Kas yra šviesolaidinis kabelis

Šviesolaidiniai kabeliai šiandien plačiai naudojami duomenų perdavimui. Kai kuriose IT srityse jie visiškai pakeitė tradicines ryšio linijas, pagrįstas metaliniais laidininkais. Optinės linijos ypač veiksmingos, kai dideliais atstumais reikia perduoti didelius duomenų kiekius.

Skaidulinės optikos fizinis pagrindas

Fiziniai optinio pluošto veikimo principai pagrįsti visiško atspindžio principu. Jei imtume dvi terpes su skirtingais lūžio rodikliais n₁ ir n₂, ir n₂<n₁ (pavyzdžiui, oras ir stiklas arba stiklas ir skaidrus plastikas) ir leiskite šviesos spindulį α kampu į sąsają, tada įvyks du įvykiai.

Spindulys (paveiksle pažymėtas raudonai), paleistas iš viršaus į kairę (išilgai rodyklės), bus iš dalies lūžęs ir eis per terpę, kurios lūžio rodiklis n₂ kampas α₁<α – ši spindulio dalis pažymėta punktyrine linija.Kita spindulio dalis atsispindės nuo sąsajos tuo pačiu kampu. Jei spindulys bus paleistas mažesniu kampu β (paveikslėlyje žalias spindulys), tada atsitiks tas pats - dalinis atspindys ir dalinis lūžis kampu β₁.

Jei kritimo kampas α dar sumažinamas (paveiksle mėlynas spindulys), tai lūžusi pluošto dalis gali „slysti“ beveik lygiagrečiai laikmenos sąsajai (mėlyna punktyrinė linija). Tolesnis kritimo kampo sumažėjimas (žalias spindulys, krintantis kampu β) sukels kokybinį šuolį – lūžusios dalies nebus. Spindulys visiškai atsispindės nuo sąsajos tarp dviejų laikmenų. Šis kampas vadinamas visiško atspindžio kampu, o pats reiškinys – visišku atspindžiu. Tas pats bus stebimas ir toliau mažėjant kritimo kampui.

Optinio pluošto įrenginys

Šiuo principu sukurtas optinis pluoštas. Jį sudaro du skirtingo optinio tankio koaksialiniai sluoksniai.

Jei šviesos spindulys patenka į atvirą pluošto galą kampu, didesniu už šviesos atspindžio kampą, jis visiškai atsispindės nuo dviejų skirtingų lūžio rodiklių terpių kontaktinės ribos, su mažu slopinimu kiekvieno „šuolio“ metu.

Išorinė optinio pluošto dalis pagaminta iš plastiko. Vidinė taip pat gali būti pagaminta iš skaidraus plastiko, tada galima pakankamai dideliais kampais sulenkti (net susukti į žiedą, o į vidų patekusi šviesa vis tiek praeis iš vieno galo į kitą su slopinimu, priklausomai nuo optinių savybių). plastiką ir šviesos kreiptuvo ilgį). Stuburo kabelių, kur lankstumas nėra toks svarbus, vidinė šerdis paprastai yra pagaminta iš stiklo.Tai sumažina slopinimą, sumažina pluošto savikainą, tačiau jis tampa jautrus lenkimams.

Siekiant padidinti optinės linijos pralaidumą, pluoštas gaminamas dviejų režimų arba kelių režimų versija. Norėdami tai padaryti, šerdies skerspjūvis padidinamas iki 50 mikronų arba 62,5 mikronų (palyginti su 10 mikronų vieno režimo atveju). Tokiu optiniu pluoštu vienu metu gali būti perduodami du ar daugiau signalų.

Tokia optinio perdavimo linijos konstrukcija turi tam tikrų trūkumų. Vienas iš jų – šviesos sklaida, kurią sukelia skirtingas kiekvieno signalo kelias. Jie išmoko su tuo susitvarkyti darydami šerdį su gradiento (kintančiu nuo vidurio iki kraštų) lūžio rodiklio. Dėl to koreguojami skirtingų spindulių maršrutai.

Kabeliai su daugiamodėmis skaidulomis daugiausia naudojami vietiniams tinklams (tame pačiame pastate, vienoje įmonėje ir pan.), o su vienmodžiais pluoštais - magistralinėms linijoms.

Skaidulinės linijos įrenginys

FOCL perduoda šviesos signalą, kurį sukuria šviesos diodas arba lazeris. Siųstuve generuojamas elektrinis signalas. Galiniam įrenginiui taip pat reikia signalo elektrinių impulsų pavidalu. Todėl pradinius duomenis reikės transformuoti du kartus. Supaprastinta šviesolaidinės linijos schema parodyta paveikslėlyje.

Siųstuvo signalas paverčiamas šviesos impulsais ir perduodamas optine linija. Siųstuvo pusėje esančių emiterių galia yra ribota, todėl ilgose linijose tam tikrais intervalais įrengiami slopinimą kompensuojantys įrenginiai - optiniai stiprintuvai, regeneratoriai ar kartotuvai.Priėmimo pusėje yra dar vienas keitiklis, kuris optinį signalą paverčia elektriniu.

Optinio kabelio dizainas

Norint organizuoti šviesolaidinę liniją, atskiri pluoštai naudojami kaip optinio kabelio dalis. Jo konstrukcija priklauso nuo perdavimo linijos paskirties ir klojimo būdo, tačiau apskritai jame yra keli pluoštai su individualia apsaugine danga (nuo įbrėžimų ir mechaninių pažeidimų). Tokia apsauga dažniausiai atliekama dviem sluoksniais – pirma, sudėtinis apvalkalas, o ant viršaus – papildoma plastiko arba lako danga. Skaidulos yra uždengtos bendru apvalkalu (kaip ir įprasti elektros kabeliai), kuris lemia kabelio apimtį ir parenkamas atsižvelgiant į išorinius poveikius, kuriuos linija patirs eksploatacijos metu.

Klojant į kabelių lovelius, kyla problemų apsaugoti linijas nuo graužikų. Tokiu atveju reikia pasirinkti kabelį, kurio išorinis apvalkalas sutvirtintas plienine juostele arba vielos šarvais. Stiklo pluoštai taip pat naudojami kaip apsauga nuo pažeidimų.

Jei kabelis klojamas vamzdyje, sustiprinto apvalkalo nereikia. Metalinis vamzdelis patikimai apsaugo nuo pelių ir žiurkių dantų. Išorinis apvalkalas gali būti lengvas. Taip lengviau priveržti kabelį vamzdžio viduje.

Jei į žemę reikia nutiesti liniją, apsauga atliekama nuo korozijos apsaugotų vielinių šarvų arba stiklo pluošto strypų pavidalu. Jis užtikrina didelį atsparumą ne tik suspaudimui, bet ir tempimui.

Jei kabelis klojamas jūros vietose, per upes ir kitus vandens barjerus, pelkėtoje dirvoje ir pan., papildoma apsauga nuo aliuminio polimerinės juostos. Taip išvengiama vandens patekimo.

Be to, daugelyje kabelių, esančių bendrame apvalkale, yra:

• armatūros strypai, kurie suteikia konstrukcijai didesnį stiprumą veikiant išoriniams mechaniniams poveikiams ir šiluminiam linijos pailgėjimui;
• užpildai - plastikiniai siūlai, užpildantys tuščias vietas tarp pluoštų ir kitų elementų;
• jėgos strypai (jų paskirtis – padidinti tempimo apkrovą).

Esant dideliems tarpams, linija pakabinama ant kabelio, tačiau yra savilaikių kabelių. Atraminis metalinis kabelis įmontuotas tiesiai į korpusą.

Kaip atskirą šviesolaidinės linijos tipą, reikėtų paminėti optinį laidą. Šiame kabelyje yra vienas arba du pluoštai (vieno režimo arba dviejų režimų), uždengti bendru apvalkalu. Abiejose pusėse laidas turi sujungimo jungtis. Tokie kabeliai yra trumpo ilgio ir skirti įrangai prijungti nedideliu atstumu arba nutiesti vidines kabineto komunikacijas.

Optinių kabelių privalumai ir trūkumai

Neabejotini optinių kabelių pranašumai, nulėmę platų tokių ryšio linijų pasiskirstymą, yra šie:

• didelis atsparumas triukšmui - šviesos signalo neveikia buitinė ir pramoninė elektromagnetinė spinduliuotė, o pati linija neskleidžia (tai apsunkina neteisėtą prieigą prie perduodamos informacijos ir nesukelia elektromagnetinio suderinamumo problemų);
• pilna galvaninė izoliacija tarp priėmimo ir perdavimo pusės;
• žemas slopinimo lygis - daug mažesnis nei laidinių linijų;
• ilgas tarnavimo laikas;
• didelis pralaidumas.

Šiuolaikinėje realybėje svarbu ir tai, kad kabelis netrauktų metalo vagių.

Optika nėra be trūkumų. Visų pirma, tai yra įrengimo ir prijungimo sudėtingumas, kuriam reikalinga speciali įranga, įrankiai ir medžiagos, taip pat keliami aukštesni reikalavimai personalo, dalyvaujančio montuojant ir prižiūrint linijas, kvalifikacijai. Dauguma FOCL gedimų yra susiję su diegimo klaidomis, kurios gali pasireikšti ne iš karto. Iš pradžių pačios linijos kaina taip pat buvo didelė, tačiau technologijų plėtra leido išlyginti šį trūkumą iki konkurencinio lygio.

Optinės ryšio linijos užėmė rimtą komunikacijos medžiagų rinkos sektorių. Artimiausioje ateityje jie nemato rimtos alternatyvos, nebent įvyktų technologinis proveržis.

Panašūs straipsniai: