Optični kabli - naprava, vrste in značilnosti

Optični kabli za razliko od kablov z bakrenimi ali aluminijastimi vodniki kot medij za prenos signala uporabljajo prozorno optično vlakno. Signal se tukaj prenaša ne s pomočjo električnega toka, temveč s pomočjo svetlobe. To pomeni, da se praktično ne premikajo elektroni, temveč fotoni, izgube pri prenosu signala pa so nepomembne.

Ti kabli so idealni kot sredstvo za prenos informacij, saj lahko svetloba praktično neovirano prehaja skozi prozorna steklena vlakna več deset kilometrov, pri tem pa se jakost svetlobe nekoliko zmanjša.

Tukaj je GOF-kabli (kabel iz steklenih optičnih vlaken) — s steklenimi vlakni in POF kabli (plastični optični kabel) — s prozornimi plastičnimi vlakni. Oba se tradicionalno imenujeta optični kabli ali kabli iz optičnih vlaken.

Optična kabelska naprava

Optični kabel ima dokaj preprosto napravo.V središču kabla je svetlobni vodnik iz steklenih vlaken (njegov premer ne presega 10 mikronov), oblečen v zaščitno plastično ali stekleno lupino, ki zaradi razlike v lomnih količnikih na meji zagotavlja popoln notranji odboj svetlobe. dveh medijev.

Izkazalo se je, da svetloba vse od oddajnika do sprejemnika ne more zapustiti centralne žile. Poleg tega se svetloba ne boji elektromagnetnih motenj, zato tak kabel ne potrebuje elektromagnetnega oklopa, ampak ga je treba le ojačati.

Da bi zagotovili mehansko trdnost optičnega kabla, so sprejeti posebni ukrepi - kabel naredijo oklepen, še posebej, če gre za večžilne optične kable, ki nosijo več ločenih optičnih vlaken hkrati. Viseči kabli zahtevajo posebno ojačitev s kovino in kevlarjem.

Najenostavnejša izvedba kablov iz optičnih vlaken je steklena vlakna v plastičnem ovoju… Bolj zapletena zasnova je večslojni kabel z ojačitvenimi elementi, na primer za podvodno, podzemno ali visečo namestitev.

V večslojnem oklepnem kablu je nosilni ojačitveni kabel izdelan iz kovine, zaprte v polietilenski ovoj. Okrog so nameščena svetlobna plastika ali steklena vlakna. Vsako posamezno vlakno je prevlečeno s plastjo barvnega laka za barvno kodiranje in zaščito pred mehanskimi poškodbami. Snopi vlaken so pakirani v plastične tube, napolnjene s hidrofobnim gelom.

Plastična cev lahko vsebuje od 4 do 12 takih vlaken, skupno število vlaken v enem takem kablu pa je lahko do 288 kosov. Cevi so prepletene z nitjo, ki zategne film, navlažen s hidrofobnim gelom — za večjo ublažitev mehanskih vplivov. Cevi in ​​centralni kabel so obdani s polietilenom.Sledijo kevlar prameni, ki praktično zagotavljajo oklep za vpleteni kabel. Nato spet polietilen za zaščito pred vlago in na koncu zunanja lupina.

Dve glavni vrsti optičnih kablov

Obstajata dve vrsti optičnih kablov: večmodni in enojni. Večmodni so cenejši, enomodni dražji.

Enojni način kabla zagotavlja, da gredo žarki skozi vlakno praktično po isti poti brez bistvenih medsebojnih odstopanj, posledično vsi žarki pridejo do sprejemnika istočasno in brez popačenja oblike signala. Premer optičnega vlakna v enomodnem kablu je približno 1,3 μm in pri tej valovni dolžini mora skozi njega prehajati svetloba.

Zaradi tega se kot oddajnik uporablja laserski vir z monokromatsko svetlobo nujno potrebne valovne dolžine.Ravno tovrstni kabli (enomodni) danes veljajo za najbolj obetavne za komunikacije na dolge razdalje v prihodnosti, za zdaj pa so dragi in kratkotrajni.

Večmodni kabel manj "natančni" kot enomodni. Žarki iz oddajnika prehajajo vanj z disperzijo, na strani sprejemnika pa je nekaj popačenja oblike oddanega signala. Premer optičnega vlakna v večmodnem kablu je 62,5 µm, zunanji premer plašča pa 125 µm.

Uporablja običajno (nelasersko) LED na strani oddajnika (valovna dolžina 0,85 μm), oprema pa ni tako draga kot vir laserske svetlobe, trenutni večmodni kabli pa imajo daljšo življenjsko dobo. Dolžina kablov te vrste ne presega 5 km. Tipična zakasnitev prenosa signala je reda 5 ns/m.

Prednosti optičnih kablov

Optični kabel se tako ali tako radikalno razlikuje od običajnih električnih kablov z izjemno protihrupno zaščito, ki zagotavlja maksimalno varnost tako celovitosti kot zaupnosti informacij, ki se prenašajo po njem.

Elektromagnetne motnje, usmerjene na optični kabel, ne morejo popačiti svetlobnega toka, fotoni sami pa ne ustvarjajo zunanjega elektromagnetnega sevanja. Ne da bi prekinili celovitost kabla, je nemogoče prestreči informacije, ki se prenašajo po njem.

Pasovna širina optičnega kabla je teoretično 10 ^ 12 Hz, kar ni mogoče primerjati s trenutnimi kabli katere koli kompleksnosti. Informacije lahko preprosto prenašate s hitrostjo do 10 Gbps na kilometer.

Optični kabel sam po sebi ni tako drag kot tanek koaksialni kabel. Toda glavni delež podražitve končnega omrežja še vedno odpade na oddajno-sprejemno opremo, katere naloga je pretvorba električnega signala v svetlobo in obratno.

Slabljenje svetlobnega signala pri prehodu skozi optični kabel lokalnega omrežja ne presega 5 dB na 1 kilometer, kar je skoraj enako kot pri nizkofrekvenčnem električnem signalu. Tudi, višja kot je frekvenca – močnejša je prednost optičnega medija pred tradicionalnimi električnimi žicami – slabljenje se rahlo poveča. In pri frekvencah nad 0,2 GHz je optični kabel očitno izven konkurence. Praktično je možno povečati razdaljo prenosa do 800 km.

Kabli z optičnimi vlakni so uporabni v omrežjih s topologijo obroča ali zvezde, medtem ko popolnoma odpravljajo težave z ozemljitvijo in uravnoteženjem obremenitve, ki so vedno pomembne za električne kable.

Popoln galvanska izolacija, skupaj z zgoraj navedenimi prednostmi, omogoča analitikom predvidevanje, da bodo v omrežnih komunikacijah optični kabli kmalu popolnoma nadomestili električne, še posebej glede na vse večje pomanjkanje bakra na planetu.

Slabosti optičnih kablov

Po pravici povedano ne moremo omeniti pomanjkljivosti optičnih sistemov za prenos podatkov, od katerih je glavna zapletenost namestitve sistemov in visoke zahteve za natančnost namestitve priključkov. Mikronska odstopanja med montažo konektorja lahko povzročijo povečanje slabljenja v njem. Tu potrebujete visoko natančno varjenje ali poseben lepilni gel, katerega lomni količnik je podoben kot pri samem vgrajenem steklenem vlaknu.

Iz tega razloga usposobljenost osebja ne dopušča prizanesljivosti, za njihovo uporabo so potrebna posebna orodja in visoka znanja. Najpogosteje se zatečejo k uporabi že pripravljenih kosov kabla, na koncih katerih so že nameščeni že pripravljeni priključki želenega tipa. Za razvejanje signala iz optičnega vlakna se uporabljajo specializirani razdelilniki za več kanalov (od 2 do 8), vendar pri razvejanju neizogibno pride do slabljenja svetlobe.

Seveda je vlakno manj močan in manj prožen material kot baker in je zaradi njegove varnosti nevarno upogniti vlakno na polmer, manjši od 10 cm.Ionizirajoče sevanje zmanjša prosojnost optičnega vlakna, poveča slabljenje oddanega svetlobnega signala.

Optični kabli, odporni na sevanje, so dražji od običajnih kablov iz optičnih vlaken. Nenadna sprememba temperature lahko povzroči nastanek razpoke v vlaknu. Seveda je optično vlakno občutljivo na mehanske obremenitve, udarce in ultrazvok; za zaščito pred temi dejavniki se iz kabelskih plaščev uporabljajo posebni mehki materiali, ki absorbirajo zvok.