Fiberoptik: Hur fungerar det?, vad används det till? och mer - VidaBytes

Telekommunikation eller kommunikation på avstånd är möjlig tack vare de olika överföringslinjer som finns. Bland dem är Fiber Optic en av de mest pålitliga. Lär dig genom den här artikeln, HUR FIBROPTIKEN FUNGERAR som låter dig använda internet och många andra fördelar i ditt hem och kontor.

Optisk fiber

Optisk fiber är en flexibel filament som vanligtvis är tillverkad av kisel, även om det också finns optiska fibrer av plast. Det är ett mycket känsligt material, med en diameter nästan som en hårsträng. Det är transparent, för att kunna överföra ljus utan att frekvensen av en färg snedvrider de andra.

Fiberoptik framkom som en potentiell ersättning för koaxialkabel. Precis som kopparkabel används fiber för att överföra data mellan de två ändarna med ljus som transportmedel.

Idag är fiberoptik en av de mest använda kommunikationsmekanismerna. Detta beror på att informationen kan resa långa sträckor utan att behöva många, eller kanske inga förstärkare så att signalen inte går förlorad. Den har också en bandbredd eller datahastighet högre än kopparkablar.

Bland andra orsaker till att fiberoptik används för att ersätta kopparkabel är att det är mindre dämpning av signalen per kilometer resa. En annan av dess fördelar är att fiberoptik är immun mot elektromagnetisk störning, så det är praktiskt taget omöjligt att kränka säkerheten.

På samma sätt är det vanligt att hitta fiberoptik för belysning. Detta beror på det faktum att det just nu är genom fibern som det har varit möjligt att ge det högsta intensitetsljuset av alla former av tillhandahållande av artificiellt ljus.

Strukturen hos en optisk fiber består av en kärna, som är själva fibern där informationen rör sig. Kärnan är täckt med en beläggning, som kännetecknas av att den har ett lägre reflektionsindex än kärnan. Detta görs med avsikt att förhindra ljusstrålen som färdas i kärnan från att lämna kärnan och förlora informationen, det vill säga det är ett sätt att begränsa informationen i kärnan med hjälp av fenomenet reflektion.

Därefter omges fodret av en mantel, och denna mantel av Kevlar. Och slutligen en huva, vanligtvis gul eller orange, som identifierar typen av fiber. Båda tjänar till att ge fibern skydd och mekanisk styvhet, eftersom fibern annars skulle vara extremt spröd, ännu mer än den redan är.

Inom den optiska fibern kan mer än en ljusstråle skickas, eftersom det finns olika vägar eller möjliga sätt att göra det. Denna typ av optisk fiber kallas multimod, och dess namn kommer från vad den har flera lägen för att skicka ljusstrålarna samtidigt. Istället använder fiber med enkelmod en enda linjär väg för att överföra ljusstrålen. Fysiskt tenderar de att differentieras med färgen på huven, i allmänhet att de är orange för multimode och gula för singelmode.

När skarvning av den optiska fibern är det viktigt att komma ihåg att dess inriktning mellan kärnorna måste vara extremt exakt, eftersom det annars skulle bli förluster på grund av falsk koppling. Detta innebär att skarvarna mellan optiska fibrer är mer komplexa än de som används i konventionella kopparkablar.

Fiberoptisk historia

Inom fiberoptik finns det två grundläggande element som presenterade framsteg för att uppnå den teknik vi känner idag när det gäller dataöverföring genom ljus. Dessa element är den optiska fibern och ljuset som rör sig i den. I detta segment kommer vi att resa genom fiberoptikens historia och hur den har utvecklats över tiden.

I det antika Grekland användes solljus som reflekterades av speglar för att skicka meddelanden eller för att hindra dina fienders syn. Samma system tillämpades av Claude Chappe 1792 för att tillämpa optisk telegrafi med hjälp av torn och speglar som fördelades över 200 km. Han lyckades överföra ett meddelande på rekordtid under tiden 16 minuter.

År 1910 var Demetrius Hondros och Peter Debye de första som genomförde ljusinsamling inuti kablar av glas. Det är märkligt att detta experiment tog så lång tid, för år 1820 fanns de ekvationer som etablerade detta fenomen redan.

Denna princip kallas för begränsning av ljus genom brytning. Kom ihåg att brytning är ett fenomen som får en ljusstråle att ändra riktning när den byter från en överföringsledning till en annan som har olika brytningsindex eftersom de har olika densiteter.

På 1840-talet kunde Jean-Daniel Collado och Jacques Babinet bevisa denna princip. På samma sätt observerade John Tyndall 1870 att ljus kan färdas i vatten och att ljuset bryts in i detta medium. Dessa första steg gjorde det möjligt att utföra studier som skulle bekräfta glasets potential som ett material som är utmärkt för överföring av ljus över långa avstånd. Till en början gällde det att tända vattenfontäner.

Senare patenterade John Logie, en skotsk ingenjör, ett elektromekaniskt system för färg -tv, som använde stavar av glas som överförde ljus. Detta system var inte särskilt framgångsrikt på grund av den dämpning det hade på grund av de material och tekniker det tillämpade, så det var inte möjligt för ljus att resa stora avstånd. Dessutom hade deras system inte optiska kopplingar.

1952 tack vare de tidigare studierna som utfördes av John Tyndall kunde fysikern Narinder Singh Kapany uppfinna den optiska fibern. Det bör noteras att det var på 1950 -talet då forskningen om fiberoptik fördjupades. Faktum är att Basil Hirschovitz 1957 tillverkade ett halvflexibelt endoskop med fiberoptik. Han lyckades skicka bilder och detta endoskop är ett bekvämare verktyg för operationer.

University of Michigan föreslår, i sin version av ett halvflexibelt endoskop, användning av ett material med ett lägre brytningsindex än kärnan, istället för att använda oljor eller vax som tidigare användes. Dessutom tillverkades också mycket tunnare fiberoptiska trådar, lika mycket som hårets tjocklek. Ljuset dämpades eller tappades dock efter 9 meters färd med denna optiska fiber. Det var Charles K. Kao, som presenterade att den maximala teoretiska dämpningen som optiska fibrer borde ha varit 20 decibel för att dess tillämpning skulle vara möjlig, i sin doktorsavhandling

Återigen uppgav Charles K. Kao tillsammans med George Hockham att det var möjligt att tillverka fibrer med en högre andel transparens. På samma sätt var det de som föreslog användning av fiberoptik för överföring av telefonmeddelanden istället för att använda de som är övertygade om koppar- och elkablar.

Det var nödvändigt att förbättra den optiska fibern, som för tillfället hade en dämpning på 100 dB / km, liten bandbredd och stor mekanisk bräcklighet. För att uppnå detta måste oavbrutna och fördjupade studier och undersökningar genomföras, vilket gjorde det möjligt att fastställa att orsaken till vilken det var denna nivå av ljusförlust var de inneboende föroreningar som fanns i kislet eller glaset.

Det var tack vare denna upptäckt som fibrer började tillverkas med en dämpningsreduktion på upp till 20 dB / km och med en större bandbredd. Dessutom var kärnorna 100 µm tjocka, vilka täcktes med Naylontråd för att respektera brytningsindexfundamentet, men som också kunde ge större mekanisk styvhet, vilket gör det omöjligt att bryta fibern med händerna.

Kaos och Hockmans arbete fungerade som grunden för forskningen som utfördes av Robert Maurer, Donald Keck, Peter Schultz och Frank Zimar som föreslog och tillverkade den första optiska fibern med föroreningar av titan. Dessa föroreningar införlivades avsiktligt i kislet för att öka brytningen i fibern. Denna fiber tillät ljus att färdas i den optiska fibern med endast 17 dB / km dämpning. Under samma årtionde 1970 var det möjligt att tillverka optiska fibrer med endast 0.5 dB / km förluster.

Ett annat viktigt framsteg som gjordes inom tekniken för överföring av data med hjälp av ljus gjordes tack vare fysikerna Morton B. Panish och Izuo Hayashi som utvecklade en halvledarlaser som kunde fungera kontinuerligt utan att öka temperaturen. Tillsammans skapade John MacChesney och andra medarbetare metoder för fiberberedning.

Den första telefonöverföringen med överföringslinjen gjordes den 22 april 1977 av det nordamerikanska företaget General Telephone and Electronics och nådde en hastighet på 6 Mbit / s.

År 1980 hade fibrerna en sådan genomskinlighet att de kunde skicka signaler genom en optisk fiber för en väg på upp till två hundra och fyrtio kilometer innan de försvann helt. Dessa fibrer uppstod när forskare insåg att rent kisel utan metall bara kunde tillverkas med hjälp av verktyg och komponenter som använde ånga. Detta förhindrade inneboende föroreningar från att uppstå i tillverkningsprocessen.

AT&T lämnade in sitt projekt för ett fiberoptiskt system med cirka 1980 mils avstånd till Federal Communications Commission XNUMX. Detta system skulle gå igenom och ansluta städerna Boston och Washington DC. Det var efter fyra års presentation av detta projekt som systemet började bli operativt. Denna kabel var tio tum i diameter och kunde ge upp till åttiotusen röstkanaler för telefonsamtal som inträffade samtidigt.

Den första optiska fibern som installerades transoceaniskt kom i drift 1988, genomskinligheten i dess kärna var så oklanderlig att det bara var nödvändigt att placera optiska förstärkare var fyrtio mil. Därefter gjordes fler förbindelser av denna typ och mer omfattande rundturer gjordes mellan städer och kontinenter.

Alla dessa framsteg gjorde det möjligt för fiberoptik att fortsätta förbättra sin transparens och kunde tillämpas för kommunikation på marknaden och inte bara på experimentell nivå. Faktum är att General Phone and Electronics den 22 april 1977 lyckades göra den första framgångsrika telefonöverföringen med en hastighet på 6 Mbits / s, med fiberoptik som överföringsledning.

Tillverkningsprocess

Det var vid Bell Laboratories som oberoende metoder för tillverkning av fiberoptik utvecklades. Därifrån finns det fyra processer för tillverkning av fiberoptik

MCVD (modifierad kemisk ångavsättning)

Denna metod utvecklades ursprungligen av Corning Glass och anpassades av Bell Laboratories för industriell tillämpning. De består av ett rent kvartsrör, i vilket kiseldioxid blandas med andra element för att doppa preparatet. Detta rör placeras sedan på en roterande svarv.

Därefter bringas den till temperaturer på upp till 1600 grader Celsius med en väte- och syrebrännare. Detta görs genom att rotera svarven medan kvartsröret värms över hela dess längd. Vid denna tidpunkt tillsätts tillsatser, vilka är de som kommer att bidra till ett bättre brytningsindex i kärnan, i ena änden av röret.

De efterföljande skikten införlivas också på grund av brännarens kontinuerliga underkastelse. Denna teknik gör att kärnan kan syntetiseras. Därefter bringas brännaren till en temperatur på 1800 grader Celsius, vilket är temperaturen som gör att kvarts kan mjukna och därmed erhålla förformen.

Förformen avser glasstången eller röret som används för att skapa fiberoptik. Det vill säga det är det fasta röret som erhålls efter denna metod. Vanligtvis är dess dimensioner lite mer än 1 meter lång och 1 centimeter i diameter.

VAD (Vapor Axial Deposition)

Denna teknik är baserad på den som utvecklats av Nippon Telephone and Telegraph. Det används ofta i Japan i de företag som sysslar med tillverkning av fiberoptik. Den använder samma grundmaterial som i MCVD -metoden, men de skiljer sig åt i det faktum att det sistnämnda bara var kärnan placerad. Nu är fodret också placerat i tillägg

Det är därför denna metod är lite mer känslig vid dopningstillfället, eftersom Germaniumdioxid måste införlivas i en större andel i kärnan än i beläggningen. För denna tillverkning används en mjukvara som en viktig assistent där parametrarna fastställs.

Med en extra glasstav eller rör börjar förformsprocessen. Detta hjälprör fungerar som stöd. Det börjar med att införliva de olika materialen på ett ordnat sätt från cylinderns ände och erhålla den porösa förformen, som när den växer, lossnar från det extra glasröret.

Därefter genomförs kollapsprocessen, som består i att höja temperaturen upp till 1700 grader Celsius för att uppnå mjukning av kvarts. Detta görs för att gå från en invändigt ihålig porös förform till en solid, transparent cylinder.

Om vi jämför denna metod med den föregående, har VAD -metoden fördelen att förformar med större längd och större diameter erhålls, vilket också minskar energitillförseln. Nackdelen är dock att den kräver mycket mer sofistikerad tillverkningsutrustning.

OVD (Outside Vapor Deposition)

Denna metod utvecklades av Corning Glass Work. I detta fall börjar din råvara med en keramisk substratcylinder och brännaren. Ångkloriderna placeras på brännaren och elden värmer staven. Vid denna tidpunkt utförs syntesen av förformen. Detta förfarande består i att torka staven med gasformigt klor för att senare utföra kollapsprocessen på samma sätt som de som kommer att utföras med den tidigare metoden. Detta är hur kärnan och dess beklädnad syntetiseras, vilket ger förformen.

Några av fördelarna med denna metod är att det är möjligt att tillverka optiska fibrer med mycket låg dämpning och god kvalitet, tack vare optimeringen av torkprocessen. Denna optimering gör det möjligt att få släta profiler utan en viktig ringformig struktur.

PCVD (Plasma Chemical Vapor Deposition)

Denna metod är utvecklad av Philips -företaget i Nederländerna. På samma sätt kännetecknas den av sina släta profiler och utan igenkännbar ringformad struktur. Principen för denna grund är baserad på oxidationen av kiselklorid och Germaniumklorid. Genom att rosta dessa klorider uppnås ett plasmatillstånd, följt av inre dopningsprocess.

Förforma sträckningsstadiet

Oavsett vilken typ av metod som används är det vanligt bland alla dessa att förformsträckningsprocessen utförs. För att uppnå sträckning av förformen är det nödvändigt att ha en öppen rörugn. Inuti denna ugn placeras förformen och utsätts för temperaturer på upp till 2000 grader Celsius, detta för att mjukna förformen och kunna manipulera den.

I denna process uppnås diametern för den optiska fibern, och det är av yttersta vikt att upprätthålla en konstant spänning så att diametern över hela den optiska fiberns längd inte varierar. Sättet att säkerställa att kärnan inte har sådana variationer i dess diameter är att upprätthålla en likformig konstant spänning. Dessutom måste frånvaron av konvektionsströmmar i ugnen garanteras.

På samma sätt är det extremt viktigt att när förformen mjuknar igen, undviks inträngning av medel som kan förorena eller generera mikrosprickor, vilket skulle orsaka förlust av dess dämpning och till och med brott i den optiska fibern.

Under denna process läggs också syntetiskt material till figuren, vanligtvis är det en viskös polymer. Betydelsen av denna polymer är att den gör att den optiska fibern kan sträckas vid högre hastigheter. Detta skapar ett enhetligt, oreningsfritt lager runt fibern. Slutligen torkas och härdas detta skydd med hjälp av termiska processer eller kemiska reaktioner med ultraviolett strålning.

Fiberoptiska applikationer

Fibern har en imponerande mångsidighet, så den kan bland annat appliceras i digital kommunikation, smycken, sensorer, belysning, dekorationer. Här är några av de vanligaste tillämpningarna av fiberoptik och ytterligare sådana.

Fiberoptisk kommunikation

Den största skalan eller omfattningen av fiberoptik är för telekommunikation. På grund av dess flexibilitet är det möjligt att gruppera flera ledningar för att bilda fiberoptiska kablar. Vanligtvis är fibrerna som används för detta gjorda av plast eller glas, och ibland även av båda materialen.

Fiberoptiska sensorer

Fiberoptiska sensorer kan skilja mellan inneboende sensorer och yttre sensorer. Egensensorer refererar till själva figuren som sensorn. Å andra sidan, i extrinsiska sensorer, är fibern medel för att överföra de signaler som en sensor avger till ett system som behandlar nämnda signaler.

Eftersom det inte finns någon cirkulation av elektrisk ström i optiska fibrer har de en fördel jämfört med elektriska sensorer. Även fibergarnet är i sig en utmärkt sensor för att mäta deformationer, temperatur, atmosfärstryck, luftfuktighet, elektriska fält, magnetfält, gaser, vibrationer, bland annat.

En annan tillämpning av fiberoptik i tillämpningen av vattenmikrofoner för detektering av jordbävningar eller vågapplikationer som genereras av ett ekolod. För detta har mer än tusen sensorer tillverkade med fiberoptik använts för att skapa hydrofoniska system. Denna typ av system används främst av oljeindustrin och försvarsorganisationer och vissa länder. På samma sätt skapade Sennheiser -företaget från Tyskland en mikrofon som fungerar med laserljus och fiberoptik.

I samma mening används fiberoptiska sensorer som mäter temperatur och atmosfärstryck i oljebrunnar. Dessa typer av sensorer klarar mer extrema förhållanden jämfört med sensorer gjorda med halvledare.

Inom luftfarten finns ett gyroskop tillverkat av fiberoptik samt vätemikrosensorer.

Dessa fotoniska sensorer gjorda av fiberoptik innehåller i allmänhet fyra grundläggande delar, som är:

Sensorn: är givaren
Förhörsledaren: som avger och tar emot signalen som kommer från den optiska fibern.
Den optiska kabeln: det är den optiska fibern
Optiska kopplare, multiplexer, förstärkare eller switchar: elementen som hjälper det optiska och elektriska systemet att koppla ihop utan att tappa signalen och kan hantera olika signaler från olika källor.

Funktionen eller funktionen av detta system börjar med generering av en optisk signal skapad av förhöraren, detta för att begära information från mottagaren. Denna information går genom sensorns optiska fiber. När det fortsätter att mäta miljöförhållanden som gaser, atmosfärstryck, temperatur och andra faktorer, finns det en variation i ljusets intensitet, eller dess våglängd påverkas och därför förändras det..

Denna förändringsvariation, antingen i våglängden eller i ljusets intensitet, återförs igen via den optiska fibern till interrogatorn. Därefter uppskattas andelen variationer av dessa förändringar. Genom att tillämpa olika algoritmer och verktyg som optoelektroniska kopplare är det möjligt att konvertera optiska signaler till elektroniska signaler, så att de elektriska systemen i ändarna kan tolka informationen, till exempel ett styr- eller displaysystem. Realtidsdata.

Beroende på mängden datatrafik, såsom den som passerar genom ett internetnätverk, kan det på samma sätt finnas optiska multiplexrar, optiska switchar, optiska förstärkare eller olika optiska kopplare på samma sätt.

På samma sätt kan fiberoptiska sensorsystem klassificeras som punkt eller distribueras.

Optiska punktsensorsystem

Denna typ av system använder distribuerade sensorer definierade positioner inom ett sensornätverk som gör att parametrarna kan övervakas individuellt. På grund av detta tillåter punktsystem mätning av fler parametrar samtidigt. Till skillnad från distribuerade system kan övervakning av punktsystem sträcka sig upp till 250 km.

Distribuerade optiska sensorsystem

I detta fall kommer mätningarna och detekteringarna av variationen av den optiska parametern som förfrågaren tar emot, från de data som erhållits längs hela den optiska fibern. Detta ger en fördel eftersom det är en fiberoptisk strängzon som används som översättare av systemet. Det distribuerade optiska systemet kan sträcka sig upp till en räckvidd på 120 km.

Belysning

De första tillämpningarna som fiberoptik hade var just belysning av utrymmen. Än idag fortsätter denna applikation att existera för fiberoptik. Detta beror på det faktum att den optiska fibern gör det möjligt att belysa områden utan att generera värme och utan risk för kortslutning, eftersom den optiska fibern är konstruerad för överföring av ljusstrålar.

Det är till och med möjligt att ändra färgen på belysningen genom att ändra frekvensen. Detta är mycket användbart till exempel om belysning används i en lampa, eftersom det är möjligt att ändra färg utan att behöva byta lampa.

På samma sätt är det möjligt att expandera belysningsytorna eftersom det är möjligt att placera olika optiska fibrer på flera ställen med en enda ljuskälla.

Fler användningsområden för fiberoptik

Den används som en vågledare för ljusstrålarna som avges från medicinsk eller industriell utrustning som kräver belysande områden där siktlinjen inte är direkt eller lättillgänglig.

Vi kan som exempel använda det halvflexibla endoskopet som används inom medicin, som använder fiberoptik tillsammans med linser för att kunna visualisera organens inre utan behov av mycket invasiva operationer. När det gäller industrier, för att inspektera utrustning som turbiner.

Faktum är att fiberoptik för närvarande används som dekorativa element, som är fallet med julgranar som har optiska fibrer i sina grenar som belyser trädet, och det är också möjligt att variera deras färg.

Ett annat exempel på tillämpningen inom fiberoptik är den som tillämpas i vissa byggnader, som fångar naturligt ljus från deras tak och tack vare fiberoptik kan detta ljus resa till byggnadens inre utrymmen.

Och slutligen, idag finns det en blandning mellan betong och fiberoptik som resulterar i en genomskinlig betong. Detta material skapades av arkitekten Ron Losonczi, och det fantastiska med denna betong är att den fortfarande kan ha styrka av betong och dessutom fiberoptikens kvalitet för att överföra ljus.

Fiberoptiska egenskaper

Optisk fiber är en dielektrisk överföringsledning som arbetar inom det elektromagnetiska spektrumet i det optiska bandet. I det här optiska bandet kan vi hitta färgerna, men det finns också det nära infraröda bandet och det infraröda bandet. I optisk fiber används vanligtvis en del av dessa frekvenser.

Varje fiberoptisk tråd har en kärna i mitten av antingen plast eller glas, det vill säga kisel och Germaniumoxid. Denna kärna har ett högt brytningsindex och täcks av en beläggning med ett lägre brytningsindex. Detta gör att ljuset bara kan färdas genom kärnan och inte fly ut till utsidan. Det är vanligt att detta beläggningsskikt är tillverkat av en polymer eller plast.

Denna skillnad mellan brytningsindex som måste finnas mellan kärnan och dess beklädnad beror på principerna för ljusets brytning. Denna princip säger att när en yta med ett visst brytningsindex gränsar till en annan yta med ett lägre brytningsindex reflekteras ljuset och ju större skillnaden mellan dessa index desto större infallsvinkel så att det blir en total inre reflektion .

I optisk fiber studsar eller reflekteras ljuset inuti kärnan, och dessa reflektionsvinklar är mycket breda, så det kan praktiskt taget antas att ljuset rör sig i en rak linje genom sitt centrum, så att det kan resa på stora avstånd utan fading.

Fiberoptisk prestanda

Lagarna för optisk geometri är de som fastställer driften och grundprinciperna för drift av optisk fiber. Den optiska fibern regleras huvudsakligen av lagen om brytning är att följa principen om total inre reflektion.

Ljusstrålarna överförs genom kärnan i den optiska fibern, jag har gett skillnaden i brytningsindexen, denna stråle kan inte passera genom beklädnaden utan reflekteras faktiskt på den och fortsätter att sprida sig genom kärnan.

Därefter kommer vi att presentera fördelar och nackdelar med fiberoptisk teknik.

Fördel

Den har en mycket stor bandbredd, vilket möjliggör mycket snabba överföringshastigheter
Det är en minimalistisk teknik, det vill säga den tar väldigt lite plats.
Den är lätt, eftersom den bara väger några gram per kilometer. Till skillnad från den elektriska kabeln som till och med kan väga 9 gånger mer än den optiska fibern.
Det är helt immun mot elektromagnetisk kontaminering. Så den har en överföringskvalitet som är överlägsen konventionella linjer, eftersom den inte störs till exempel av externa kortslutningar eller elektriska stormar.
Just för att den är immun mot störningar garanterar fiberoptik en hög informationssäkerhet. Detta beror på att det enda sättet att komma in i det fiberoptiska överföringssystemet är genom att försvaga det och till och med avbryta det, vilket gör det lätt att upptäcka.
Det genererar inte störningar för andra system.
Det påverkas inte av parasitsignaler, så i system som tunnelbanan där det finns system som lätt kan störa kommunikation blir fiberoptik alternativet par excellence.
Dämpningen är betydligt liten jämfört med konventionella kablar, så det är möjligt att resa långa sträckor utan att behöva inkludera aktiva element som förstärkare för att behålla signalen.
Beroende på material med vilka manteln och huven tillverkas kan den optiska fibern ha bra mekaniskt motstånd.
Det är resistent mot korrosion.
Den har ett system som kallas optisk reflektrometri som gör att du enkelt kan upptäcka svagheter eller fiberskärning längs rutten.

Nackdelar

Eftersom vi presenterar alla fördelar med fiberoptik kommer vi att fortsätta presentera nackdelarna med denna teknik jämfört med andra överföringslinjer.

Hög fiberbräcklighet.
Det kräver dyrare överförings- och mottagningsutrustning.
Skarvar tillverkade med fiberoptik är mer komplexa att göra, särskilt på fältet, så reparationer är svårare.
Eftersom den inte kan överföra elektricitet är den inte direkt kompatibel med slutsystem, som i allmänhet är elektroniska.
Det kan inte överföra mycket höga krafter.
Det kan inte lagra information optiskt.
Den påverkas av höga eller låga temperaturer, så jackan och beläggningen måste vara temperaturbeständiga material.
Vibrationer kan påverka dataöverföringen korrekt.

Fiberoptiska typer

Inom kärnan i den optiska fibern finns det olika vägar som ljusstrålen kan följa. Var och en av dessa vägar kallas ett förökningssätt. Optisk fiber kan klassificeras som multimod- eller singelmodefiber.

Multimod fiber

Multimode fiber refererar till en där ljus kan färdas genom mer än en väg eller läge. En enda tråd av multimodfiber kan ha upp till 1000 former för spridning av ljusstrålarna. Detta innebär att ljusstrålarna inte kommer samtidigt. Denna typ av fiber används vanligtvis över korta sträckor, ungefär avstånd mindre än 2 kilometer.

Brytningsindex för kärnan i en multimodfiber är något högre än kapslingens brytningsindex. Dessutom är tjockleken på kärnan i en multimodfiber större än den för en singelmodefiber, detta gör det lättare att ansluta eftersom den inte kräver så exakt precision.

Multimode -fiber kan i sin tur klassificeras i två former beroende på typen av brytningsindex för dess kärna, vilka är:

Förskjutet index: i detta fall är brytningsindex konstant i hela kärnans längd och har därmed en hög modal dispersion

Gradvis index: i detta fall består kärnan av olika material så brytningsindexet är inte konstant över fiberns hela längd och har därför en lägre modaldispersion.

På samma sätt indikerar standarden som fastställs i ISO 11801 klassificeringen av multimod optisk fiber enligt bandbredden och ljuskällan som ska användas, för att säga om den är multimod på laser eller multimod på LED -ljus.

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

Singelmode fiber

Som vi förklarade tidigare används termen mode för att indikera antalet banor som ljusstrålarna kan ha. I single-mode fiber finns det bara ett läge som ljuset kan färdas genom. Detta innebär då att kärnans diameter är mindre. På samma sätt rör sig ljus teoretiskt genom mitten av fibern till skillnad från multimod som studsar av kärnans väggar. Denna typ av fiber används främst för långväga rutter.

Kabel med lös struktur

Det är också möjligt att klassificera optisk fiber enligt dess design, och det finns också två typer av optisk fiber enligt denna klassificering.

Denna typ av fiber kan appliceras utomhus och inomhus och består av flera fibersträngar som är indelade i grupper som införs i rör som omger en central förstärkning, och dessa i sin tur täcks av en skyddande mantel.

Termen lös struktur kommer från det faktum att de fiberoptiska trådarna är löst inuti rören genom vilka de styrs. Detta rör kan vara ihåligt eller ha ett hydrofobt material inuti, så att det fungerar som skydd för den optiska fibern mot fukt.

Dessutom måste den vara lös, den gör att den optiska fibern kan isoleras från de yttre mekaniska krafterna som utövas på kabeln.

Mittstödet är generellt flexibelt och ger kabeln styrka. Den kan vara tillverkad av metall eller dielektriskt material.

Tät struktur kabel

Denna kabel har huvudsakligen tillämpningar för det inre av byggnader eftersom den är mer flexibel och tillåter mindre böjradier än lösa konstruktionskablar.

Denna kabel består av förening av flera fiberoptiska trådar som individuellt har en mantel och jacka. Dessa trådar omger en central bit och hela den här uppsättningen skyddas i sin tur av ett yttre lager. Dess namn kommer från det faktum att alla fibergängor är mycket täta, vilket ger bra fysiskt stöd.

Fiberoptiska komponenter

I ett fiberoptiskt kommunikationssystem finns det några komponenter som är nödvändiga för att överföringen ska bli framgångsrik. Dessa komponenter inkluderar bland annat optiska sändare, optiska detektorer, fiberoptiska kontakter eller terminaler.

Optiska sändare

Dessa är de element som ansvarar för att omvandla informationen eller data som kommer från en elektronisk källa till optiska data eller ljusstrålar. För att uppnå detta använder sändaren elektroner vid en viss frekvens för att exciteras i material som kisel, som ofta genererar ljusstrålar, kallade fotoner, i form av energi. Fotoner är den elementära kvantpartikeln av ljus. Sändaren har internt en modulator som uppfyller funktionen att omvandla elektronisk energi till optisk energi.

Strålkastare

I optiska sändare finns det två typer av sändare som avger optiska signaler, som är:

lysdioder.

Det är en diod som avger ljus, eller ljusemitterande diod. Denna typ av ljusemitter används huvudsakligen i multimodfiber på grund av dess användarvänlighet och livstid. Även om det är viktigt att notera att denna typ av ljus inte kan färdas långa sträckor, så används det för korta sträckor eftersom de uppfyller funktionen och minskar kostnaderna.

Lasrar

Det är den förstärkta stimulerade spontana ljusstrålningen. Den avger mycket koherent ljus och använder halvledare för ljusemission. laserljus kan användas i multimodfibrer och i enkelmodfibrer, även om de i allmänhet endast används i enkelmodiga fibrer eftersom deras kretsar är mer komplexa och därför dyrare. Livslängden för lasern, även om den är lång, är vanligtvis under genomsnittet för lysdioderna.

Elektriska ljusströmomvandlare

I fiberoptiska fiberöverföringar är det nödvändigt att ha ett element som detekterar närvaron av fotoner. Vanligtvis är det en fotodiod som är ansvarig för omvandlingen av optiska signaler till elektroniska signaler. Detta uppnås genom att översätta närvaron eller frånvaron av ljus till signaler med toppar och dalar eller enor och nollor.

Och de tillämpas också för den omvända processen, det vill säga att konvertera elektriska signaler till optiska signaler. Även om det är möjligt att omvandla ljus till elektriska signaler, och dessa avger en viss effekt, räcker det inte för att driva terminalutrustningen. Dessa terminalutrustningar är vanligtvis elektriska, så en alternativ strömkälla krävs nästan alltid.

Som vi nämnde tidigare består vanligtvis dessa opto-elektriska omvandlare av en fotodiod eller en halvledare. För att garantera att dessa halvledare fungerar korrekt måste vissa villkor finnas:

När det inte finns något ljus, måste backströmmen inte vara särskilt hög för att kunna upptäcka mycket svaga optiska signaler.
Den måste ha en stor bandbredd för att kunna svara snabbt.
Ljudnivåerna som genereras av dessa halvledare bör vara minimala.

I sin tur finns det två typer av detektorer, PIN -fotodioder och APD lavinfotodioder.

PIN -detektorer

Denna typ av detektor består av en halvledare som består av tre lager, de två yttre skikten är en av P -typen och en av N -typen och den i mitten är en inneboende halvledare. Det är här dess PIN -namn kommer från. Detta inneboende material är i praktiken vanligtvis placerat som en förlängning av material P eller material N.

APD -detektorer

Dessa är lavinhalvledare. Dessa fotodioder, när en omvänd spänning appliceras på den, genererar en strömförstärkning. Funktionen för dessa halvledarskreddetektorer består i att göra en elektron som reser och den möter en atom så att den kan släppa ut en annan elektron. Anledningen till att lavinhalvledare används är att denna elektron som skickas krävs för att hantera en tillräcklig mängd energi.

APD -detektorer kan klassificeras i tre typer, beroende på materialet den är gjord av:

Kiseldetektorer

Dessa typer av detektorer har hög prestanda och genererar låga ljudnivåer. Strömförsörjningen för denna typ av detektorer ligger inom intervallet 200 V till 300 V

Germanium -detektorer

Generellt fungerar det med våglängder inom intervallet 1000 och 1300 nm, även om det är lite lägre prestanda.

Detektorer andra material

Dessa detektorer består av material eller kemikalier som finns i grupp III och V i det periodiska systemet.

Typer av fiberoptisk polering

Poleringstyperna beror på kontakterna som är placerade vid ändarna av den optiska fibern, de kan klassificeras efter deras typ av polering. Denna typ av polering varierar beroende på hur den är ansluten.

plano: denna polering lämnar fiberns ändar släta och vinkelräta mot sin axel, det vill säga helt platt.

PC (fysisk kontakt): Fibrerna avslutas på ett konvext sätt, vilket sätter kärnorna i båda fibrerna i kontakt.

SPC (SuperPC): Det liknar PSP, kanterna är lite kalkar så det ser ut som en triangulär figur utan en spets i mitten, men den är platt.

CPU (UltraPC): är lika med SPC men kanterna kallas vidare så att endast mitten av fibern är platt.

Förbättrad UPC: Det är en mer profilerad version än den föregående, så kontakten måste ha extrem precision.

APC (vinklad PC): Denna typ av polering består av att göra en profil med en viss vinkel, denna vinkel gör det möjligt att med större noggrannhet garantera den fysiska kontakten mellan kärnorna i båda delarna.

Fiberoptiska kontakter

Kontaktdonen är de element som gör att den optiska fibern kan anslutas till terminalutrustningen. Dessa terminalutrustningar har Datorkommunikationsportar för fiberoptisk anslutning. Beroende på porttyp används sedan en viss typ av kontakt för fiberanslutningen. Det liknar det som händer med konventionella kablar, till exempel med koaxialkabel finns det olika typer av kontakter och var och en fyller en funktion.

Kort sagt, typerna av kontakter för fiberoptik är:

FC
FDDI
LC och MT-Array
SC och SC-Duplex
ST eller BFOC

De kontakter som vanligtvis används inom fiberoptik, speciellt för lokala nätverk är ST-, LC-, FC- och SC -kontakterna.

Optiska fiberkablar

En fiberoptisk kabel består av gruppen med flera optiska fibrer genom vilka olika signaler ses. Varje fiber kan skicka stora mängder data från olika källor, så en fiberoptisk kabel kan skicka information från olika tjänster samtidigt.

Fiberoptiska kablar är det mest genomförbara alternativet för byte av koaxialkablar inom telekommunikationsindustrin och elektronikindustrin. Även en kabel med 8 optiska fibrer är fortfarande betydligt mindre än konventionella kablar. En fiberoptisk kabel har kapacitet att skicka informationen motsvarande den som skickas av 60 kopparkablar om 1623 par, eller 4 koaxialkablar med 8 rör. Dessutom kan fiberoptik skicka information över större avstånd utan att behöva placera så många repeaters eller förstärkare som skulle hända vid användning av kopparkablar.

Det är också viktigt att markera skillnaden i vikt som finns mellan fiberoptisk kabel och kopparkabel. Till exempel kan en 8-fiber fiberoptisk kabel väga så lite som 30 kg per kilometer, medan koaxialkabel kan väga upp till 45 kg per kilometer. Och på samma sätt tillåter fiberoptik en enkel körning med 2 till 4 kilometers mellanrum. När det gäller koaxialkabel tillåter den bara körningar på 250 till 300 meter.

Det är emellertid också sant att optisk fiber kräver en extra beläggning och andra element som ger förstärkning vid installationen. Detta görs för att inte riskera gränsen och i framtiden kan det uppstå brott på grund av deras bräcklighet.

Kabelfunktioner

Dessa fiberoptiska kablar har olika funktioner. För det första kan vi nämna att det fungerar som ett element som skyddar de inre optiska fibrerna så att de inte drabbas av skador eller avbrott som kan uppstå vid kabelinstallationen eller under dess livslängd, vilket i allmänhet är 20 år ...

För det andra ger fiberoptiska kablar mekanisk styvhet till den inre optiska fibern så att den tål dragkraftsförhållanden och de miljöfaktorer som den kan utsättas för. Det är därför som förutom kabeln även andra element införlivas för att förstärka och isolera den optiska fibern från dessa yttre agenter och krafter som den utsätts för.

Dessa kablar kan ha en underjordisk, ubåt eller transoceanisk eller antenninstallation. En av de mest kritiska punkterna i ett system med fiberoptiska kablar är vid installationen, och det är därför vissa element används för att skydda fibern från skador.

Fiberoptisk kabeldesign och element

Den roll som en fiberoptisk kabel kommer att spela kommer att avgöra dess struktur. Men även när de kan tillämpas för olika funktioner har alla fiberoptiska kablar många gemensamma element, som är den sekundära beklädnaden, de inre fibrerna, elementen som bidrar till förstärkning och struktur av kabeln, manteln som grupperas tillsammans alla fibergarner och fuktisolerande material. Sekundära beläggningar kan delas in i tre typer:

Tätt foder

Detta foder är i allmänhet en solid ringformig krona som är gjord av nylon eller polyester som täcker det primära fodret. Därför ökar denna sekundära beläggning den slutliga diametern för den optiska fibern. Beläggningens funktion är att ge skydd mot mikroböjningar som kan finnas i den optiska fibern. Även om denna beläggning skyddar mot dessa böjningar är det viktigt att vara vaksam när du installerar den optiska fibern, eftersom de fortfarande kan uppstå vid installationen.

Löst ihåligt foder

Detta foder har ett överdimensionerat utrymme, som består av ett ihåligt rör som är tillverkat av metall och kombinerat med plast. Detta gör detta rör till ett hårt material, men samtidigt flexibelt. Syftet med att göra en överdimensionerad beklädnad är att den skyddar den optiska fibern från vibrationer, temperaturer och mekaniska krafter.

Löst foder med vaddering

Det är samma beläggning som nämns ovan, men inuti införs ett material som kan isolera fukt. Genom att införa ett hydrofobt material inuti förhindrar det att vatten når den optiska fibern. Förutom att ge skydd mot vibrationer och andra miljöagenter, klarar den också vissa temperaturer. Det är vanligt att material som härrör från petroleum eller silikon används.

Strukturella element

Dessa element är de strukturer som fungerar som en central vägledning för den väg som den optiska fibern måste följa. Optisk fiber distribueras antingen längs denna struktur eller flätas runt den. I allmänhet har dessa strukturer kanaler eller spår som fungerar som en extra guide för den optiska fibern.

Förstärkande element

Som deras namn indikerar är deras uppdrag att tillhandahålla ytterligare förstärkning till fiberoptiska kabeln för att så långt som möjligt isolera de dragkrafter som fibrerna kan utsättas för och dessutom finns det ingen signifikant töjning som kan orsaka kärna bristningar. Förutom skydd för förlängning skyddar den även fiberoptiska kablar mot knäck och vibrationer. De vanligaste materialen som används för armeringsstrukturer är Kevlar -glasfiber och stål eftersom de är flexibla material men också har en soliditet.

Funda

Alla fiberoptiska kablar har en jacka som vanligtvis är gjord av plast. Detta hölje är den yttre kåpan på fiberoptiska kabeln och dess funktion är att ge kärnan skydd mot yttre agenter, krafter och fenomen, såsom fuktighet, temperatur, vibrationer, bland annat.

Materialen som kommer att omfatta våra omslag kommer att variera beroende på deras installation och användning, till exempel optiska kablar som är interoceaniska måste ge skydd mot fukt, atmosfärstryck och till och med mot hajbett. Om det är en fiberoptisk kabel som kommer att installeras antenn, måste höljet skydda kärnan mot vibrationer och kinkar som genereras av vinden, och även mot temperaturer och fuktighet. Eller om installationen slutligen kommer att ligga under jorden, måste locket vara lite tyngre för att klara stötar och tryck som till exempel ges av fordonstrafik.

Skarvningstekniker

Det är vanligt att i mycket stora körningar, upp till mer än 120 kilometer, är det nödvändigt att göra skarvar mellan fibrer, eftersom det knappast finns en kontinuerlig fiber som har denna längd. Och även vid ett brott är det nödvändigt att utföra denna typ av reparation.

De olika typerna av skarvar som finns är följande:

Mekanisk skarv

Denna typ av skarv består av ett slags hylsa där de två fibrerna sätts in och en mekanisk vridning görs för att förena de två kärnorna. Dessa skarvar används vanligtvis tillfälligt eller när fusionsskarvning anses onödig. Förlusterna relaterade till denna skarvtid är i storleksordningen 0,5 dB.

Skarvning med lim

I det här fallet appliceras ett speciellt transparent lim som gör att fiberns två ändar kan fogas samman och denna union skyddas med någon form av yttre förstärkning. Det har förluster på 0.2 dB, men det är vanligtvis inte särskilt tillförlitligt eftersom limmet kan ha en tendens att skala av igen.

Fusion skarvning

Ett verktyg som kallas fusion splicer används där mer känsligt och precisionsarbete utförs. I detta arbete måste operatören tidigare förbereda fibern innan ändarna introduceras i denna splicer. Detta verktyg har förmågan att visualisera om ändarna har något kontaminerande medel eller om en finare polering krävs, eller om det borde vara en bättre inriktning mellan fibrerna. Om alla dessa krav är uppfyllda fortsätter det att värma endast det området, smälta fibern och därmed förena dess kärnor. Förlusterna för denna skarv är 0.02 dB.

Dämpning i fiberoptiska kablar

Termen dämpning avser de effektförluster som uppstår i överföringsledningen. Dess måttenhet är decibel (dB). Inom fiberoptik finns det olika orsaker till att dämpning sker i kabeln. Det finns två typer av förluster, som är inneboende förlust eller förlust och yttre förlust.

Intrinsiska dämpningar är de som genereras av kemisk sammansättning och andra faktorer för dess tillverkning. Det vill säga de orsakerna som är en del av själva sammansättningen av Silicon och Germanium och av trådtillverkningsprocesserna. Så mycket som processerna kan fortsätta att förbättras kommer det inte att vara möjligt att nå ett fibergarn utan dämpning.

Å andra sidan är extrinsiska dämpningar de som genereras av yttre faktorer, såsom föroreningar, dåliga anslutningar, felaktig polering av deras profiler, leder, bland andra. Denna dämpning är eller förluster kan i sin tur klassificeras enligt följande:

Absorptionsförluster

Denna typ av dämpning uppstår när det finns förekomst av föroreningar i fibern. Dessa föroreningar absorberar eller avbryter ljusets passage. Denna absorption omvandlar vanligtvis ljus till värmeenergi, vilket ger förluster från 1 till 1000 dB / km.

Förlust av Rayleigh

När den optiska fibern tillverkas finns det ett ögonblick av dess kylning att fibern inte är i flytande och fast tillstånd, och det är möjligt att det är en felaktig applicering av spänning när den sträcks, detta kan generera mikroskopiska oegentligheter. Dessa oegentligheter orsakar diffraktionen av ljusstrålarna när de passerar genom dem.

Dispersioner

Dispersion uppstår när det finns en variation i brytningsindexet och därför bryts ljuset på ett annat sätt än förväntat, detta händer på grund av mikrosprickor i fibern, föroreningar eller fiberns inneboende orsaker.

Intermodal spridning

Denna typ av dispersion uppstår när det finns en skillnad i ljusets förökningstid när de tar olika vägar inom fiberns kärna. Det kan också vara känt under namnet modal dispersion. Denna typ av dispersion sker bara i multimodfibrer.

Kromatisk spridning av materialet: detta är resultatet av de olika våglängderna av ljus som sprider sig med olika hastigheter genom ett givet medium.

Kromatisk dispersion av vågledaren: Den är en funktion av informationssignalens bandbredd och styrningens konfiguration är i allmänhet mindre än den tidigare dispersionen och kan därför försummas.

Strålningsförluster

Dessa förluster genereras av böjningar eller böjningar i den fiberoptiska kabeln. Detta sker vanligtvis vid installationstidpunkten eller när böjningar uppstår inom fiberoptikens väg.

Kopplingsförluster

Vid skarvning eller vid anslutningspunkter där kontakter krävs, kommer dämpning alltid att finnas. Dessa dämpningar är vanligtvis låga, men inte försumbara. Som när det finns en felaktig inriktning mellan kärnorna, måste detta dock korrigeras för att undvika att vågor återkommer.

Fiberoptiskt fungerande fönster

Dessa arbetsfönster gör att vi kan dra fördel av en del av det infraröda ljusbandet i det elektromagnetiska spektrumet. I det här fallet är de fönster där våglängderna är i storleksordningen nanometer. Det har visats vid olika tillfällen att när man arbetar i dessa arbetsfönster är det mindre dämpning. Specifikt finns det tre fönster:

Första arbetsfönstret: våglängden är i storleksordningen nio hundra åttio nanometer.
2: a arbetsfönstret: i detta fall är våglängden XNUMX nanometer.
Tredje arbetsfönstret: våglängden är i storleksordningen tusen femhundra femtio nanometer. Detta sista fönster är uppdelat i S -bandet, C -bandet och L -bandet.

Fiberoptiska anslutningar

Det finns två former av fiberoptiska anslutningar i ett nätverkssystem. Dessa topologier är punkt-till-punkt-nätverk och punkt-till-multipunkt-nätverk.

Punkt-till-punkt-nätverk är de där en nod genereras från informationskällan direkt till de företag, hem eller användare som behöver tjänsten. Med andra ord finns det ingen mellanhand eller annan nod i nätverket mellan användaren och tjänsten.

Point-to-multipoint-nätverk är de som kräver en splitter eller optiska separatorer, liknande de som används för tv som gör att vi kan ansluta olika tv-apparater även när kabelbolaget bara levererar en koaxialkabel. Från sändaren kommer sedan en optisk fiber fram som delar signalen genom de optiska delarna mellan två, fyra, sex och upp till åtta användare. I mycket breda nätverk tas en av dessa åtta divisioner för att införliva en annan optisk delare i nätverket som kan mata ytterligare 8 användare. Dessa divisioner har dock en gräns och kräver förstärkare på deras väg.

Optiska förstärkare

De består fortfarande av optiska fibrer men i tillverkningsprocessen dopas de med olika kemiska komponenter, särskilt sällsynta jordartsmetaller. En av de mest använda fiberoptiska förstärkarna är erbiumdopning.

Denna förstärkare finns vanligtvis som EDFA för sin förkortning på engelska. Denna förstärkare fungerar i det tredje arbetsfönstret, specifikt i C -bandet och L. -bandet. Det kan dock också fungera i S -bandet, men det kräver andra medel eller ytterligare kemiska komponenter.

Förstärkningen den ger till den optiska signalen kan vara från femton till fyrtio decibel. Den består vanligtvis av en optisk fiber lagrad i ett rektangulärt hölje och kan ha en längd av tio till sextio meter dopad fiber.

Sammanfattning

Fiberoptik är ett överföringsmedium som skickar data genom ljusstrålar. De principer som den optiska fibern bygger på finns i lagarna för optisk geometri, särskilt i brytningslagen.

I början genomfördes olika studier som kompletterar varandra tills det var möjligt att utveckla den optiska fiber som är känd idag. I dessa studier observerades att fiberns eller kärntrådens transparens var avgörande för att minska dämpningar och uppnå de minsta förluster som idag på 0.02 dB / Km.

Vanliga komponenter i optisk fiber är kiseloxid och germanium. De beklädnadskomponenter som täcker kärnan är i allmänhet någon typ av plast. Sedan kommer en mantel som ger mekanisk styvhet som kan vara tillverkad av nylon eller Kevlar, och slutligen en plastmantel som skyddar hela kabeln och isolerar fibrerna från yttre agenter.

Det finns olika tillverkningsmetoder som är:

MCVD (modifierad kemisk ångavsättning)
VAD (Vapor Axial Deposition)
OVD (Outside Vapor Deposition)
PCVD (Plasma Chemical Vapor Deposition)

Oavsett vilken typ av metod som används är det vanligt bland alla dessa att förformsträckningsprocessen utförs.

Tillämpningarna av fiberoptik är olika. Inom kommunikation blev de ett av medlen eller överföringslinjerna på topp, på grund av deras stora bandbredd och överföringshastighet som det kan nå, och tillförlitligheten eller säkerheten för den information som detta system tillhandahåller. I sensorer som gör det möjligt att detektera förhållanden eller parametrar som: temperatur, luftfuktighet, atmosfärstryck och till och med för ekolodssystem.

Det används också för belysning, till exempel det flexibla endoskopet som använder fiberoptik som vägledning för ljus för att belysa organ och kunna utföra mindre invasiva eller mer exakta operationer på ett mer bekvämt sätt. Likaså för dekorativa effekter som julgranar.

Det är möjligt att ändra färgerna som en optisk fiber visar eller reflekterar genom att variera våglängden eller frekvensen som färdas genom den.

Några av de viktigaste fördelarna med optisk fiber och dess användning är dess bandbredd, överföringshastigheten som data kan nå, elektromagnetisk immunitet, minskning av upptaget utrymme och vikt och hög informationssäkerhet.

Även om det å andra sidan är en mer avancerad teknik, och därför dyrare, är installationen och underhållet mer komplext än konventionella system, men de är extremt sköra och inte särskilt toleranta mot temperaturer, fuktighet, vibrationer och töjning.

Det finns två typer av optik beroende på mängden brus eller lägen de kan överföra.

Multimodfibrer är de som kan skicka olika våglängder samtidigt genom olika lägen, därav deras namn. Jämfört med single-mode fibrer har multimode-fibrer en större kärna och brytningsindex mellan kärnan och beklädnaden skiljer sig åt, men bara något. Så vågorna reser i kärnan som studsar från kärnans väggar. De används för korta sträckor eller nätverk. Det identifieras vanligtvis eftersom ytterjackan vanligtvis är orange.

Single-mode fibrer är de som bara har en överföringsväg och deras kärna är mindre jämfört med multi-mode fibrer. Sändningsmetoden är vanligtvis kärnans centrala axel, eftersom den studsar i mycket stora vinklar. De skiljer sig vanligtvis från multimode eftersom de använder en gul ytterjacka.

Nu, enligt dess design, finns det också två typer. Löst strukturerade optiska fibrer är de i vilka de fiberoptiska trådarna är löst inuti rören genom vilka de styrs. Detta rör kan vara ihåligt eller ha ett hydrofobt material inuti, så att det fungerar som skydd för den optiska fibern mot fukt.

Däremot består kablar med täta strukturer av sammanfogning av flera fiberoptiska trådar som individuellt är täckta med en mantel och mantel. Dessa trådar omger en central bit och hela den här uppsättningen skyddas i sin tur av ett yttre lager.

I ett fiberoptiskt kommunikationssystem finns det några komponenter som är nödvändiga för att överföringen ska bli framgångsrik. Bland dessa komponenter finns optiska sändare som lysdioder eller lasrar, opto-elektriska omvandlare som är ansvariga för att omvandla elektriska signaler till optiska för att skickas genom fibern och senare att konvertera de optiska signalerna som tas emot till elektriska igen.

Det finns också de optiska detektorerna som är:

PIN
APD
kisel
germanium
Andra material

Poleringstyperna beror på kontakterna som är placerade vid ändarna av den optiska fibern, de kan klassificeras efter deras typ av polering.

plano
PC (fysisk kontakt)
SPC (SuperPC)
CPU (UltraPC)
Förbättrad UPC
APC (vinklad PC)

Kontaktdonen är de element som gör att den optiska fibern kan anslutas till terminalutrustningen. De kontakter som vanligtvis används inom fiberoptik, speciellt för lokala nätverk är ST-, LC-, FC- och SC -kontakterna.

Mekanisk skarvning: denna typ av skarv består av ett slags hylsa där de två fibrerna introduceras och en mekanisk vridning görs för att förena de två kärnorna. Förlusterna relaterade till denna skarvtid är i storleksordningen 0,5 dB.

Skarvning med lim: i detta fall appliceras ett speciellt genomskinligt lim som gör att fiberns två ändar kan fogas samman och denna fog skyddas med någon form av yttre förstärkning. Det har förluster på 0.2 dB, men det är vanligtvis inte särskilt tillförlitligt eftersom limmet kan ha en tendens att skala av igen.

Fusion splicing: Spliceraren har förmågan att visualisera om ändarna har något kontaminerande medel eller om en finare polering krävs, eller om det borde finnas en bättre inriktning mellan fibrerna. Sedan fortsätter den att värma bara det området, smälta fibern och därmed ansluta dess kärnor. Förlusterna för denna skarv är 0.02 dB.

Det finns element som ger stöd i fiberoptikkabelns struktur och förstärkning. De strukturella elementen som fungerar som en central vägledning för den väg som den optiska fibern måste följa. Optisk fiber distribueras antingen längs denna struktur eller flätas runt den. I allmänhet har dessa strukturer kanaler eller spår som fungerar som en extra guide för den optiska fibern.

Förstärkningselementen tillhandahåller ytterligare förstärkning av den optiska fiberkabeln för att isolera den från de dragkrafter som den kan utsättas för, och dessutom finns det ingen signifikant förlängning som kan generera sprickor i kärnorna.

I yttre dämpningar finns det flera orsaker, som är:

Absorptionsförluster
Förlust av Rayleigh
Dispersioner
Strålningsförluster
Kopplingsförluster

Slutsatser

Optisk fiber är en överföringslinje som har möjliggjort högre hastighet och effektivitet vid överföring av data idag. Även om det är en teknik som måste gå långt för att kunna ersätta konventionella system, är det fortfarande ibland det bästa alternativet för kommunikation.

Fiberoptik är dock en dyr typ av teknik jämfört med konventionella system eftersom den kräver utrustning och optiska verktyg som tenderar att bli dyrare. Det kräver också lämplig utbildning för att kunna arbeta med fiberoptik. Dessutom är installationen vanligtvis en mycket känslig process, och förekomsten av raster i fibern kan ge avsevärda förluster om den inte behandlas i tid. Dessutom behöver viss utrustning fortfarande utvecklas så att tekniken och systemet är helt optiskt, eftersom det till exempel fortfarande inte finns några optiska minnen.

Det är vanligt att fiberoptiska nätverk har backupsystem som ring eller dubbelring, vilket gör att informationen kan röra sig i en annan riktning i händelse av dessa incidenter, för att undvika avbrott i tjänsten under en längre tid medan situationen är löst.

Fiberoptiska system är mycket tillförlitliga eftersom det är praktiskt taget omöjligt att bryta nätverket utan att detekteras eller utan att avbryta dataöverföring. Det är därför det är vanligt att se optiska fibrer installerade under vattnet mellan allierade länder, där de överför känslig och hemlig information.

Vad skiljer fiberoptik från andra medier i datahastighet och överföringskapacitet. Dessutom garanterar den minimal förlust av information på grund av att den har mycket liten dämpning i huvudelementet, vilket gör det onödigt att installera så mycket restaurerings- och förstärkningsutrustning i systemet. Eftersom informationen reser med ljusets hastighet har det varit möjligt att se en stor migration av stora företag till denna typ av teknik.