Čo sú komponenty optického vlákna
Aké sú komponenty optického vlákna? Typické optické vlákno obsahuje tri hlavné zložky: jadro, ktoré nesie svetlo; obloženie, ktoré obklopuje jadro s nižším indexom lomu a obsahuje svetlo; a povlak, ktorý chráni krehké vlákno vo vnútri.
jadro
Jadro , ktoré nesie svetlo, je najmenšia časť optického vlákna. Jadro z optických vlákien je zvyčajne vyrobené zo skla, hoci niektoré sú vyrobené z plastu. Sklo použité v jadre je extrémne čistý oxid kremičitý (SiO2), materiál tak jasný, že by ste sa mohli pozerať cez 5 míľ, ako by ste sa pozerali cez okno domácnosti.
Vo výrobnom procese sa na zvýšenie indexu lomu za kontrolovaných podmienok používajú dopanty, ako napríklad germánia, oxid fosforečný alebo oxid hlinitý.
Jadrá z optických vlákien sa vyrábajú v rôznych priemeroch pre rôzne aplikácie. Typické sklenené jadrá sa pohybujú od 3,7 do 200um. Veľkosti jadier bežne používané v telekomunikáciách sú 9um, 50um a 62.5um. Plastové jadrá z optických vlákien môžu byť oveľa väčšie ako sklo. Obľúbená veľkosť plastového jadra je 980um.
opláštenie
Obloženie obklopuje jadro a poskytuje nižší index lomu, aby bolo možné pracovať s optickým vláknom. Keď sa používa sklenený plášť, plášť a jadro sa vyrábajú spoločne z rovnakého materiálu na báze oxidu kremičitého v trvalo tavenom stave. Výrobný proces pridáva rôzne množstvo dopantov do jadra a plášť, aby sa zachoval rozdiel v indexoch lomu medzi nimi približne 1%.
Typické jadro môže mať index lomu 1,49 pri 1300 nm, zatiaľ čo plášť môže mať index lomu 1,47. Tieto čísla sú však závislé od vlnovej dĺžky. Jadro rovnakého vlákna bude mať rozdielny index lomu pri inej vlnovej dĺžke.
Obvod je rovnako ako jadro vyrobený v štandardných priemeroch. Dva najčastejšie používané priemery sú 125um a 140um. Obloženie 125um typicky podporuje veľkosti jadra 9um, 50um, 62,5um a 85um. Obklad 140um má typicky 100um jadro.
povlak
Povlak je ochrannou vrstvou optického vlákna. Poťah absorbuje otrasy, škrabance, škrabance a dokonca aj vlhkosť, ktorá by mohla poškodiť plášť. Bez povlaku je optické vlákno veľmi krehké. Jediný mikroskopický nick v obložení by mohol spôsobiť, že optické vlákno sa zlomí, keď sa ohne. Povlak je nevyhnutný pre celosklenené vlákna a bez neho sa nepredávajú.
Povlak je výlučne ochranný. V žiadnom prípade neprispieva k schopnosti optického vlákna prenášať svetlo. Vonkajší priemer povlaku je typicky 250um alebo 500um. Všeobecne je povlak bezfarebný. V niektorých aplikáciách je však povlak zafarbený, takže je možné identifikovať jednotlivé optické vlákna v skupine optických vlákien.
Povlak, ktorý sa nachádza na optickom vlákne, je vybraný pre špecifický typ výkonu alebo prostredia. Jednou z najbežnejších typov náterov je akrylát. Tento povlak sa typicky aplikuje v dvoch vrstvách. Primárny náter sa aplikuje priamo na obklad. Tento povlak je mäkký a poskytuje vankúš pre optické vlákno, keď je ohnutý. Sekundárny povlak je tvrdší ako primárny povlak a poskytuje tvrdý vonkajší povrch. Akrylát je však obmedzený na teplotný výkon. Typické akryláty môžu pracovať pri teplotách do 125 ° C.
Silikón, uhlík a polyimid sú povlaky, ktoré možno nájsť na optických vláknach, ktoré sa používajú v drsnom prostredí, ako sú tie, ktoré sú spojené s avionikou, letectvom a priestorom. Môžu sa použiť aj na optické vlákna určené na ťažbu alebo na vŕtanie ropy a plynu.
štandardy
Aj keď sú možné mnohé kombinácie veľkostí jadra a plášťa, sú potrebné normy, aby sa zaistilo, že konektory a zariadenia môžu byť správne zladené. Toto je obzvlášť dôležité pri práci s komponentmi tak malými, ako sú tie, ktoré sa používajú vo optických vláknach, kde aj malé odchýlky môžu spôsobiť, že celý systém bude zbytočný.
Dve organizácie zverejňujú normy, ktoré definujú výkonnosť optických vlákien používaných v telekomunikačnom priemysle; sú to asociácia telekomunikačného priemyslu (TIA) a Medzinárodná telekomunikačná únia (ITU). Kým TIA a ITU zverejňujú mnohé štandardy pre optické vlákna, kľúčové štandardy, ktoré by ste mali poznať s ANSI / TIA-568-C.3, ITU-TG.653, ITU-TG.655 a ITU-T G.657.
Norma ANSI / TIA-568-C.3 je použiteľná pre komponenty optických káblov v priestoroch. Normy ITU sa vzťahujú na kábel s jedným vláknom. Ich opis je nasledovný:
> ITU-TG.652: Charakteristiky jednovidového optického vlákna a kábla
> ITU-T G.655: Charakteristiky optického vlákna a kábla s jednosmerným optickým posunom
> ITU-T G.657: Charakteristika optického vlákna a kábla s jednosmerným optickým vláknom s nenulovým rozptylom
Tieto normy obsahujú dôležité informácie, ktoré definujú výkon optického vlákna, sieťový kábel z optických vlákien a komponenty, ako sú optické konektory a spoje.
materiály
Optické vlákna sa obyčajne vyrábajú zo skleneného jadra a skleneného obloženia, ale iné materiály sa môžu použiť, ak výkon vlákna musí byť vyvážený nákladmi na inštaláciu vlákna, upevnením do konektorov a zabezpečením, že je správne chránený pred poškodením. V mnohých prípadoch musia vlákna bežať len na krátku vzdialenosť a výhody vysokej kvality všetkých sklenených vlákien sa stávajú menej dôležitými ako len šetrením peňazí. Existujú aj okolnosti, za ktorých sú vlákna vystavené drsným podmienkam, ako sú vibrácie, extrémna teplota, opakovaná manipulácia alebo neustály pohyb. Rozličné klasifikácie vlákien sa vyvinuli tak, aby vyhovovali rôznym podmienkam, nákladovým faktorom a požiadavkám na výkon.
Hlavné klasifikácie vlákien podľa materiálov sú : \ t
Sklenené vlákna : majú sklenené jadro a sklenené obklady. Používajú sa vtedy, keď sú potrebné vysoké prenosové rýchlosti, dlhé prenosové vzdialenosti alebo kombinácia oboch. Sklenené vlákna sú najzraniteľnejším z rôznych druhov, ktoré sú k dispozícii, a preto musia byť inštalované v prostredí, kde nebudú vystavené veľkému množstvu zneužitia, alebo musia byť chránené špeciálnymi káblami alebo krytmi, aby sa zabezpečilo ich nepoškodené.
Sklenené vlákna sa bežne nachádzajú v diaľkových údajoch a interbuildingových a interoffice sieťových aplikáciách.
Plastový plátovaný oxid kremičitý (PCS) : Tieto vlákna majú sklenené jadro a plastové obloženie. Jadro je väčšie ako celosklenené vlákno; typicky 200 um s hrúbkou plášťa 50 um. Podobne ako sklenené optické vlákno zo silikónového povlaku, aj plastový povlak optického vlákna PCS sa typicky používa s termoplastickým puzdrom, ktoré obklopuje plastové obloženie. Typická špecifikácia PCS vlákna by bola 200/300 um. Plastové obloženie tiež slúži ako ochranná vrstva pre sklenené jadro, takže povlak, ktorý sa bežne nachádza na celosklenených vláknach, nie je zahrnutý na vláknach PCS. Vlákna PCS sa zvyčajne používajú pre priemyselné snímacie aplikácie a lekárske / zubné aplikácie.
Tvrdý plátovaný oxid kremičitý (HCS) : Tieto vlákna sú podobné vláknam PCS, ale majú sklenené jadro s plášťom z tvrdého polyméru alebo iného materiálu, typicky silnejšie ako iné materiály na obklady. Tvrdé plátované kremičité vlákno sa bežne používa v miestach, kde je hlavnou myšlienkou odolnosť, ako je výroba, automatizácia výroby a iné oblasti, kde by šok a vibrácie spôsobili, že štandardné sklenené vlákna budú nespoľahlivé. Optické vlákna HCS sú typicky oveľa väčšie ako sklenené optické vlákna. Veľmi populárna veľkosť je 200 / 230µm.
Plastové vlákno : Tieto vlákna majú plastové jadro a plastové obloženie. Sú vyberané pre svoju nízku cenu, robustnosť a jednoduchosť použitia a sú inštalované tam, kde sa nevyžaduje vysoká šírka pásma a dlhé prenosové vzdialenosti. Zatiaľ čo plastové vlákna nie sú vhodné na diaľkové prenosy s vysokým výkonom, môžu prenášať signály s užitočnými prenosovými rýchlosťami na vzdialenosti menej ako 100 m. Veľmi populárna veľkosť je 980 / 1000µm. Plastové vlákno je typicky určené pre viditeľné vlnové dĺžky v rozsahu 650 nm. Niektoré typické miesta pre plastové vlákna zahŕňajú systémy domácej zábavy, automobilový priemysel a výrobné riadiace systémy. Môžu byť tiež použité vo väzbách medzi počítačmi a periférnymi zariadeniami av lekárskych zariadeniach.
Výhody veľkého plastového optického vlákna
Je ľahké sa nadchnúť na vysokú šírku pásma a diaľkové prenosové schopnosti sklenených optických vlákien. Jasne predstihuje akékoľvek iné médium. Mnohé aplikácie však nevyžadujú vysokú šírku pásma na veľké vzdialenosti. Existuje mnoho aplikácií pre optické vlákno vo vašej domácnosti. Možno už máte systém domácej zábavy, ktorý využíva plastové optické vlákno, alebo môžete vlastniť auto, ktoré používa plastové optické vlákno na pripojenie audio zariadení alebo DVD meniča. Žiadna z týchto aplikácií nevyžaduje veľkú šírku pásma na veľké vzdialenosti. Tieto aplikácie sú ideálne pre veľké optické vlákno z plastov. Plastové optické vlákno je typicky navrhnuté tak, aby pracovalo na viditeľnej vlnovej dĺžke okolo rozsahu 650 nm. Schopnosť vidieť svetlo pri výstupe z optického vlákna má významnú výhodu; nie je potrebné žiadne drahé testovacie zariadenie. Merač výkonu je potrebný na meranie svetla vychádzajúceho zo skleneného optického vlákna pracujúceho v infračervenej oblasti. Merače výkonu môžu stáť viac ako systém domácej zábavy.
Veľké jadro z plastového optického vlákna má ďalšiu výhodu oproti malým skleneným vláknam: je ľahko zladiteľné s iným vláknom alebo zdrojom svetla alebo detektorom. Predstavte si zarovnanie dvoch ľudských vlasov tak, aby sa konce dotýkali a boli dokonale vycentrované. Teraz si predstavte, že robíte to isté s dvoma nevarenými špagetovými rezancami.
