Fibrat Optike: Si funksionon? Për çfarë përdoret? Dhe më shumë

Telekomunikacioni, ose komunikimi në distanca të gjata, është i mundur falë linjave të ndryshme të transmetimit në dispozicion. Midis tyre, një nga më të besueshmet është fibra optike. Mësoni se si funksionojnë fibrat optike në këtë artikull, duke ju mundësuar të përdorni internetin dhe të shijoni shumë përfitime të tjera në shtëpi dhe në zyrë.

Fibër optike

Fibra optike është një fije elastike e bërë në përgjithësi nga silikoni, megjithëse ka edhe fibra optike të bëra prej plastike. Shtë një material shumë delikat, me një diametër pothuajse si ai i një fije floku. Transparentshtë transparente, të jesh në gjendje të transmetosh dritën pa frekuencën e një ngjyre që shtrembëron të tjerat.

Fibrat optike u shfaqën si një zëvendësues i mundshëm i kabllit koaksial. Ashtu si kabllo bakri, fibra përdoret për të transmetuar të dhëna midis dy skajeve të saj, duke përdorur dritën si një mjet transporti.

Sot, fibra optike është një nga mekanizmat më të përdorur të komunikimit. Kjo ndodh sepse informacioni mund të udhëtojë në distanca të gjata pa pasur nevojë për shumë, ose ndoshta pa përforcues në mënyrë që sinjali të mos humbasë. Ai gjithashtu ka një gjerësi brezi ose shpejtësi të dhënash më të lartë se kabllot e bakrit.

Ndër arsyet e tjera pse fibra optike përdoret për të zëvendësuar kabllon e bakrit është se ka më pak zbutje të sinjalit për kilometër të udhëtimit. Dhe një nga përfitimet e tij është se fibra optike është imune ndaj ndërhyrjeve elektromagnetike, kështu që është praktikisht e pamundur të shkelësh sigurinë.

Po kështu, është e zakonshme të gjesh fibra optike për ndriçim. Kjo është për shkak të faktit se për momentin përmes fibrave është bërë e mundur të sigurohet dritë me intensitet më të lartë nga të gjitha format e sigurimit të dritës artificiale.

Struktura e një fije optike përbëhet nga një bërthamë, e cila është vetë fibra ku kalon informacioni. Bërthama është e mbuluar me një shtresë, e cila karakterizohet nga një indeks reflektimi më i ulët se bërthama. Kjo është bërë me synimin për të parandaluar që rrezja e dritës që udhëton në bërthamë të largohet nga ajo dhe të humbasë informacionin, domethënë është një mënyrë për të kufizuar informacionin në bërthamë duke përdorur fenomenin e reflektimit.

Më pas, rreshtimi është i rrethuar nga një mantel, dhe ky mantel i Kevlar. Dhe së fundi, një kapuç, zakonisht i verdhë ose portokalli, që identifikon llojin e fibrave. Të dyja shërbejnë për t'i dhënë fibrave mbrojtje dhe ngurtësi mekanike, pasi përndryshe fibra do të ishte jashtëzakonisht e brishtë, madje edhe më shumë sesa është tashmë.

Brenda fibrës optike, mund të dërgohen më shumë se një rreze drite, sepse ka rrugë të ndryshme ose mënyra të mundshme për ta bërë atë. Ky lloj fije optike quhet multimode, dhe emri i tij vjen nga ajo që ka mënyra të shumta për të dërguar rrezet e dritës njëkohësisht. Në vend të kësaj, fibra me një mënyrë përdor një rrugë të vetme lineare për të transmetuar rreze drite. Fizikisht ata zakonisht ndryshojnë nga ngjyra e kapakut të tyre, në përgjithësi, duke qenë portokalli për multimode dhe të verdhë për modalitetin e vetëm.

Kur bashkoni fibrën optike është e rëndësishme të keni parasysh se shtrirja e saj midis bërthamave duhet të jetë jashtëzakonisht e saktë, pasi përndryshe do të kishte humbje për shkak të bashkimit të rremë. Kjo nënkupton që nyjet midis fibrave optike janë më komplekse sesa ato të përdorura në kabllot konvencionale të bakrit.

Historia e Fibrës Optike

Në fibrat optike ekzistojnë dy elementë themelorë që paraqitën përparime për të arritur teknologjinë që njohim sot në drejtim të transmetimit të të dhënave përmes dritës. Ato elemente janë fibra optike dhe drita që udhëton në të. Në këtë segment, ne do të udhëtojmë nëpër historinë e fibrave optike dhe si evoluoi me kalimin e kohës.

Në Greqinë e lashtë, rrezet e diellit të pasqyruara nga pasqyrat u përdorën për të dërguar mesazhe, ose për të penguar vizionin e armiqve tuaj. I njëjti sistem u aplikua nga Claude Chappe në 1792 për të aplikuar telegrafinë optike duke përdorur kulla dhe pasqyra që ishin shpërndarë në 200 km. Ai arriti të transmetojë një mesazh në kohë rekord për kohën 16 minuta.

Në 1910 Demetrius Hondros dhe Peter Debye ishin të parët që zbatuan kapjen e dritës brenda kabllove të bëra prej qelqi. Curshtë kurioze që ky eksperiment zgjati kaq shumë, sepse deri në vitin 1820 ekuacionet që krijuan këtë fenomen tashmë ekzistonin.

Ky parim quhet mbyllja e dritës me thyerje. Mos harroni se thyerja është një fenomen që shkakton që një rreze drite të ndryshojë drejtim kur ndryshon nga një linjë transmetimi në tjetrën që kanë indekse të ndryshme thyerëse sepse kanë dendësi të ndryshme.

Në vitet 1840, Jean-Daniel Collado dhe Jacques Babinet ishin në gjendje të provonin këtë parim. Në mënyrë të ngjashme, në 1870 John Tyndall vuri re se drita mund të udhëtojë në ujë dhe se drita thyhet brenda këtij mjedisi. Këta hapa të parë lejuan kryerjen e studimeve që do të konfirmonin potencialin e kristalit si një material par excellence për transmetimin e dritës në distanca të gjata. Në fillim aplikimi i tij ishte për ndriçimin e burimeve të ujit.

Më vonë, John Logie, një inxhinier skocez, patentoi një sistem elektromekanik për televizionin me ngjyra, i cili përdorte shufra prej qelqi që transmetonin dritë. Ky sistem nuk ishte shumë i suksesshëm për shkak të dobësimit që kishte për shkak të materialeve dhe teknikave që aplikoi, kështu që nuk ishte e mundur që drita të udhëtonte në distanca të mëdha. Gjithashtu, sistemi i tyre nuk kishte bashkues optikë.

Në vitin 1952 falë studimeve të mëparshme të kryera nga John Tyndall, fizikanti Narinder Singh Kapany ishte në gjendje të bënte shpikjen e fibrës optike. Duhet të theksohet se ishte në vitet 1950 kur kërkimet mbi fibrat optike u thelluan. Në fakt, në 1957 Basil Hirschovitz prodhoi një endoskop gjysmë fleksibël duke përdorur fibra optike. Ai arriti të dërgojë imazhe dhe ky endoskop është një mjet më i rehatshëm për operacionet.

Universiteti i Miçiganit propozon, në versionin e tij të një endoskopi gjysmë fleksibël, përdorimin e një materiali me një indeks thyes më të ulët se thelbi, në vend që të përdorni vajra ose dylli siç ishte përdorur më parë. Për më tepër, fijet shumë më të holla të fibrave optike u prodhuan gjithashtu, aq sa trashësia e një fije floku. Sidoqoftë, drita u dobësua ose humbi pas 9 metrash udhëtim me këtë fibër optike. Ishte Charles K. Kao, i cili paraqiti se zbutja teorike maksimale që duhet të kenë fijet optike ishte 20 decibel që zbatimi i saj të jetë i realizueshëm, në tezën e tij të doktoratës

Përsëri, Charles K. Kao së bashku me George Hockham deklaruan se ishte e mundur të prodhoheshin fibra me një përqindje më të lartë të transparencës. Po kështu, ata ishin ata që propozuan përdorimin e fibrave optike për transmetimin e mesazheve telefonike në vend që të përdorin kabllot e bakrit dhe energjinë elektrike të bindur.

Ishte e nevojshme të përmirësohej fibra optike, e cila për momentin kishte një zbutje prej 100 dB / km, gjerësi brezi të vogël dhe brishtësi të madhe mekanike. Për ta arritur këtë, duheshin kryer studime dhe hetime të vazhdueshme dhe të thella, të cilat bënë të mundur përcaktimin se shkaku i këtij niveli të humbjes në dritë ishin papastërtitë e brendshme që ekzistonin në silikon ose gotë.

Falë këtij zbulimi, fibrat filluan të prodhoheshin me një zvogëlim të dobësimit deri në 20 dB / km dhe me një gjerësi më të madhe brezi. Për më tepër, bërthamat kishin një trashësi prej 100 µm, të cilat ishin të mbuluara me tela Naylon për të respektuar themelin e indeksit të thyerjes, por që gjithashtu mund të siguronin ngurtësi më të madhe mekanike, duke bërë të pamundur thyerjen e fibrës me duar.

Puna e Kao dhe Hockman shërbeu si bazë për hulumtimin e kryer nga Robert Maurer, Donald Keck, Peter Schultz dhe Frank Zimar të cilët propozuan dhe prodhuan fibrën e parë optike me papastërti të Titanit. Këto papastërti u përfshinë qëllimisht në silikon për të rritur thyerjen në fibër. Kjo fibër lejoi që drita të udhëtojë në fibër optike me vetëm 17 dB / km zbutje. Në të njëjtën dekadë të vitit 1970, ishte e mundur të prodhoheshin fibra optike me vetëm 0.5 dB / km humbje.

Një përparim tjetër i rëndësishëm që u bë në teknologjinë e transmetimit të të dhënave me anë të dritës, u bë falë fizikanëve Morton B. Panish dhe Izuo Hayashi të cilët zhvilluan një lazer gjysmëpërçues që mund të funksiononte vazhdimisht pa rritur temperaturën e tij. Së bashku John MacChesney dhe bashkëpunëtorë të tjerë krijuan metoda të përgatitjes së fibrave.

Transmetimi i parë telefonik duke përdorur linjën e transmetimit u bë më 22 Prill 1977 nga kompania Amerikane e Veriut General Telephone and Electronics, dhe arriti një shpejtësi prej 6 Mbit / s.

Deri në vitin 1980 fibrat kishin një transparencë të tillë saqë mund të dërgonin sinjale përmes një fije optike për një rrugë deri në dyqind e dyzet kilometra para se të humbnin plotësisht. Këto fibra u ngritën kur studiuesit kuptuan se silikoni i pastër pa asnjë metal mund të bëhej vetëm duke përdorur mjete dhe përbërës që përdornin avull. Kjo parandaloi që ndotësit e natyrshëm të lindnin në procesin e prodhimit.

AT&T e dorëzoi projektin e tij për një sistem fibrash optike afërsisht 1980 kilometra larg Komisionit Federal të Komunikimeve në XNUMX. Ky sistem do të kalonte dhe do të lidhte qytetet e Bostonit dhe Uashingtonit DC. Pas katër vjetësh nga prezantimi i këtij projekti, sistemi filloi të funksiononte. Ky kabllo ishte dhjetë inç në diametër dhe ishte i aftë të siguronte deri në tetëdhjetë mijë kanale zanore për biseda telefonike të njëkohshme.

Fibra e parë optike e instaluar në mënyrë transeqeanike u bë funksionale në 1988, transparenca e bërthamës së saj ishte aq e patëmetë sa ishte e nevojshme të vendoseshin vetëm amplifikatorë optikë çdo dyzet kilometra. Më pas, u bënë më shumë lidhje të këtij lloji dhe u bënë turne më të gjera midis qyteteve dhe kontinenteve.

Të gjitha këto përparime lejuan që fibra optike të vazhdojë të përmirësojë transparencën e saj dhe mund të aplikohet për komunikimet në treg dhe jo vetëm në një nivel eksperimental. Në fakt, General Telephone and Electronics më 22 Prill 1977 arriti të bëjë transmetimin e parë të suksesshëm telefonik me një shpejtësi prej 6 Mbits / s, duke përdorur fibra optike si linjë transmetimi.

Procesi i fabrikimit

Ishte në Laboratorët Bell që u zhvilluan metoda të pavarura për prodhimin e fibrave optike. Nga atje, ka katër procese për prodhimin e fibrave optike

MCVD (Depozita e Modifikuar e Avullit Kimik)

Kjo metodë u zhvillua fillimisht nga Corning Glass dhe u adaptua nga Bell Laboratories për aplikim industrial. Ato përbëhen nga një tub kuarci i pastër, në të cilin dioksidi i silikonit përzihet me elementë të tjerë për të bërë drogën. Ky tub më pas vendoset në një torno rrotullues.

Më pas, ajo sillet në temperatura deri në 1600 gradë Celsius me një ndezës hidrogjeni dhe oksigjeni. Kjo bëhet duke rrotulluar tornën ndërsa tubi i kuarcit nxehet në të gjithë gjatësinë e tij. Në këtë pikë shtohen aditivët, të cilët janë ato që do të kontribuojnë në një indeks thyes më të mirë në thelbin, në njërin skaj të tubit.

Shtresat pasuese janë gjithashtu të përfshira, për shkak të nënshtrimit të vazhdueshëm të ndezësit. Kjo teknikë lejon sintetizimin e bërthamës. Pastaj, ndezësi sillet në një temperaturë prej 1800 gradë Celsius, e cila është temperatura që lejon kuarcin të zbutet dhe kështu të marrë preformën.

Preforma i referohet shufrës ose tubit të qelqit që përdoret për të krijuar fibra optike. Kjo do të thotë, është tubi i ngurtë që merret pas kësaj metode. Zakonisht dimensionet e tij janë pak më shumë se 1 metër të gjatë dhe 1 centimetër në diametër.

VAD (Depozita Aksiale e Avullit)

Kjo teknikë bazohet në atë të zhvilluar nga Nippon Telephone dhe Telegraph. Përdoret gjerësisht në Japoni në ato kompani të angazhuara në prodhimin e fibrave optike. Ai përdor të njëjtat materiale bazë si në metodën MCVD.Megjithatë, ato ndryshojnë në faktin se kjo e fundit, vetëm bërthama ishte vendosur. Tani, rreshtimi gjithashtu vendoset në shtesë

Kjo është arsyeja pse kjo metodë është pak më delikate në kohën e dopingut, pasi dioksidi i germaniumit duhet të përfshihet në një proporcion më të madh në bërthamë sesa në veshje. Për këtë prodhim, një softuer përdoret si një asistent thelbësor ku përcaktohen parametrat.

Duke marrë me një shufër ose tub qelqi ndihmës, fillon procesi i paraformimit. Ky tub ndihmës shërben si mbështetës i tij. Fillon duke përfshirë materiale të ndryshme në mënyrë të rregullt nga fundi i cilindrit, duke marrë preformën poroze, e cila ndërsa rritet, shkëputet nga tubi qelqi ndihmës.

Më pas, kryhet procesi i kolapsit, i cili konsiston në ngritjen e temperaturës deri në 1700 gradë Celsius në mënyrë që të arrihet zbutja e kuarcit. Kjo bëhet për të kaluar nga një preformë poroze e zbrazët nga brenda në një cilindër të fortë dhe transparent.

Nëse e krahasojmë këtë metodë me atë të mëparshme, metoda VAD ka avantazhin që merren preformat me gjatësi më të madhe dhe diametër më të madh, dhe gjithashtu zvogëlon hyrjen e energjisë. Sidoqoftë, disavantazhi i tij është se kërkon pajisje prodhimi shumë më të sofistikuara.

OVD (Depozita jashtë avullit)

Kjo metodë u zhvillua nga Corning Glass Work. Në këtë rast, lënda juaj e parë fillon me një cilindër të substratit qeramik dhe ndezësin. Kloruret e avullit vendosen në zjarrin e ndezjes dhe zjarri e ngroh shufrën. Në këtë pikë, kryhet sinteza e preformës. Kjo procedurë konsiston në tharjen e shufrës me anë të klorit të gaztë, për të kryer më vonë procesin e kolapsit në të njëjtën mënyrë si ato që do të kryhen me metodën e mëparshme. Kështu sintetizohet thelbi dhe veshja e tij, duke marrë preformën.

Disa nga avantazhet e kësaj metode është se është e mundur të prodhohen fibra optike me dobësim shumë të ulët dhe cilësi të mirë, falë optimizimit të procesit të tharjes. Ky optimizim ju lejon të merrni profile të lëmuara pa një strukturë unazore të rëndësishme.

PCVD (Depozitimi i avullit kimik në plazmë)

Kjo metodë është zhvilluar nga kompania Philips në Holandë. Po kështu, ajo karakterizohet nga profilet e saj të lëmuara dhe pa strukturë unazore të njohur. Parimi i këtij themeli bazohet në oksidimin e klorurit të silikonit dhe klorurit të Germaniumit. Duke ndryshkur këto klorure, arrihet një gjendje plazmatike, e ndjekur nga procesi i dopingut të brendshëm.

Paraformoni fazën e shtrirjes

Pavarësisht nga lloji i metodës së përdorur, është e zakonshme në mesin e të gjitha këtyre që procesi i shtrirjes paraformuese të kryhet. Për të arritur shtrirjen e preformës është e nevojshme që të ketë një furre me tub të hapur. Brenda këtij furrë, preforma vendoset dhe i nënshtrohet temperaturave deri në 2000 gradë Celsius, kjo në mënyrë që të zbutet preforma dhe të jetë në gjendje ta manipulojë atë.

Në këtë proces, arrihet diametri i fibrës optike, dhe është me rëndësi të madhe të ruhet një tension i vazhdueshëm në mënyrë që diametri në të gjithë gjatësinë e fibrës optike të mos ndryshojë. Mënyra për të siguruar që bërthama të mos ketë ndryshime të tilla në diametrin e saj është të ruani një tension të njëtrajtshëm konstant. Përveç kësaj, mungesa e rrymave të konvekcionit në furrë duhet të garantohet.

Po kështu, është me rëndësi të madhe që kur preforma të zbutet përsëri, të shmanget hyrja e agjentëve që mund të kontaminojnë ose gjenerojnë mikroçarje, të cilat do të shkaktonin humbje të dobësimit dhe madje edhe thyerje të fibrës optike.

Gjatë këtij procesi, materialit sintetik i shtohet gjithashtu figurës, në përgjithësi është një polimer viskoz. Rëndësia e këtij polimeri është se lejon që fibra optike të shtrihet me shpejtësi më të madhe. Kjo krijon një shtresë uniforme, pa papastërti rreth fibrës. Së fundi, kjo mbrojtje thahet dhe ngurtësohet, me anë të proceseve termike ose reaksioneve kimike duke përdorur rrezatim ultravjollcë.

Aplikimet me Fibër Optike

Fibra ka një shkathtësi mbresëlënëse, kështu që mund të aplikohet në komunikimet dixhitale, bizhuteri, sensorë, ndriçim, dekorime, ndër të tjera. Këtu janë disa nga aplikimet më të zakonshme të fibrave optike dhe ato shtesë.

Komunikimet me fibër optike

Shkalla ose madhësia më e madhe e përdorimit të fibrave optike është për telekomunikacionin. Për shkak të fleksibilitetit të tij, është e mundur të grupohen disa tela për të formuar kabllo me fibër optike. Zakonisht, fijet e përdorura për këtë janë bërë prej plastike ose qelqi, dhe nganjëherë edhe nga të dy materialet.

Sensorë me fibër optike

Sensorët e fibrave optike mund të dallohen midis sensorëve të brendshëm dhe sensorëve të jashtëm. Sensorët e brendshëm i referohen vetë figurës si sensori. Nga ana tjetër, në sensorët e jashtëm, fibra është mjeti për transmetimin e sinjaleve që lëshon një sensor në një sistem që përpunon sinjalet e lartpërmendura.

Për shkak se nuk ka qarkullim të rrymës elektrike në fibrat optike, ato kanë një avantazh në krahasim me sensorët elektrikë. Edhe fijet e fibrave janë në vetvete një sensor i shkëlqyer për të matur deformimet, temperaturën, presionin atmosferik, lagështinë, fushat elektrike, fushat magnetike, gazrat, dridhjet, ndër të tjera.

Një tjetër nga aplikimet e fibrave optike në aplikimin e mikrofonëve ujorë për zbulimin e tërmeteve ose aplikimeve të valëve të krijuara nga një sonar. Për këtë, më shumë se një mijë sensorë të bërë me fibra optike janë përdorur për të krijuar sisteme hidrofonike. Ky lloj sistemi përdoret kryesisht nga industria e naftës dhe organizatat e mbrojtjes dhe disa vende. Po kështu, kompania Sennheiser nga Gjermania krijoi një mikrofon që funksionon me dritë lazer dhe fibra optike.

Në të njëjtin kuptim, sensorët e fibrave optike që matin temperaturën dhe presionin atmosferik përdoren në puset e naftës. Këta lloj sensorë janë të aftë të përballojnë kushte më ekstreme në krahasim me sensorët e bërë me gjysmëpërçues.

Në aviacion ekziston një xhiroskop i bërë nga fibra optike, si dhe mikrosensorë hidrogjeni.

Këta sensorë fotonikë të bërë nga fibra optike në përgjithësi përmbajnë katër pjesë themelore, të cilat janë:

Sensori: është dhënësi
Pyetësi: i cili lëshon dhe merr sinjalin që vjen nga fibra optike.
Kabllo optike: është fibër optike
Çiftëzuesit optikë, multiplexuesit, përforcuesit ose çelsat: elementët që ndihmojnë sistemin optik dhe elektrik të bashkohen pa humbur sinjalin, dhe janë të aftë të trajtojnë sinjale të ndryshme nga burime të ndryshme.

Funksionimi ose funksionimi i këtij sistemi fillon me gjenerimin e një sinjali optik të krijuar nga pyetësi, kjo në mënyrë që të kërkojë informacion nga marrësi. Ky informacion udhëton përmes fibrës optike të sensorit. Kur vazhdon të matë kushtet mjedisore si gazrat, presionin atmosferik, temperaturën dhe faktorë të tjerë, ka një ndryshim në intensitetin e dritës, ose gjatësia e valës së saj ndikohet dhe, prandaj, ka një ndryshim në të..

Ky ndryshim ndryshimi, qoftë në gjatësinë e valës ose në intensitetin e dritës kthehet përsëri përmes fibrës optike te pyetësi. Pastaj, përqindja e variacionit të këtyre ndryshimeve vlerësohet. Duke aplikuar algoritme dhe mjete të ndryshme siç janë bashkuesit optoelektronikë, është e mundur të shndërrohen sinjalet optike në sinjale elektronike, në mënyrë që sistemet elektrike në skajet të mund të interpretojnë informacionin, siç është sistemi i kontrollit ose ekranit. Të dhëna në kohë reale.

Po kështu, në varësi të sasisë së trafikut të të dhënave siç janë ato që kalojnë përmes një rrjeti në internet, mund të ketë multiplexer optik, çelsa optikë, përforcues optikë ose bashkues të ndryshëm optikë në të njëjtën mënyrë.

Në mënyrë të ngjashme, sistemet e sensorëve të fibrave optike mund të klasifikohen si pika ose të shpërndara.

Sistemet e sensorëve të pikave optike

Ky lloj sistemi përdor pozicione të përcaktuara me sensorë të shpërndarë brenda një rrjeti sensor që lejojnë monitorimin e parametrave individualisht. Për shkak të kësaj, sistemet pikë lejojnë matjen e më shumë parametrave njëkohësisht. Ndryshe nga sistemet e shpërndara, monitorimi i sistemit të pikave mund të shtrihet deri në 250 km.

Sistemet e Sensorëve Optikë të Shpërndarë

Në këtë rast, matjet dhe zbulimet e variacionit të parametrit optik që merr pyetësi vijnë nga të dhënat e marra përgjatë gjithë fibrës optike. Kjo paraqet një avantazh pasi është një zonë e fijeve optike që përdoret si përkthyese e sistemit. Sistemi optik i shpërndarë mund të shtrihet deri në një rreze prej 120 km në gjatësi.

ndriçim

Aplikimet e para që kishin fibrat optike ishin pikërisht ndriçimi i hapësirave. Edhe sot, ky aplikacion vazhdon të ekzistojë për fibrat optike. Kjo është për shkak të faktit se fibra optike ju lejon të ndriçoni zonat pa gjeneruar nxehtësi dhe pa rrezikun e qarqeve të shkurtra, pasi fibra optike është krijuar për transmetimin e rrezeve të dritës.

Evenshtë madje e mundur, duke modifikuar frekuencën, të ndryshoni ngjyrën e ndriçimit. Kjo është shumë e dobishme për shembull nëse ndriçimi përdoret në një llambë, pasi është e mundur të ndryshoni ngjyrën pa pasur nevojë të ndryshoni llambën.

Po kështu, është e mundur të zgjerohen zonat e ndriçimit pasi është e mundur të pozicionohen fibra të ndryshme optike në vende të shumta, duke përdorur një burim të vetëm drite.

Më shumë përdorime të fibrave optike

Përdoret si një udhëzues valësh për rrezet e dritës të emetuara nga pajisjet mjekësore ose industriale që kërkojnë zona ndriçuese ku vija e shikimit nuk është e arritshme drejtpërdrejt ose lehtë.

Ne mund të përdorim si shembull endoskopin gjysmë fleksibël të përdorur në mjekësi, i cili përdor fibra optike në lidhje me lentet për të qenë në gjendje të vizualizojë brendësinë e organeve pa pasur nevojë për operacione shumë invazive. Në rastin e industrive, për të inspektuar pajisje të tilla si turbinat.

Në fakt, fibrat optike aktualisht përdoren si elemente dekorative, siç është rasti me pemët e Krishtlindjeve që kanë fibra optike në degët e tyre që ndriçojnë pemën, dhe gjithashtu është e mundur të ndryshohet ngjyra e tyre.

Një shembull tjetër i aplikimit në fibrat optike është ai i aplikuar në ndërtesa të caktuara, të cilat kapin dritë natyrale nga çatitë e tyre dhe falë fibrave optike kjo dritë mund të udhëtojë në hapësirat e brendshme të ndërtesës.

Dhe së fundi, sot ekziston një përzierje midis betonit dhe fibrave optike që rezulton në një beton të tejdukshëm. Ky material u krijua nga arkitekti Ron Losonczi, dhe gjëja e mahnitshme në lidhje me këtë beton është se ai ende mund të ketë forcën e betonit dhe, përveç kësaj, cilësinë e fibrave optike për të transmetuar dritë.

Karakteristikat e fibrave optike

Fibra optike është një linjë transmetimi dielektrike që funksionon brenda spektrit elektromagnetik në brezin optik. Në këtë brez optik është vendi ku mund të gjejmë ngjyrat, por ka edhe brezin afër infra të kuqe dhe brezin infra të kuqe. Në fibrat optike, një pjesë e këtyre frekuencave zakonisht përdoret.

Çdo fije fibër optike ka një bërthamë në qendër të bërë nga plastika ose qelqi, domethënë oksidi i silikonit dhe germaniumit. Ky bërthamë ka një indeks thyes të lartë dhe është i mbuluar nga një shtresë me një indeks thyes më të ulët. Kjo lejon që drita të udhëtojë vetëm nëpër bërthamë dhe të mos ikë jashtë. Itshtë e zakonshme që kjo shtresë e veshjes të jetë bërë nga një polimer ose plastikë.

Ky ndryshim midis indekseve thyes që duhet të ekzistojnë midis bërthamës dhe veshjes së tij është për shkak të parimeve të thyerjes së dritës. Ky parim thotë se kur një sipërfaqe me një indeks thyes të caktuar kufizohet me një sipërfaqe tjetër me një indeks thyes më të ulët, drita reflektohet dhe, sa më i madh ndryshimi midis këtyre indekseve, aq më i madh është këndi i incidencës, kështu që do të ketë një pasqyrim të brendshëm total. Me

Në fibrën optike, drita kërcen ose reflektohet brenda bërthamës, dhe këto kënde reflektimi janë shumë të gjera, kështu që praktikisht mund të supozohet se drita udhëton në vijë të drejtë përmes qendrës së saj, duke e lejuar atë të udhëtojë në distanca të mëdha pa venitje

Performanca e fibrave optike

Ligjet e gjeometrisë optike janë ato që përcaktojnë funksionimin dhe parimet themelore të funksionimit të fibrës optike. Fibra optike është e rregulluar kryesisht nga ligji i përthyerjes do të shkojë sipas parimit të reflektimit të përgjithshëm të brendshëm.

Rrezet e dritës transmetohen përmes bërthamës së fibrës optike, unë kam dhënë ndryshimin në indekset e thyerjes, kjo rreze nuk mund të kalojë nëpër veshje por në fakt reflektohet në të dhe vazhdon të përhapet përmes bërthamës.

Tjetra, ne do të paraqesim avantazhet dhe disavantazhet e teknologjisë me fibër optike.

avantazh

Ka një gjerësi brezi shumë të madhe, duke lejuar shpejtësi shumë të larta transmetimi
Technologyshtë një teknologji minimaliste, domethënë merr shumë pak hapësirë.
Lightshtë e lehtë, pasi peshon vetëm disa gram për kilometër. Ndryshe nga kabllo elektrike që mund të peshojë edhe 9 herë më shumë se fibra optike.
Completelyshtë plotësisht imun ndaj ndotjes elektromagnetike. Pra, ajo ka një cilësi transmetimi superiore ndaj linjave konvencionale, pasi nuk shqetësohet për shembull nga qarqet e shkurtra të jashtme ose stuhitë elektrike.
Pikërisht sepse është imune ndaj ndërhyrjeve, fibrat optike garantojnë një nivel të lartë të sigurisë së informacionit. Kjo ndodh sepse e vetmja mënyrë për të hyrë brenda sistemit të transmetimit të fibrave optike është duke e dobësuar atë dhe madje edhe duke e ndërprerë atë, duke e bërë atë lehtësisht të dallueshëm.
Nuk gjeneron ndërhyrje në sistemet e tjera.
Nuk ndikohet nga sinjalet parazitare, kështu që në sisteme të tilla si metro ku ka sisteme që mund të shqetësojnë lehtësisht komunikimet, fibra optike bëhet alternativa par excellence.
Zbehja e tij është dukshëm e vogël në krahasim me kabllot konvencionale, kështu që është e mundur të udhëtoni në distanca të gjata pa pasur nevojë të përfshini elementë aktivë siç janë përforcuesit për të ruajtur sinjalin.
Në varësi të materialeve me të cilat prodhohet manteli dhe kapaku, fibra optike mund të ketë rezistencë të mirë mekanike.
Isshtë rezistent ndaj korrozionit.
Ka një sistem të quajtur reflektrometria optike që ju lejon të zbuloni me lehtësi pikat e dobësisë ose fibrave të prera përgjatë rrugës.

disavantazhet

Meqenëse ne paraqesim të gjitha avantazhet e fibrave optike, ne do të vazhdojmë të paraqesim disavantazhet e kësaj teknologjie në krahasim me linjat e tjera të transmetimit.

Brishtësi e lartë e fibrave.
Kërkon pajisje më të shtrenjta të transmetimit dhe pritjes.
Lidhjet e bëra me fibra optike janë më komplekse për t'u bërë, veçanërisht në terren, kështu që riparimet janë më të vështira.
Meqenëse nuk mund të transmetojë energji elektrike, nuk është drejtpërdrejt në përputhje me sistemet përfundimtare, të cilat në përgjithësi janë elektronike.
Nuk mund të transmetojë fuqi shumë të larta.
Nuk mund të ruajë informacionin në mënyrë optike.
Ajo ndikohet nga temperatura të larta ose të ulëta, kështu që xhaketa dhe veshja duhet të jenë materiale rezistente ndaj temperaturës.
Dridhjet mund të ndikojnë në transmetimin e të dhënave në mënyrë korrekte.

Llojet e fibrave optike

Brenda thelbit të fibrës optike ka shtigje të ndryshme që rrezja e dritës mund të ndjekë. Secila prej këtyre rrugëve quhet mënyra e përhapjes. Fibra optike mund të klasifikohet si fibër multimode ose njëmëshe.

Fibra multimode

Fibra multimode i referohet asaj në të cilën drita mund të udhëtojë nëpër më shumë se një rrugë ose mënyrë. Një fije e vetme e fibrave multimode mund të ketë deri në 1000 mënyra të përhapjes së rrezeve të dritës. Kjo nënkupton që rrezet e dritës nuk arrijnë njëkohësisht. Ky lloj fibrash përdoret në përgjithësi në distanca të shkurtra, afërsisht distanca më pak se 2 kilometra.

Indeksi thyes i bërthamës së një fije multimode është pak më i lartë se indeksi thyes i veshjes. Për më tepër, trashësia e bërthamës së një fije multimode është më e madhe se ajo e një fije të vetme, kjo lejon që ajo të jetë më e lehtë për t'u lidhur sepse nuk kërkon një saktësi të tillë të saktë.

Fibrat multimode mund të klasifikohen në dy forma në varësi të llojit të indeksit thyes të bërthamës së tij, të cilat janë:

Indeksi i hapit : Në këtë rast, indeksi i thyerjes është konstant përgjatë gjithë gjatësisë së bërthamës, duke rezultuar në shpërndarje të lartë modale.

Indeksi i graduar : Në këtë rast, bërthama është e përbërë nga materiale të ndryshme, kështu që indeksi i thyerjes nuk është konstant përgjatë gjithë gjatësisë së fibrës dhe, për këtë arsye, ka më pak shpërndarje modale.

Po kështu, standardi i vendosur në ISO 11801, tregon klasifikimin e fibrave optike multimode sipas gjerësisë së brezit dhe burimit të dritës që do të përdoret, për të thënë nëse është multimod në lazer, ose multimod në dritën led.

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

Fibra njëshe

Siç kemi shpjeguar më parë, termi modalitet zbatohet për të treguar numrin e trajektoreve që mund të kenë rrezet e dritës. Në fibrat me një regjim të vetëm, ekziston vetëm një mënyrë përmes së cilës drita mund të udhëtojë. Kjo do të thotë se diametri i bërthamës është më i vogël. Në mënyrë të ngjashme, drita teorikisht udhëton nëpër qendrën e fibrës, ndryshe nga multimode që kërcen nga muret e bërthamës. Ky lloj fibrash përdoret kryesisht për rrugët në distanca të gjata.

Kabllo me strukturë të lirshme

Gjithashtu është e mundur të klasifikoni fibrat optike sipas modelit të saj, dhe ka edhe dy lloje të fibrave optike sipas këtij klasifikimi.

Ky lloj fibrash mund të aplikohet jashtë dhe brenda dhe përbëhet nga disa fije fibrash që ndahen në grupe që futen në tuba që rrethojnë një përforcim qendror, dhe këto nga ana e tyre mbulohen nga një xhaketë mbrojtëse.

Termi strukturë e lirshme vjen nga fakti se fijet e fibrave optike janë lirshëm brenda tubave përmes të cilave ato udhëhiqen. Ky tub mund të jetë i zbrazët ose të ketë një material hidrofobik brenda, në mënyrë që të shërbejë si mbrojtje për fibrat optike kundër lagështirës.

Përveç kësaj, ajo duhej të ishte e lirshme, lejon që fibra optike të izolohet nga forcat e jashtme mekanike që ushtrohen në kabllo.

Mbështjellësi qendror është përgjithësisht fleksibël dhe i jep forcë kabllit. Mund të jetë prej metali ose materiali dielektrik.

Kabllo me strukturë të ngushtë

Ky kabllo ka aplikime kryesisht për brendësinë e ndërtesave pasi është më fleksibël dhe lejon rreze më të vogla të përkuljes sesa kabllot e strukturës së lirshme.

Ky kabllo përbëhet nga bashkimi i disa fijeve të fibrave optike që individualisht kanë një mantel dhe xhaketë. Këto fije rrethojnë një pjesë qendrore dhe i gjithë ky grup nga ana tjetër mbrohet nga një shtresë e jashtme. Emri i tij vjen nga fakti se të gjitha fijet e fibrave janë shumë të ngushta, gjë që siguron mbështetje të mirë fizike.

Komponentët e Fibrës Optike

Në një sistem komunikimi me fibra optike ka disa përbërës që janë të nevojshëm që transmetimi të jetë i suksesshëm. Këto përbërës përfshijnë transmetues optikë, detektorë optikë, lidhje fibrash optike ose terminale, ndër të tjera.

Transmetuesit optikë

Këta janë elementët përgjegjës për transformimin e informacionit ose të dhënave që vijnë nga një burim elektronik në të dhëna optike ose rreze drite. Për të arritur këtë, transmetuesi përdor elektronet në një frekuencë të caktuar për t'u ngacmuar brenda materialeve të tilla si silikoni, shpesh duke gjeneruar rreze drite, të quajtura fotone, në formën e energjisë. Fotonet janë grimca kuantike elementare e dritës. Transmetuesi brenda ka një modulues që përmbush funksionin e transformimit të energjisë elektronike në energji optike.

Emetuesit e rrezeve

Në transmetuesit optikë ekzistojnë dy lloje të emetuesve që lëshojnë sinjale optike, të cilat janë:

LEDs.

Shtë një diodë që lëshon dritë, ose diodë që lëshon dritë. Ky lloj i emetuesit të dritës përdoret kryesisht në fibra multimode për shkak të lehtësisë së përdorimit dhe kohës së jetës. Edhe pse është e rëndësishme të theksohet se ky lloj i dritës nuk është i aftë të udhëtojë në distanca të gjata, kështu që përdoret për distanca të shkurtra sepse ato përmbushin funksionin dhe zvogëlojnë kostot.

Lazer

Iationshtë Rrezatimi Spontan i Stimuluar i Dritës i Amplifikuar. Ai lëshon dritë shumë koherente dhe përdor gjysmëpërçues për emetimin e dritës. drita lazer mund të përdoret në fibrat multimode dhe në fibrat me një modalitet, megjithëse ato përgjithësisht përdoren vetëm në fibrat me një mënyrë pasi qarku i tyre është më kompleks dhe për këtë arsye më i shtrenjtë. Koha e jetës së lazerit, edhe pse e gjatë, është zakonisht nën mesataren e LED -ve.

Konvertuesit elektrikë të rrymës së dritës

Në transmetimet e fibrave optike është e nevojshme të kemi një element që zbulon praninë e fotoneve. Zakonisht, është një fotodiodë që është përgjegjëse për shndërrimin e sinjaleve optike në sinjale elektronike. Kjo arrihet duke përkthyer praninë ose mungesën e dritës në sinjale me lartësi dhe ulje ose njësi dhe zero.

Dhe gjithashtu, ato aplikohen për procesin e kundërt, domethënë, për të kthyer sinjalet elektrike në sinjale optike. Edhe pse është e mundur të transformohet drita në sinjale elektrike, dhe këto lëshojnë një fuqi të caktuar, nuk është e mjaftueshme për të fuqizuar pajisjet terminale. Këto pajisje terminale janë zakonisht elektrike, kështu që pothuajse gjithmonë kërkohet një burim alternativ i energjisë.

Siç e përmendëm më parë, zakonisht këta konvertues opto-elektrikë përbëhen nga një fotodiodë ose një gjysmëpërçues. Për të garantuar funksionimin e saktë të këtyre gjysmëpërçuesve, duhet të ekzistojnë kushte të caktuara, të cilat janë:

Kur nuk ka dritë, rryma e kundërt nuk duhet të jetë shumë e lartë në mënyrë që të jetë në gjendje të zbulojë sinjale optike shumë të dobëta.
Duhet të ketë një gjerësi brezi të madhe, që të jetë në gjendje të sigurojë shpejtësinë e përgjigjes.
Nivelet e zhurmës të krijuara nga këta gjysmëpërçues duhet të jenë minimale.

Nga ana tjetër, ekzistojnë dy lloje të detektorëve, fotodiodat PIN dhe fotodiodat e ortekut të ortekut.

Detektorë PIN

Ky lloj i detektorëve përbëhet nga një gjysmëpërçues i përbërë nga tre shtresa, dy shtresat e jashtme janë një i tipit P dhe një i tipit N dhe ai në mes është një gjysmëpërçues i brendshëm. Nga këtu vjen emri i tij PIN. Ky material i brendshëm në praktikë zakonisht vendoset si një shtrirje e materialit P ose materialit N.

Detektorë APD

Këta janë gjysmëpërçues orteku. Këto fotodioda, kur aplikohet një tension i kundërt në të, gjenerojnë një fitim aktual. Funksionimi i këtyre detektorëve ortekë gjysmëpërçues konsiston në bërjen e një udhëtimi elektronik dhe takon një atom në mënyrë që të lëshojë një elektron tjetër. Arsyeja pse përdoren gjysmëpërçuesit e ortekut është sepse ky elektron që dërgohet kërkohet të trajtojë një sasi të mjaftueshme energjie.

Detektorët APD mund të klasifikohen në tre lloje, sipas materialit nga i cili janë bërë:

Detektorë silikoni

Këto lloje të detektorëve kanë një performancë të lartë dhe krijojnë nivele të ulëta të zhurmës. Furnizimi me energji i këtij lloji të detektorëve është brenda intervalit prej 200 V deri në 300 V

Detektorë germanium

Në përgjithësi, funksionon me gjatësi vale brenda intervalit 1000 dhe 1300 nm, megjithëse një performancë pak më e ulët.

Detektorë materiale të tjera

Këta detektorë përbëhen nga materiale ose kimikate që gjenden në grupet III dhe V të tabelës periodike.

Llojet e lustrimit me fibra optike

Llojet e lustrimit do të varen nga lidhësit që ndodhen në skajet e fibrës optike, ato mund të klasifikohen sipas llojit të lustrimit të tyre. Ky lloj lustrimi do të ndryshojë sipas mënyrës së lidhjes së tij.

I sheshtë : ky lustrim i lë skajet e fibrës të lëmuara dhe pingule me boshtin e saj, d.m.th., plotësisht të sheshta.

PC (Kontakti Fizik) : Fibrat përfundojnë në një formë konvekse, duke i sjellë bërthamat e të dy fibrave në kontakt.

SPC (Super PC) : Është i ngjashëm me PSP, skajet janë pak të limuara në mënyrë që të marrë një formë trekëndëshi pa pikë në qendër, por përkundrazi mbetet i sheshtë.

UPC (Ultra PC): Është e njëjtë me SPC, por skajet quhen më tej në mënyrë që vetëm qendra e fibrës të jetë pjesa e sheshtë.

UPC e Përmirësuar: Ky është një version më i rafinuar se ai i mëparshmi, kështu që kontakti duhet të jetë jashtëzakonisht i saktë.

APC (PC i kënduar): Ky lloj lustrimi konsiston në krijimin e një profili me një kënd të caktuar. Ky kënd lejon një kontakt fizik më të saktë midis bërthamave të të dy pjesëve.

Lidhës të fibrave optike

Lidhësit janë komponentët që lejojnë lidhjen e kabllove me fibra optike me pajisjet terminale. Kjo pajisje terminale ka porta komunikimi kompjuterike për lidhje me fibra optike. Në varësi të llojit të portit, përdoret një lloj specifik lidhësi për të lidhur fibrën. Kjo është e ngjashme me mënyrën se si funksionon me kabllot konvencionale; për shembull, kablloja koaksiale ka lloje të ndryshme lidhësish, secili me një funksion specifik.

Me pak fjalë, llojet e lidhësve për fibrat optike janë:

FC
FDDI
LC dhe MT-Array
SC dhe SC-Duplex
ST ose BFOC

Lidhësit që përdoren zakonisht në fibrat optike, veçanërisht për rrjetet lokale janë lidhësit ST, LC, FC dhe SC.

Telat e fibrave optike

Një kabllo me fibra optike përbëhet nga grupi i disa fibrave optike përmes të cilave shihen sinjale të ndryshme. Çdo fibër mund të dërgojë sasi të mëdha të të dhënave nga burime të ndryshme, kështu që një kabllo me fibër optike mund të dërgojë informacione nga shërbime të ndryshme në të njëjtën kohë.

Kabllot me fibër optike janë alternativa më e mundshme për zëvendësimin e kabllove koaksiale në industrinë e telekomunikacionit dhe industrinë e elektronikës. Edhe një kabllo me 8 fibra optike është ende shumë më e vogël se kabllot konvencionale. Një kabllo me fibra optike ka kapacitetin për të dërguar informacionin ekuivalent me atë të dërguar nga 60 kabllo bakri të 1623 çifteve, ose 4 kabllo koaksial të 8 tubave. Për më tepër, fibrat optike mund të dërgojnë informacion në distanca më të mëdha pa pasur nevojë të vendosni sa më shumë përsëritës ose përforcues sa do të ndodhte në rastin e përdorimit të kabllove të bakrit.

Gjithashtu, është e rëndësishme të theksohet ndryshimi në peshë që ekziston midis kabllos me fibër optike dhe kabllit të bakrit. Për shembull, një kabllo me fibra optike me 8 fibra mund të peshojë deri në 30 kg për kilometër, ndërsa kabllo koaksial mund të peshojë deri në 45 kg për kilometër. Po kështu, fibra optike lejon një vrapim të vetëm nga 2 në 4 kilometra larg. Në rastin e kabllit koaksial, ai lejon vetëm vrapime prej 250 deri në 300 metra.

Sidoqoftë, është gjithashtu e vërtetë që fibra optike kërkon një shtresë shtesë dhe elementë të tjerë që sigurojnë përforcim në instalimin e saj. Kjo është bërë për të mos vënë në rrezik shtrimin dhe, në të ardhmen, prishjet mund të ndodhin për shkak të brishtësisë së tyre.

Karakteristikat e kabllit

Këto kabllo me fibër optike kanë funksione të ndryshme. Në radhë të parë, mund të përmendim se vepron si një element që mbron fijet optike të brendshme në mënyrë që ato të mos pësojnë dëmtime ose prishje që mund të ndodhin në kohën e instalimit të kabllit ose gjatë jetës së tij të dobishme, e cila në përgjithësi është 20 vjet ..

Së dyti, kabllot me fibra optike sigurojnë ngurtësi mekanike të fibrës optike të brendshme në mënyrë që të përballojë kushtet e rrotullimit të ngjeshjes në tërheqje dhe faktorët mjedisorë ndaj të cilëve mund të ekspozohet. Kjo është arsyeja pse përveç kabllit, përfshihen edhe elementë të tjerë për të përforcuar dhe izoluar fibrën optike nga këta agjentë dhe forca të jashtme të cilave ajo i nënshtrohet.

Këto kabllo mund të kenë një instalim nëntokësor, nëndetës ose transoqeanik ose ajror. Një nga pikat më kritike të një sistemi me kabllo fibër optike është në kohën e instalimit, dhe kjo është arsyeja pse elementë të caktuar përdoren për të mbrojtur fibrat nga dëmtimet.

Dizajni dhe elementet e kabllit me fibër optike

Roli që do të luajë një kabllo me fibër optike do të përcaktojë strukturën e tij. Sidoqoftë, edhe kur ato mund të aplikohen për funksione të ndryshme, të gjitha kabllot me fibër optike kanë shumë elementë të përbashkët, të cilët janë veshja dytësore, fijet e brendshme, elementët që kontribuojnë në përforcimin dhe strukturën e kabllit, xhaketën që grupet së bashku të gjitha fijet e fibrave dhe materialet izoluese të lagështirës. Veshjet dytësore mund të ndahen në tre lloje:

Anije e rehatshme

Ky rresht është në përgjithësi një kurorë unazore e ngurtë që është bërë prej najloni ose poliesteri që mbulon veshjen parësore. Prandaj kjo shtresë dytësore rrit diametrin përfundimtar të fibrës optike. Funksioni i kësaj shtrese është të sigurojë mbrojtje kundër mikrobendeve që mund të ekzistojnë në fibrat optike. Sidoqoftë, edhe pse kjo shtresë mbron nga këto kthesa, është e rëndësishme të jeni vigjilentë kur instaloni fibër optike, pasi ato ende mund të ndodhin në kohën e instalimit.

Anije e lirshme e zbrazët

Ky rresht ka një hapësirë të madhe, e cila përbëhet nga një tub i uritur i bërë prej metali dhe i kombinuar me plastikë. Kjo e bën këtë tub një material të fortë, por në të njëjtën kohë fleksibël. Qëllimi i bërjes së një veshje të tepërt është që ajo mbron fibrat optike nga dridhjet, temperaturat dhe forcat mekanike.

Rreshtim i lirshëm me mbushje

Coatingshtë e njëjta shtresë e përmendur më sipër, por brenda është futur një material i aftë për të izoluar lagështinë. Duke futur një material hidrofobik brenda, parandalon që uji të arrijë në fibër optike. Përveç sigurimit të mbrojtjes kundër dridhjeve dhe agjentëve të tjerë mjedisorë, është gjithashtu i aftë të përballojë temperatura të caktuara. Isshtë e zakonshme që përdoren materiale që rrjedhin nga nafta ose silikoni.

Elementet strukturore

Këta elementë janë strukturat që shërbejnë si një udhëzues qendror për rrugën që fibra optike duhet të ndjekë. Fibra optike ose shpërndahet përgjatë kësaj strukture ose gërshetohet rreth saj. Në përgjithësi, këto struktura kanë kanale ose groove që shërbejnë si një udhëzues shtesë për fibrën optike.

Elemente përforcuese

Siç tregon edhe emri i tyre, misioni i tyre është të sigurojnë përforcim shtesë për kabllon me fibër optike në mënyrë që të izolojnë, sa më shumë që të jetë e mundur, forcat elastike të cilave mund t'i nënshtrohen fibrat dhe, përveç kësaj, nuk ka zgjatje të konsiderueshme që mund të shkaktojnë këputje të bërthamës. Përveç mbrojtjes për zgjatjen, ajo gjithashtu mbron kabllot me fibra optike kundër ngërçeve dhe dridhjeve. Materialet më të zakonshme të përdorura për strukturat e përforcimit janë tekstil me fije qelqi Kevlar dhe çeliku pasi ato janë materiale fleksibël, por gjithashtu kanë një qëndrueshmëri.

Mill

Të gjitha kabllot me fibër optike kanë një xhaketë që është bërë zakonisht prej plastike. Ky mbështjellës është mbulesa e jashtme e kabllit me fibër optike dhe funksioni i tij është të sigurojë mbrojtje të bërthamës nga agjentët, forcat dhe fenomenet e jashtme, të tilla si lagështia, temperatura, dridhjet, ndër të tjera.

Materialet që do të përbëjnë kapakët tanë do të ndryshojnë sipas instalimit dhe aplikimit të tyre, për shembull kabllot optikë që janë ndëroqeanikë duhet të sigurojnë mbrojtje nga lagështia, presioni atmosferik dhe madje edhe nga kafshimet e peshkaqenëve. Nëse është një kabllo me fibër optike që do të instalohet në mënyrë ajrore, atëherë mbështjellësi duhet të mbrojë bërthamën nga dridhjet dhe çrregullimet e krijuara nga era, si dhe nga temperaturat dhe lagështia. Ose nëse përfundimisht, instalimi i tij do të jetë nëntokësor, atëherë mbulesa duhet të jetë pak më e rëndë për të përballuar goditjet dhe presionet e dhëna, për shembull, trafikun e automjeteve.

Teknikat e bashkimit

Shtë e zakonshme që në vrapime shumë të mëdha, deri në më shumë se 120 kilometra, është e nevojshme të bëhen bashkime midis fibrave, pasi vështirë se ka një fibër të vazhdueshme që ka këtë gjatësi. Dhe madje edhe në rast të një prishjeje, është e nevojshme të kryhet ky lloj riparimi.

Llojet e ndryshme të lidhjeve që ekzistojnë janë si më poshtë:

Lidhje mekanike

Ky lloj bashkimi përbëhet nga një lloj mëngë ku futen dy fijet dhe bëhet një kthesë mekanike për t'u bashkuar me dy bërthamat. Këto bashkime përgjithësisht përdoren në baza të përkohshme ose kur bashkimi i shkrirjes konsiderohet i panevojshëm. Humbjet që lidhen me këtë kohë bashkimi janë të rendit prej 0,5 dB.

Spërkatje me ngjitës

Në këtë rast, aplikohet një zam i veçantë transparent që lejon bashkimin e dy skajeve të fibrës dhe ky Bashkim mbrohet me një lloj përforcimi të jashtëm. Ka humbje prej 0.2 dB, por zakonisht nuk është shumë i besueshëm pasi zamja mund të tentojë të zhvishet përsëri.

Bashkim i bashkimit

Një mjet i quajtur spluser fusion përdoret kur bëhet punë më delikate dhe më precize. Në këtë punë, operatori duhet të përgatisë më parë fibrën para se të fusë skajet në këtë splicer. Ky mjet ka aftësinë të vizualizojë nëse skajet kanë ndonjë agjent ndotës ose nëse kërkohet një lustrim më i hollë, ose nëse duhet të ketë një shtrirje më të mirë midis fibrave. Nëse plotësohen të gjitha këto kërkesa, atëherë ajo vazhdon të ngrohë vetëm atë zonë, duke shkrirë fibrën dhe kështu duke u bashkuar me bërthamat e saj. Humbjet e kësaj bashkimi janë 0.02 dB.

Zbutja në kabllot me fibër optike

Termi zbutje nënkupton humbjet e fuqisë që ndodhin në linjën e transmetimit. Njësia e tij e matjes është decibel (dB). Në fibrat optike ka arsye të ndryshme pse dobësimi ndodh në kabllo. Ekzistojnë dy lloje të humbjeve, të cilat janë humbja ose humbja e brendshme dhe humbja e jashtme.

Zbutjet e brendshme janë ato që gjenerohen nga përbërja kimike dhe faktorë të tjerë të prodhimit të saj. Kjo do të thotë, ato shkaqe që janë pjesë e vetë përbërjes së Silikonit dhe Germaniumit dhe të proceseve të prodhimit të fijeve. Pavarësisht se sa procese mund të vazhdojnë të përmirësohen, nuk do të jetë e mundur të arrihet një fije fije pa zbutje.

Nga ana tjetër, zbutjet e jashtme janë ato që gjenerohen nga faktorë të jashtëm, të tilla si papastërtitë, lidhjet e këqija, lustrimi i pasaktë i profileve të tyre, nyjeve, ndër të tjera. Ky zbutje është ose humbjet mund të klasifikohen me radhë si më poshtë:

Humbjet e absorbimit

Ky lloj zbutjeje ndodh kur ekziston prania e papastërtive brenda fibrës. Këto papastërti thithin ose ndërpresin kalimin e dritës. Ky thithje zakonisht transformon dritën në energji nxehtësie, duke gjeneruar humbje nga 1 në 1000 dB / km.

Humbja e Rayleigh

Kur fibra optike po prodhohet, ekziston një moment i ftohjes së tij që fibra të mos jetë në gjendje të lëngët dhe të ngurtë, dhe është e mundur që të ketë një aplikim të gabuar të tensionit kur shtrihet, kjo mund të krijojë parregullsi mikroskopike. Këto parregullsi shkaktojnë difraksionin e rrezeve të dritës kur ato kalojnë nëpër to.

Shpërndarjet

Shpërndarja ndodh kur ka një ndryshim në indeksin e thyerjes dhe për këtë arsye drita thyhet në një mënyrë të ndryshme nga sa pritej, kjo ndodh për shkak të mikro-çarjeve brenda fibrës, ndotësve ose arsyeve të brendshme të fibrës.

Shpërndarje intermodale

Ky lloj i shpërndarjes ndodh kur ka një ndryshim në kohën e përhapjes së dritës kur ata marrin rrugë të ndryshme brenda thelbit të fibrës. Mund të njihet edhe me emrin e shpërndarjes modale. Ky lloj i shpërndarjes ndodh vetëm në fibrat multimode.

Shpërndarja kromatike e materialit: ky është rezultat i gjatësisë së valëve të ndryshme të dritës që përhapen me shpejtësi të ndryshme përmes një mjedisi të caktuar.

Shpërndarja kromatike e udhëzuesit të valës: ashtë një funksion i gjerësisë së brezit të sinjalit të informacionit dhe konfigurimi i udhëzuesit është përgjithësisht më i vogël se shpërndarja e mëparshme dhe për këtë arsye mund të neglizhohet.

Humbjet e rrezatimit

Këto humbje gjenerohen nga kthesat ose kthesat në kabllon me fibër optike. Kjo në përgjithësi ndodh në kohën e instalimit ose kur kthesat ndodhin brenda rrugës së fibrës optike.

Bashkimi i humbjeve

Kur lidheni ose në pikat e terminalit ku kërkohen lidhës, dobësimi do të ekzistojë gjithmonë. Këto zbutje janë zakonisht të ulëta, por jo të papërfillshme. Ashtu si kur ka një shtrirje të pasaktë midis bërthamave, megjithatë kjo duhet të korrigjohet për të shmangur kthimin e valëve.

Windows me Fibër Optike

Këto dritare pune na lejojnë të përfitojmë nga një pjesë e brezit të dritës infra të kuqe të spektrit elektromagnetik. Në këtë rast ato janë dritare në të cilat gjatësia e valës është në rendin e nanometrave. Occshtë treguar në raste të ndryshme se kur vepron në këto dritare pune ka më pak zbutje. Në mënyrë të veçantë, ka tre dritare:

Dritarja e parë e punës: gjatësia e valës është në rendin e nëntëqind e tetëdhjetë nanometra.
Dritarja e dytë e punës: në këtë rast gjatësia e valës është 2 nanometra.
Dritarja e tretë e punës: gjatësia e valës është në rendin e një mijë e pesëqind e pesëdhjetë nanometra. Kjo dritare e fundit ndahet në brezin S, brezin C dhe brezin L.

Lidhjet me fibër optike

Ekzistojnë dy forma të lidhjeve me fibër optike në një sistem rrjeti. Këto topologji janë rrjete pikë-për-pikë dhe rrjete pikë-për-shumë pika.

Rrjetet pikë për pikë janë ato ku një nyje gjenerohet nga burimi i informacionit direkt tek kompanitë, shtëpia ose përdoruesit që kërkojnë shërbimin. Me fjalë të tjera, nuk ka asnjë ndërmjetës ose nyje tjetër në rrjet midis përdoruesit dhe shërbimit.

Rrjetet pikë-për-shumë pika janë ato që kërkojnë një ndarës ose ndarës optik, të ngjashme me ato të përdorura për televizionet që na lejojnë të lidhim televizorë të ndryshëm edhe kur kompania kabllore jep vetëm një kabllo koaksiale. Pastaj, nga emetuesi del një fibër optike që ndan sinjalin përmes ndarësve optikë midis dy, katër, gjashtë dhe deri në tetë përdorues. Në rrjetet shumë të gjera, një nga këto tetë ndarje merret për të përfshirë një ndarës tjetër optik në rrjet që mund të ushqejë edhe 8 përdorues të tjerë. Sidoqoftë, këto ndarje kanë një kufi dhe kërkojnë përforcues në rrugën e tyre.

Përforcuesit optikë

Ato ende përbëhen nga fibra optike, por në procesin e prodhimit ato janë të mbushura me përbërës të ndryshëm kimikë, veçanërisht tokat e rralla. Një nga përforcuesit më të përdorur të fibrave optike është dopingu i erbiumit.

Ky përforcues zakonisht gjendet si EDFA për shkurtimin e tij në anglisht. Ky përforcues funksionon në dritaren e tretë të punës, veçanërisht në brezin C. dhe brezin L. Megjithatë, mund të funksionojë edhe në brezin S, por kërkon agjentë të tjerë ose përbërës kimikë shtesë.

Fitimi që i jep sinjalit optik mund të jetë nga pesëmbëdhjetë deri në dyzet decibel. Zakonisht përbëhet nga një fibër optike e ruajtur në një strehë drejtkëndore dhe mund të ketë dhjetë deri në gjashtëdhjetë metra gjatësi të fibrës së dopuar.

Përmbledhje

Fibrat optike janë një medium transmetimi që dërgon të dhëna përmes rrezeve të dritës. Parimet në të cilat bazohet fibra optike janë në ligjet e gjeometrisë optike, veçanërisht në ligjin e thyerjes.

Në fillimet e tij, u kryen studime të ndryshme që plotësojnë njëra -tjetrën derisa ishte e mundur të zhvillohej fibra optike që njihet sot. Në këto studime, u vu re se transparenca e fibrës ose fijes thelbësore ishte thelbësore për të zvogëluar dobësimet dhe për të arritur humbjet minimale që sot janë 0.02dB / Km.

Komponentët e bërë zakonisht nga fibra optike janë oksidi i silikonit dhe germaniumi. Komponentët e veshjes që mbulojnë thelbin janë në përgjithësi një lloj plastike. Pastaj vjen një mantel që siguron ngurtësi mekanike që mund të bëhet prej najloni ose Kevlar, dhe më në fund një xhaketë plastike që mbron të gjithë kabllon dhe izolon fibrat nga agjentët e jashtëm.

Ekzistojnë metoda të ndryshme prodhimi, të cilat janë:

MCVD (Depozita e Modifikuar e Avullit Kimik)
VAD (Depozita Aksiale e Avullit)
OVD (Depozita jashtë avullit)
PCVD (Depozitimi i avullit kimik në plazmë)

Pavarësisht nga lloji i metodës së përdorur, është e zakonshme në mesin e të gjitha këtyre që procesi i shtrirjes paraformuese të kryhet.

Aplikimet e fibrave optike janë të ndryshme. Në komunikim, ata u bënë një nga mjetet ose linjat e transmetimit par excellence, për shkak të gjerësisë së tyre të madhe të brezit dhe shpejtësisë së transmetimit që mund të arrijë, dhe besueshmërisë ose sigurisë së informacionit që ofron ky sistem. Në sensorët që lejojnë zbulimin e kushteve ose parametrave të tillë si: temperatura, lagështia, presioni atmosferik, madje edhe për sistemet e sonarit.

Përdoret gjithashtu për ndriçim, siç është endoskopi fleksibël që përdor fibra optike si një udhëzues për dritën në mënyrë që të ndriçojë organet dhe të jetë në gjendje të kryejë operacione më pak invazive ose më të sakta në një mënyrë më të rehatshme. Po kështu, për efektet dekorative siç janë pemët e Krishtlindjeve.

Isshtë e mundur të ndryshoni ngjyrat që një fibër optike shfaq ose reflekton duke ndryshuar gjatësinë e valës ose frekuencën që udhëton nëpër të.

Disa nga avantazhet më të rëndësishme të fibrës optike dhe përdorimet e saj janë gjerësia e brezit të saj, shpejtësia e transmetimit që mund të arrijnë të dhënat, imuniteti elektromagnetik, zvogëlimi i hapësirës dhe peshës së zënë dhe siguria e lartë e informacionit.

Edhe pse, nga ana tjetër, është një teknologji më e përparuar, dhe për këtë arsye më e shtrenjtë, instalimi dhe mirëmbajtja janë më komplekse sesa sistemet konvencionale, ato janë jashtëzakonisht të brishta dhe jo shumë tolerante ndaj temperaturave, lagështisë, dridhjeve dhe zgjatjes.

Ekzistojnë dy lloje të optikës sipas sasisë së zhurmës ose mënyrave që ato mund të transmetojnë.

Fijet multimode janë ato që mund të dërgojnë gjatësi vale të ndryshme njëkohësisht përmes mënyrave të ndryshme, prandaj edhe emri i tyre. Krahasuar me fibrat me një mënyrë, fibrat multimode kanë një bërthamë më të madhe dhe indeksi i thyerjes midis bërthamës dhe veshjes ndryshon, por vetëm pak. Kështu që valët udhëtojnë në bërthamë duke kërcyer nga muret e bërthamës. Ato përdoren për rrugë ose rrjete në distanca të shkurtra. Zakonisht identifikohet sepse xhaketa e jashtme është zakonisht portokalli.

Fijet me një mënyrë janë ato që kanë vetëm një rrugë transmetimi dhe thelbi i tyre është më i vogël në krahasim me fibrat me shumë mënyra. Mënyra e transmetimit është zakonisht boshti qendror i bërthamës, pasi ai kërcen në kënde shumë të mëdha. Ato zakonisht ndryshojnë nga multimodet sepse përdorin një xhaketë të verdhë të jashtme.

Tani, sipas modelit të tij, ekzistojnë edhe dy lloje. Fijet optike të strukturuara të lira janë ato në të cilat fijet e fibrave optike gjenden lirshëm brenda tubave përmes të cilave ato udhëhiqen. Ky tub mund të jetë i zbrazët ose të ketë një material hidrofobik brenda, në mënyrë që të shërbejë si mbrojtje për fibrat optike kundër lagështirës.

Në të kundërt, kabllot me strukturë të ngushtë përbëhen nga bashkimi i disa fijeve të fibrave optike që janë të mbuluara individualisht me një mantel dhe xhaketë. Këto fije rrethojnë një pjesë qendrore dhe i gjithë ky grup nga ana tjetër mbrohet nga një shtresë e jashtme.

Në një sistem komunikimi me fibra optike ka disa përbërës që janë të nevojshëm që transmetimi të jetë i suksesshëm. Ndër këta përbërës janë transmetuesit optikë si LED ose Laser, konvertuesit opto-elektrikë që janë përgjegjës për transformimin e sinjaleve elektrike në optike për t'u dërguar përmes fibrave dhe më vonë për të kthyer sinjalet optike që merren përsëri në ato elektrike..

Gjithashtu, ka detektorë optikë që janë:

PIN
APD
silic
germanium
Materiale të tjera

Llojet e lustrimit do të varen nga lidhësit që ndodhen në skajet e fibrës optike, ato mund të klasifikohen sipas llojit të lustrimit të tyre.

Plano
PC (Kontakt fizik)
SPC (SuperPC)
CPU (UltraPC)
UPC e zgjeruar
APC (PC me kënd)

Lidhësit janë elementët që lejojnë që fibra optike të lidhet me pajisjet terminale. Lidhësit që përdoren zakonisht në fibrat optike, veçanërisht për rrjetet lokale janë lidhësit ST, LC, FC dhe SC.

Lidhje mekanike: ky lloj bashkimi përbëhet nga një lloj mëngë ku futen dy fibrat dhe bëhet një kthesë mekanike për të bashkuar dy bërthamat. Humbjet që lidhen me këtë kohë bashkimi janë të rendit prej 0,5 dB.

Bashkimi me ngjitës: në këtë rast aplikohet një zam i veçantë transparent që lejon bashkimin e dy skajeve të fibrës dhe ky nyje mbrohet me ndonjë lloj përforcimi të jashtëm. Ka humbje prej 0.2 dB, por zakonisht nuk është shumë i besueshëm pasi zamja mund të tentojë të zhvishet përsëri.

Bashkimi i shkrirjes: Ndarësi ka aftësinë të vizualizojë nëse skajet kanë ndonjë agjent ndotës ose nëse kërkohet një lustrim më i hollë, ose nëse duhet të ketë një shtrirje më të mirë midis fibrave. Pastaj, vazhdon të ngrohë vetëm atë zonë, duke shkrirë fibrën dhe kështu duke u bashkuar me bërthamat e saj. Humbjet e kësaj bashkimi janë 0.02 dB.

Roli që do të luajë një kabllo me fibër optike do të përcaktojë strukturën e tij. Sidoqoftë, edhe kur ato mund të aplikohen për funksione të ndryshme, të gjitha kabllot me fibra optike kanë shumë elementë të përbashkët, të cilët janë veshja dytësore, fijet e brendshme, elementët që kontribuojnë në përforcimin dhe strukturën e kabllit, xhaketa që grupon të gjitha fijet e fibrave dhe materialet izoluese të lagështirës.

Ka elementë që ofrojnë mbështetje në strukturën dhe përforcimin e kabllit me fibër optike. Elementet strukturore të cilat shërbejnë si një udhëzues qendror për rrugën që fibra optike duhet të ndjekë. Fibra optike ose shpërndahet përgjatë kësaj strukture ose gërshetohet rreth saj. Në përgjithësi, këto struktura kanë kanale ose groove që shërbejnë si një udhëzues shtesë për fibrën optike.

Elementet përforcuese sigurojnë përforcim shtesë për kabllon me fibër optike në mënyrë që ta izolojnë atë nga forcat tërheqëse të cilave mund t'i nënshtrohet dhe, përveç kësaj, nuk ka një zgjatje të konsiderueshme që mund të gjenerojë këputje në bërthamat.

Në zbutjet e jashtme ekzistojnë disa shkaqe, të cilat janë:

Humbjet e absorbimit
Humbja e Rayleigh
Shpërndarjet
Humbjet e rrezatimit
Bashkimi i humbjeve

Konkluzione

Fibra optike është një linjë transmetimi që ka lejuar shpejtësi dhe efikasitet më të madh në transmetimin e të dhënave sot. Edhe pse është një teknologji që duhet të bëjë një rrugë të gjatë për të qenë në gjendje të zëvendësojë sistemet konvencionale, ajo është ndonjëherë opsioni më i mirë për komunikimet.

Sidoqoftë, fibra optike është një lloj teknologjie e shtrenjtë në krahasim me sistemet konvencionale sepse kërkon pajisje dhe mjete optike që priren të jenë më të shtrenjta. Gjithashtu kërkon trajnim të përshtatshëm për të qenë në gjendje të punojë me fibra optike. Përveç kësaj, instalimi i tij është zakonisht një proces shumë delikat, dhe prania e prishjeve në fibër mund të krijojë humbje të konsiderueshme nëse nuk trajtohet në kohë. Për më tepër, disa pajisje ende duhet të zhvillohen në mënyrë që teknologjia dhe sistemi të jenë plotësisht optike, pasi, për shembull, ende nuk ka kujtime optike.

Isshtë e zakonshme që rrjetet me fibra optike të kenë sisteme rezervë si unaza ose unaza e dyfishtë, e cila lejon që në rast të këtyre incidenteve informacioni të mund të udhëtojë në një drejtim tjetër, në mënyrë që të shmanget ndërprerja e shërbimit për një periudhë të gjatë kohore situata zgjidhet.

Sistemet me fibra optike janë shumë të besueshme sepse është praktikisht e pamundur të shkelësh rrjetin pa u zbuluar ose pa ndërprerë transmetimin e të dhënave. Kjo është arsyeja pse është e zakonshme të shihen fibra optike të instaluara nën ujë midis vendeve aleate, ku ato transmetojnë informacione të ndjeshme dhe sekrete.

Ajo që i dallon fibrat optike nga media të tjera në shkallën e të dhënave dhe kapacitetin e transmetimit. Për më tepër, ai garanton humbje minimale të informacionit për faktin se ka shumë pak zbutje në elementin e tij kryesor, duke e bërë të panevojshme instalimin e kaq shumë pajisjeve të restaurimit dhe amplifikimit brenda sistemit. Meqenëse informacioni udhëton me shpejtësinë e dritës, ka qenë e mundur të shihet një migrim i konsiderueshëm i kompanive të mëdha në këtë lloj teknologjie.