar, dan akhirnya jaket plastik yang melindungi seluruh kabel dan mengasingkan serat dari agen luaran.

Terdapat kaedah pembuatan yang berbeza iaitu:

MCVD (Pemendapan Wap Kimia yang Diubah)
VAD (Pemendapan Paksi Wap)
OVD (Pemendapan Wap Luar)
PCVD (Pemendapan Wap Kimia Plasma)

Terlepas dari jenis kaedah yang digunakan, umum di antara semua ini bahawa proses regangan preform dilakukan.

Aplikasi gentian optik adalah pelbagai. Dalam komunikasi, mereka menjadi salah satu sarana atau saluran transmisi yang unggul, kerana lebar jalur yang hebat dan kelajuan penghantaran yang dapat dicapai, dan kebolehpercayaan atau keselamatan maklumat yang diberikan oleh sistem ini. Dalam sensor yang memungkinkan untuk mengesan keadaan atau parameter seperti: suhu, kelembapan, tekanan atmosfera, dan bahkan untuk sistem sonar.

Ia juga digunakan untuk pencahayaan, seperti endoskop fleksibel yang menggunakan serat optik sebagai panduan cahaya untuk menerangi organ dan dapat melakukan operasi yang kurang invasif atau lebih tepat dengan cara yang lebih selesa. Begitu juga untuk kesan hiasan seperti pokok Krismas.

Adalah mungkin untuk mengubah warna yang ditunjukkan atau dipantulkan oleh serat optik dengan mengubah panjang gelombang atau frekuensi yang melaluinya.

Beberapa kelebihan serat optik yang paling penting dan penggunaannya adalah lebar jalurnya, kelajuan penghantaran yang dapat dicapai oleh data, kekebalan elektromagnetik, pengurangan ruang dan berat yang dihuni, dan keselamatan maklumat yang tinggi.

Walaupun, di sisi lain, ia adalah teknologi yang lebih maju, dan oleh itu lebih mahal, pemasangan dan penyelenggaraannya lebih kompleks daripada sistem konvensional, ia sangat rapuh dan tidak terlalu toleran terhadap suhu, kelembapan, getaran dan pemanjangan.

Terdapat dua jenis optik mengikut jumlah bunyi atau mod yang boleh mereka pancarkan.

Serat multimode adalah yang dapat menghantar panjang gelombang yang berbeza secara serentak melalui mod yang berbeza, oleh itu namanya. Berbanding dengan gentian mod tunggal, gentian multimode mempunyai teras yang lebih besar dan indeks biasan antara teras dan pelapisan berbeza, tetapi hanya sedikit. Jadi gelombang bergerak di nukleus memantul dari dinding nukleus. Mereka digunakan untuk laluan jarak jauh atau rangkaian. Ia biasanya dikenal pasti kerana jaket luar biasanya berwarna jingga.

Serat mod tunggal adalah gentian yang hanya mempunyai satu jalur penghantaran dan intinya lebih kecil berbanding dengan gentian pelbagai mod. Kaedah penghantaran biasanya merupakan paksi inti pusat, kerana melambung pada sudut yang sangat besar. Mereka biasanya berbeza dengan multimode kerana mereka menggunakan jaket luar berwarna kuning.

Sekarang, mengikut reka bentuknya, terdapat juga dua jenis. Serat optik berstruktur longgar adalah tali di mana helai optik berserabut longgar di dalam tiub di mana ia dipandu. Tiub ini boleh berlubang atau mempunyai bahan hidrofobik di dalamnya, sehingga berfungsi sebagai perlindungan bagi serat optik terhadap kelembapan.

Sebaliknya, kabel struktur yang ketat terdiri daripada penyambungan beberapa helai gentian optik yang secara individu ditutup dengan mantel dan jaket. Benang ini mengelilingi bahagian tengah dan keseluruhan set ini dilindungi oleh lapisan luaran.

Dalam sistem komunikasi gentian optik terdapat beberapa komponen yang diperlukan agar transmisi berjaya. Antara komponen ini adalah pemancar optik seperti LED atau Laser, penukar opto-elektrik yang bertanggungjawab mengubah isyarat elektrik menjadi optik untuk dihantar melalui gentian dan kemudiannya menukar isyarat optik yang diterima menjadi yang elektrik sekali lagi.

Terdapat juga pengesan optik yang:

PIN
APD
Silikon
Germanium
Bahan lain

Jenis penggilap akan bergantung pada penyambung yang terletak di hujung gentian optik, ia boleh dikelaskan mengikut jenis penggilapnya.

rata
PC (Hubungan Fizikal)
SPC (PC Super)
CPU (UltraPC)
UPC yang dipertingkatkan
APC (PC bersudut)

Penyambung adalah elemen yang membolehkan gentian optik disambungkan ke peralatan terminal. Penyambung yang biasa digunakan dalam gentian optik, khusus untuk rangkaian kawasan tempatan adalah penyambung ST, LC, FC dan SC.

Sambungan mekanikal: penyambungan jenis ini terdiri daripada sejenis lengan di mana dua gentian diperkenalkan dan sentuhan mekanikal dibuat untuk bergabung dengan dua teras. Kerugian yang berkaitan dengan masa sambaran ini adalah dalam lingkungan 0,5 dB.

Penyambungan dengan perekat: dalam hal ini gam telus khas digunakan yang membolehkan kedua ujung serat bergabung dan sendi ini dilindungi dengan beberapa jenis tetulang luaran. Ia mempunyai kerugian 0.2 dB, tetapi biasanya tidak dapat dipercayai kerana gam cenderung terkelupas lagi.

Fusion splicing: Splicer mempunyai kemampuan untuk memvisualisasikan jika hujungnya mempunyai agen pencemaran atau jika diperlukan penggilap yang lebih halus, atau jika harus ada penjajaran yang lebih baik antara gentian. Kemudian, ia hanya memanaskan kawasan itu, mencairkan serat dan dengan itu bergabung dengan terasnya. Kerugian sambatan ini ialah 0.02 dB.

Terdapat unsur-unsur yang memberikan sokongan dalam struktur dan pengukuhan kabel gentian optik. Unsur-unsur struktur yang berfungsi sebagai panduan utama untuk jalan yang mesti diikuti oleh gentian optik. Serat optik sama ada diedarkan di sepanjang struktur ini atau dikepang di sekelilingnya. Secara amnya, struktur ini mempunyai saluran atau alur yang berfungsi sebagai panduan tambahan untuk gentian optik.

Unsur penguat memberikan peneguhan tambahan pada kabel serat optik untuk mengasingkannya dari daya tegangan yang mungkin dikenakan dan, di samping itu, tidak ada pemanjangan yang signifikan yang dapat menyebabkan pecahnya inti.

Dalam pelemahan ekstrinsik terdapat beberapa sebab, iaitu:

Kerugian penyerapan
Kehilangan Rayleigh
Penyebaran
Kerugian sinaran
Kerugian gandingan

Kesimpulan

Serat optik adalah saluran penghantaran yang memungkinkan kelajuan dan kecekapan yang lebih besar dalam penghantaran data hari ini. Walaupun teknologi itu mesti jauh untuk dapat menggantikan sistem konvensional, kadangkala masih merupakan pilihan terbaik untuk komunikasi.

Walau bagaimanapun, gentian optik adalah jenis teknologi yang mahal berbanding sistem konvensional kerana memerlukan peralatan dan alat optik yang cenderung lebih mahal. Ia juga memerlukan latihan yang sesuai untuk dapat bekerja dengan gentian optik. Selain itu, pemasangannya biasanya merupakan proses yang sangat halus, dan kehadiran keretakan pada serat dapat menghasilkan kerugian yang besar jika tidak dirawat tepat pada waktunya. Selain itu, peralatan tertentu masih perlu dikembangkan agar teknologi dan sistemnya betul-betul optik, kerana, misalnya, masih belum ada memori optik.

Adalah biasa bagi rangkaian gentian optik untuk memiliki sistem sandaran seperti cincin atau gelang ganda, yang memungkinkan bahawa sekiranya kejadian ini maklumat dapat bergerak ke arah lain, untuk mengelakkan gangguan perkhidmatan untuk jangka masa yang panjang sementara keadaan diselesaikan.

Sistem gentian optik sangat dipercayai kerana praktiknya mustahil untuk melanggar rangkaian tanpa dapat dikesan atau tanpa mengganggu penghantaran data. Itulah sebabnya biasa melihat serat optik dipasang di bawah air antara negara-negara sekutu, di mana mereka menghantar maklumat sensitif dan rahsia.

Apa yang membezakan gentian optik dari media lain dalam kadar data dan kapasiti penghantaran. Di samping itu, ia menjamin kehilangan sedikit maklumat kerana fakta bahawa elemen pelindungnya sangat sedikit, menjadikannya tidak perlu memasang begitu banyak peralatan pemulihan dan penguat dalam sistem. Oleh kerana maklumat bergerak pada kelajuan cahaya, sangat mungkin untuk melihat perpindahan syarikat besar ke teknologi jenis ini.