Optikai kábelek - eszközök, típusok és jellemzők

Az optikai kábelek a réz- vagy alumíniumvezetőkkel ellentétben átlátszó optikai szálat használnak jelátviteli közegként. A jelet itt nem elektromos áram, hanem fény segítségével továbbítják. Ez azt jelenti, hogy gyakorlatilag egyetlen elektron sem mozog, hanem fotonok, és a jelátviteli veszteségek elenyészőnek bizonyulnak.

Ezek a kábelek ideálisak információtovábbítási eszközként, hiszen az átlátszó üvegszálon gyakorlatilag akadálytalanul tud átjutni a fény több tíz kilométeren keresztül, miközben a fény intenzitása enyhén csökken.

Van GOF-kábelek (üvegoptikai kábel) — üvegszállal, és POF kábelek (műanyag optikai kábel) - átlátszó műanyag szállal. Mindkettőt hagyományosan optikai vagy száloptikai kábelnek nevezik.

Optikai kábel eszköz

Az optikai kábelnek meglehetősen egyszerű eszköze van.A kábel közepén üvegszálas fényvezető található (átmérője nem haladja meg a 10 mikront), műanyag vagy üveg védőburkolatba öltözve, amely teljes belső visszaverődést biztosít a határon lévő törésmutatók különbsége miatt. két médiából.

Kiderült, hogy a fény az adótól a vevőig nem tud elhagyni a központi vénát. Ezenkívül a fény nem fél az elektromágneses zavaroktól, ezért egy ilyen kábelnek nincs szüksége elektromágneses árnyékolásra, csak meg kell erősíteni.

Az optikai kábel mechanikai szilárdságának biztosítása érdekében speciális intézkedéseket tesznek - páncélozottá teszik a kábelt, különösen, ha többmagos optikai kábelekről van szó, amelyek egyszerre több különálló optikai szálat hordoznak. A felfüggesztett kábeleket speciális fémmel és kevlárral kell megerősíteni.

Az optikai kábelek legegyszerűbb kialakítása az üvegszálak műanyag héjban… Bonyolultabb kialakítás a többrétegű kábel megerősítő elemekkel, például víz alatti, földalatti vagy felfüggesztett telepítéshez.

A többrétegű páncélozott kábelben a tartó erősítő kábel polietilén köpenybe zárt fémből készül. Fényhordozó műanyag vagy üvegszálakat helyeznek köré. Minden egyes szálat színes lakkréteggel vonnak be a színkódolás és a mechanikai sérülések elleni védelem érdekében. A szálkötegeket hidrofób géllel töltött műanyag csövekbe csomagolják.

Egy műanyag cső 4-12 ilyen szálat tartalmazhat, míg egy ilyen kábelben a szálak teljes száma akár 288 darab is lehet. A csövek egy menettel vannak összefonva, amely megfeszíti a hidrofób géllel megnedvesített fóliát – a mechanikai hatások nagyobb csillapítása érdekében. A csövek és a központi kábel polietilénnel vannak bevonva.Következnek a Kevlar szálak, amelyek gyakorlatilag páncélt biztosítanak a sodrott kábel számára. Ezután ismét polietilén, hogy megvédje a nedvességtől, végül a külső héj.

Az optikai kábelek két fő típusa

Kétféle optikai kábel létezik: többmódusú és egymódusú. A többmódusúak olcsóbbak, az egymódusúak drágábbak.

Egymódusú kábel biztosítja, hogy a szálon áthaladó sugarak gyakorlatilag ugyanazt az utat járják be jelentősebb kölcsönös eltérések nélkül, ennek eredményeként minden sugár egyszerre és a jel alakjának torzulása nélkül érkezik a vevőhöz. Az egymódusú kábelben lévő optikai szál átmérője körülbelül 1,3 μm, és ezen a hullámhosszon kell átmenni rajta a fénynek.

Emiatt egy szigorúan szükséges hullámhosszú monokromatikus fénnyel rendelkező lézerforrást használnak adóként, amelyből ma éppen az ilyen típusú (egymódusú) kábelek számítanak a legígéretesebbnek a távoli kommunikációra a jövőben, de egyelőre ezek. drágák és rövid életűek.

Multimódusú kábel kevésbé "pontosak", mint az egymódusúak. Az adó nyalábjai szórva mennek át bele, és a vevő oldalán az átvitt jel alakja némileg torzul. A többmódusú kábelben lévő optikai szál átmérője 62,5 µm, a köpeny külső átmérője 125 µm.

Az adó oldalán hagyományos (nem lézeres) LED-et használ (0,85 μm hullámhossz), és a berendezés nem olyan drága, mint egy lézerfényforrás, és a jelenlegi többmódusú kábelek élettartama is hosszabb. Az ilyen típusú kábelek hossza nem haladja meg az 5 km-t. A jelátviteli késleltetés tipikusan 5 ns/m nagyságrendű.

Az optikai kábelek előnyei

Az optikai kábel így vagy úgy radikálisan eltér a hagyományos elektromos kábelektől a rendkívüli zajvédelemmel, amely maximális biztonságot nyújt mind a rajta keresztül továbbított információk integritásának, mind bizalmasságának.

Az optikai kábelre irányított elektromágneses interferencia nem képes torzítani a fényáramlást, és maguk a fotonok sem generálnak külső elektromágneses sugárzást. A kábel integritásának megsértése nélkül lehetetlen elkapni a rajta keresztül továbbított információkat.

Az optikai kábelek sávszélessége elméletileg 10 ^ 12 Hz, ami nem hasonlítható össze bármilyen bonyolultságú áramkábellel. Könnyedén továbbíthat információkat akár 10 Gbps/km sebességgel.

Maga az optikai kábel nem olyan drága, mint a vékony koaxiális kábel. De a kész hálózat áremelkedésének fő része továbbra is az adó- és vevőberendezésekre esik, amelyek feladata az elektromos jelek fénnyé alakítása és fordítva.

A helyi hálózat optikai kábelén áthaladó fényjel csillapítása nem haladja meg az 5 dB-t 1 kilométerenként, azaz majdnem megegyezik az alacsony frekvenciájú elektromos jelével. Továbbá, minél nagyobb a frekvencia – annál erősebb az optikai közeg előnye a hagyományos elektromos vezetékekkel szemben –, a csillapítás kis mértékben növekszik. A 0,2 GHz feletti frekvenciákon pedig az optikai kábel egyértelműen kívül esik a versenyen. Gyakorlatilag akár 800 km-re is meg lehet növelni az átviteli távolságot.

Az optikai kábelek alkalmazhatók gyűrűs vagy csillag topológiájú hálózatokban, miközben teljesen kiküszöbölik a földelési és terheléselosztási problémákat, amelyek mindig fontosak az elektromos kábeleknél.

Tökéletes galvanikus leválasztás, a fenti előnyökkel együtt lehetővé teszi az elemzők számára, hogy megjósolják, hogy a hálózati kommunikációban az optikai kábelek hamarosan teljesen felváltják az elektromos kábeleket, különös tekintettel a bolygón egyre növekvő rézhiányra.

Az optikai kábelek hátrányai

A méltányosság kedvéért nem hagyhatjuk figyelmen kívül az optikai adatátviteli rendszerek hátrányait, amelyek közül a legfontosabb a rendszerek telepítésének bonyolultsága és a csatlakozók telepítésének pontosságával szemben támasztott magas követelmények. A csatlakozó összeszerelése során a mikronos eltérések a csillapítás növekedéséhez vezethetnek. Itt nagy pontosságú hegesztésre vagy speciális ragasztógélre van szüksége, amelynek törésmutatója hasonló magának a beépített üvegszálnak a törésmutatójához.

Emiatt a személyzet képzettsége nem engedi meg az engedékenységet, használatukhoz speciális szerszámok és magas szaktudás szükséges. Leggyakrabban kész kábeldarabokat használnak, amelyek végein már fel vannak szerelve a szükséges típusú kész csatlakozók. Az optikai szálból származó jel leágazásához speciális elosztókat használnak több csatornához (2-től 8-ig), de elágazáskor elkerülhetetlen a fénycsillapítás.

Természetesen a szál kevésbé erős és kevésbé rugalmas anyag, mint a réz, és veszélyes a szálat 10 cm-nél kisebb sugárra meghajlítani a biztonsága érdekében.Az ionizáló sugárzás csökkenti az optikai szál átlátszóságát, növeli az átvitt fényjel csillapítását.

A sugárzásálló optikai kábelek drágábbak, mint a hagyományos optikai kábelek. A hirtelen hőmérséklet-változás repedést okozhat a szálban. Természetesen az optikai szál érzékeny a mechanikai igénybevételre, ütésre és ultrahangra; e tényezők elleni védelem érdekében speciális puha hangelnyelő anyagokat használnak a kábelköpenyekből.