Из чего делают оптоволокно: Из чего делают оптоволокно — Мир Антенн

Содержание

Как в России делают оптоволокно? Репортаж

Наш Ким Коршунов подготовил репортаж о том, как в России делают оптоволокно. Он побывал на заводе «Оптиковолоконных систем» в городе Саранск — первом и единственном в России предприятии по производству оптического волокна.

Этот репортаж участвует в конкурсе научно-популярных каналов «Наноразборка» — будем рады, если проголосуете за нас по этой ссылке.

Видео:

Весь технологический процесс начинается в башнях вытяжки. Сюда привозят преформы из Японии — сырье для изготовления оптоволокна. В этих башнях, расположенных с восьмого по первый этаж, при температуре 2000 градусов стекло вытягивается в конечный продукт толщиной 125 мкм. Стоит отметить, что завод оборудован на международном уровне и системы безопасности тут очень хорошие.

При вытягивании преформы образуется технологический отход — капля.

Он отрезается и готовое волокно тянется дальше на скорости 1700 метров в минуту. На следующем этапе измеряется диаметр нити. Затем в трубе охлаждения температура нити опускается до 55 градусов. Температура в самой трубе – 5 градусов, она охлаждается водой. Всего на заводе три башни вытяжки, на каждой из них процесс происходит на двух линиях.

Одним из ключевых этапов производства является покрытие нити акрилом в специальных трубках. После этого толщина волокна увеличивается примерно в 2 раза. Тут же находятся несколько ультрафиолетовых ламп, в которых происходит полимеризация акрила — его сушка.

Очень интересным моментом является то, что на производстве нет людей, потому что оно здесь умное и высокотехнологичное. Несколько операторов периодически приходят и смотрят все ли нормально. Также тут есть единый центр управления, в котором есть несколько мониторов и всеми этапами можно управлять дистанционно.

Практически финальный этап – намотка волокна на катушки по 25-50 км. Все катушки проверяются на участке контроля качества. Затем в специальном помещении они обрабатываются газом на протяжении 96 часов, после этого гарантия на волокно составляет 25 лет.

На последнем этапе катушки подготавливаются к транспортировке и реализации. Будут ли их использовать для прокладки интернета или для каких-либо других целей — уже зависит от тех, кто это оптоволокно закупит.

Интересный факт — в России в 2017 году потребность в оптоволокне составляла пять миллионов километров! Для сравнения, в Китае потребность 290 километров. Безусловно, такие предприятия в нашей стране нужны.

Как это сделано: оптоволоконные кабели из Перми

_Оптическое волокно стремительно вытесняет с рынка связи остатки медных сетей. У данной технологии есть множество достоинств: высокая скорость, надежность, низкая цена. Но есть и главный недостаток — оптоволокно в России не производится. Зато у нас делают волоконно-оптические кабели. В рамках пресс-тура, организованного компанией «Ростелеком», корреспондент «Вслух.

ру» побывал на одном из крупнейших в России предприятий данной отрасли — пермском заводе «Инкаб» — и узнал, от чего зависит сегодня развитие сетей связи в России._

В России материалов либо нет, либо лучше их не использовать

Первая площадка «Инкаба» открылась на базе Пермской научно-производственной приборостроительной компании (ПНППК) еще в 2007 году. Так как на территории ПНППК расположены важные производства, в том числе военного характера, взять на экскурсию фотоаппарат было непросто. Но нам повезло, и рассказ о том, как из массы различных материалов получается в итоге кабель, мы можем проиллюстрировать.

«Инкаб», как шутят и сами сотрудники предприятия, пожалуй, самый разноцветный завод по производству оптического кабеля в мире. Первая производственная площадка позволяет производить до 4,5 тыс. км кабеля в месяц. Вторая, открытая за городом этой осенью, еще 1,5 тыс. км. Всего производится около 40 различных типов кабеля. Общая численность рабочих — 250 человек.

Экскурсию для нас провел руководитель отдела качества завода Дмитрий Гиберт. Он начал с материалов, из которых и делается оптический кабель. «Основа всего — оптическое волокно. Это обычное стекло, вытянутое до диаметра 250 мкм, что меньше толщины человеческого волоса, — пояснил Гиберт. — Современные системы позволяют передавать по оптическому волокну до 100 Терабит информации в секунду. Но, так как это стекло, волокно очень хрупкое, и его нужно каким-то образом защищать».

Самый нужный в производстве кабеля полимер — полибутилентерефталат (ПБТ), его компания закупает в Германии. Поставщик волокна — США, полиэтилен везут из Финляндии, диэлектрические прутки индийские, из Китая на завод приходит ламинированная стальная лента. Из отечественного только стальная проволока. И, что самое неприятное в условиях постоянного падения курса рубля, импортные материалы составляют до 90% стоимости кабеля.

Возникает вопрос: почему все сырье импортное? Дмитрий Гиберт с сожалением пояснил, что в зависимости от материала, в России либо нет производства, либо качество неприемлемое. ГОСТы на полиэтилен в России были разработаны в 70-х годах, а оптические кабели требуют принципиально иного качества материала. Поэтому даже полиэтилен приходится закупать за границей.

Три девицы под окном пряли стекловолокно

Производство оптоволоконного кабеля очень похоже на какую-то гигантскую швейную фабрику. Только вместо обычных нитей оптическое волокно, кевлар и стальная проволока. Вне зависимости от того, какой именно кабель получится в итоге, в первую очередь окрашенное стекловолокно покрывается защитной трубкой из ПБТ. В одну трубку помещается до 24 волокон.

На одной катушке, использующейся в производстве, намотано около 50 км волокна. Экструдер перерабатывает гранулы ПБТ, сушит их, измельчает и спекает при температуре 265 градусов по Цельсию. Расплавленная масса в виде трубочки покрывает волокна и застывает в длинной ванной с водой.

Далее финская линия обматывает будущий кабель водоблокирующей ниткой для того, чтобы защитить волокно, которое от влаги мутнеет.

На следующем этапе модули с оптическим волокном на большой скорости сматываются в пучок.

После каждой операции катушку проверяют на характеристики волокна, качество намотки и визуальное отсутствие дефектов. До 95% дефектов связаны с длиной кабеля. «Заказчику нужно шесть километров, а получилось пять с половиной, — привел пример Дмитрий Гиберт. — Линия остановилась или еще что-то произошло. Мы связываемся с заказчиком, либо он согласен на меньшее, либо мы делаем совершенно новый кабель, а этот продаем. Кабели с плохим качеством оболочки просто утилизируются. Но процент брака крайне мал».

После первой проверки «полуфабрикат» кабеля отправляется на следующую линию, где он получит финальную оболочку. Здесь вариаций множество: стальная лента, проволока, кевлар (для подвесных кабелей). Сверху же все это покрывается пластиком, целостность которого проверяется высоким напряжением, около 10 киловольт.

Интересное ноу-хау «Инкаба» — струйный принтер, совмещенный с плазмогенератором.

Такое устройство маркирует, в частности, кабели, которые идут на строительство ВОЛС в жилых домах.

Руководитель отдела качества завода пояснил суть задумки: если чернила просто нанести на пластиковую поверхность, их можно будет легко стереть. Плазма же подогревает верхний слой кабеля, нарушая молекулярные связи. Струи чернил проникают под верхний слой и, когда кабель охлаждается в воде, чернила уже не стереть ничем.

Раз в год всю продукцию завода выборочно подвергают механическим испытаниям. Кабели растягивают, гнут на 90 градусов, перекручивают, жмут, ударяют и пытаются промочить. Как правило, все безуспешно. Собственный контроль качества — та самая причина, по которой «Инкабу» пока не удается перейти на местное сырье.

Оптический грозотрос

Недавно завод открыл новую площадку в районе деревни Нестюково Пермского муниципального района. Сюда со временем руководство намерено перенести все линии. На строящейся площадке уже работает линия, производящая весьма необычный продукт — оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос.

О нем журналистам рассказал генеральный директор «Инкаб» Александр Смильгевич. «Грозотрос применяется для защиты ЛЭП от ударов молний. В него можно встраивать волокно, и это очень выгодно с точки зрения строительства. Строишь ЛЭП, грозотрос, а заодно и линию связи», — подчеркнул он.

В данном случае оптическое волокно пластиком не защищается, никакого полиэтилена. Центральный элемент — стальной модуль с гидрофобным гелем. Далее идет проволока из алюминиевого сплава. Верхний слой — стальная плакированная алюминием проволока.

В настоящее время данный кабель производится на линии общей длинной 72 метра. Элементы в ней вращаются со скоростью до 500 оборотов в минуту. Под «сигарой» (так называют работники линию) даже заложили большой слой виброшумоизоляционного материала, чтобы вибрации не передавались конструкции здания.

Первыми такую технологию освоили на заводе «Сарансккабель-оптика», но один завод на всю страну — мало, уверен Александр Смильгевич. «Грозотрос — вещь непростая. Его можно использовать только на ЛЭП. Зато почти все материалы, используемые в его производстве — наши, российские».

Как до Китая

Главные конкуренты российского кабельного производства расположены в Китае, хотя на нашем рынке они не так широко представлены. Дело в том, что в России ежегодно перерабатывается около 5-6 млн км волокна, а в Китае — 150 млн км, но пока Китай имеет огромный внутренний спрос. В стране реализуются внутренние программы по прокладке оптического волокна, и потребности в экспорте нет. «А вот когда они насытят внутренний рынок, с мощностями нужно будет что-то делать. Нужно готовиться к тому, что конкуренция на этом рынке будет усиливаться», — уверен Александр Смильгевич.

Пик потребления оптоволоконного кабеля в России пришелся на 2011 год, тогда операторы связи проложили по стране около 9 млн км кабеля. На «Инкабе» ждали, что в 2015 году рекорд будет побит, но курс рубля, похоже, не даст сбыться этим надеждам.

«90% материалов зависят от курса, а он меняется быстро. Это напрямую сказывается на цене. Если оператор раньше планировал построить сеть за одни деньги, то теперь ему потребуются совершенно другие», — пояснил генеральный директор завода.

Поэтому руководство намерено сконцентрироваться на импортозамещении материалов. «Первый проект по производству отечественного оптоволокна стартует в Саранске в следующем году, — сообщил Смильгевич. — Но он не решит проблем. Их плановая мощность — 1,5 млн км в год. Даже при текущем рынке в 5 млн км это не изменит ситуацию коренным образом. Но, опять же, это первая ласточка. Либо они увеличат мощности, либо появятся и другие производители».

Страна, обладающая такими ресурсами углеводородов, могла бы делать и полиэтилены, которые пока приходится возить из Финляндии. «Мы пытаемся выходить на контакт с ведущими производителями в России и договариваться о выпуске специальной марки под наши потребности», — рассказал директор предприятия.

Что касается машин, здесь отказаться от продукции Европы не получится. Российское машиностроение, по мнению руководителя «Инкаба», находится в упадке. Даже Китай, при всех погрешностях, с которыми работает оборудование, делает более качественные машины.

«Складывается такое впечатление, что нашим машиностроителям просто лень заниматься инновациями», — с горечью признал Смильгевич. А это значит, что заводу и дальше придется заниматься импортозамещением на зарубежном сырье и финских станках.

Финны сделали оптоволокно из целлюлозы

Hannes Orelma et al., / Cellulose, 2019

Финские ученые создали оптическое волокно из целлюлозы и проверили некоторые его физические свойства и чувствительность к изменениям влажности. Свет быстро затухал (6,3 децибел на сантиметр), однако в воде это значение увеличивалось, что делает материал пригодным для создания датчиков. Исследование опубликовано в журнале Cellulose.

Оптические волокна встречаются в нашей жизни повсеместно: от сетей передачи данных до сенсорных устройств. За счет полного внутреннего отражения внутри волокна фотоны могут преодолевать большие расстояния с высокой скоростью, а отсутствие необходимости в электрической энергии дает в некоторых областях волоконно-оптическим датчикам преимущества перед электрическими. Для наилучшей эффективности внутреннего отражения хорошо проводящий материал с высоким показателем преломления покрывают материалом с низким показателем, что позволяет свету перемещаться по волокну без рассеивания.

Чаще всего такие волокна делают из стекла и полимерных материалов, однако диоксид кремния слишком хрупкий, а пластик загрязняет окружающую среду и, более того, такие вещества не всегда можно приспособить для применения в качестве датчиков, так как газ или вода не всегда могут попасть в такое оптоволокно. Поэтому ученые ищут альтернативные материалы для создания оптических волокон. Хоть способность стеблей растений проводить свет уже изучали, до сих пор растительный материал не рассматривали в качестве подходящего кандидата для этих целей.

Ханнес Орелма (Hannes Orelma) с коллегами из технического исследовательского центра Финляндии VTT создали оптическое волокно из восстановленной целлюлозы в качестве основы с высоким показателем преломления, покрытой ацетатом целлюлозы с низким показателем, и проверили его способность проводить свет для детектирования изменения влажности.

Схематическое изображение создания волокна и изучение его оптических свойтств

Hannes Orelma et al., / Cellulose, 2019

Волокна восстановленной целлюлозы получали мокрым способом: раствор целлюлозы в ацетате 1-этил-З-метилимидазолия раскручивался, проходил через маленькое (диаметром 0,41 микрона) отверстие и застывал, попадая в воду. Затем волокно термомеханически покрыли ацетатом целлюлозы, присоединили к источнику света и изучали его оптические свойства на воздухе и в воде с помощью спектроскопии видимой и ультрафиолетовой областей спектра.

Предел прочности полученного волокна при растяжении достигал 120 мегапаскалей. Оптоволокно проводило свет в диапазоне длин волн от 500 до 1400 нанометров, в ультрафиолетовой области он полностью поглощался. Затухание света длиной волны 1300 нанометров на воздухе составило 6,3 децибел, а в воде увеличилось до 30 децибел и зависело от длины волокна.

Эти значения намного превышают показатели затухания оптоволокна для телекоммуникации, которые достигают сотых долей децибел на километр, поэтому оптоволокно из целлюлозы не подойдет для этих целей. По словам авторов, целлюлозное оптическое волокно может найти применение в создании датчиков, для которых важна гибкость и термическая устойчивость материала, из которого он сделан.

Целлюлоза нашла применения и в других областях. Около года назад ученые создали ткань на основе волокон целлюлозы, способную адаптироваться к повышению температуры тела. Сингапурские ученые нашли способ создания легких и прочных изделий из целлюлозы размерами до одного метра с помощью 3D-печати чернилами на ее основе. А разработанная американскими учеными пена из наноцеллюлозы оказалась отличным материалом для теплоизоляции.

Алина Кротова

что это такое? – Коммерсантъ Нижний Новгород

Как обеспечить доступ в интернет в самых отдаленных уголках планеты? Илон Маск отправляет в космос 4425 спутников, Google хочет использовать для передачи сигнала воздушные шары, а в Facebook считают, что с этой задачей справятся дроны-беспилотники. Пока компании-гиганты соревнуются в покорении планеты, главным проводником в мир скоростного интернета в мегаполисах остается оптоволокно. О том, из чего состоит оптоволоконный кабель, почему пластик проигрывает стеклу и как оптика помогает следить за дельфинами и нефтью, мы поговорили с экспертом Дом.ru, руководителем службы эксплуатации сети Николаем Джулаем.

Половина абонентов «Дом.ru» имеет дома три и более устройства, а каждый пользователь в среднем потребляет в месяц 50 Гб на скорости до 100 мб/с. Они смотрят видео в HD, играют в «танки», ведут онлайн-трансляции и выходят в сеть с разных гаджетов. Обеспечивать людей интернетом на максимальной скорости позволяют оптоволоконные кабели. Первые оптические интернет-сети в России начала строить компания «ЭР-Телеком» ещё в начале 2000-х. Благодаря этой технологии мы стали самым быстрым интернет-провайдером страны по версии Speedtest в 2017 году.

Как устроен оптоволоконный кабель

Оптоволокно — это тонкие нити из кварцевого стекла, в которых информация передаётся с помощью света. Толщина каждой нити составляет всего 125 микрон, это чуть больше человеческого волоса. В кабеле находится до 96 таких нитей, каждая из которых «плавает» в жидкости — гидрофобном геле. Чтобы обеспечить сохранность, их покрывают полиэтиленовой и пластиковой оболочкой, стальной проволокой или металлической броней.

Оптику закапывают в землю, прокладывают в канализации и даже на дне моря. Кабель, который используется под землей или водой, способен выдержать нагрузку до 8 тонн. Для сравнения, слон весит 5-6 тонн. Стекло, из которого сделана оптика, не проводит электрический ток. Даже если рядом с кабелем ударит молния, сигнал не прервется и скорость интернета не упадет. При этом такая сеть не производит никакого излучения и безопасна для человека.

Тем не менее, оптика уязвима. Её могут повредить частые изгибы, из-за которых образуются трещины. При их появлении свет вырывается наружу и происходит разрыв интернет-соединения.

Ремонт с хирургической точностью

В июне прошлого года по Омску прошел смерч. Ветер срывал крыши домов, валил деревья, обрывал линии электропередач. Пострадали и оптоволоконные сети — появились провисы и обрывы кабелей.

— Аварии устраняют бригады техников, работа которых напоминает хирургическую. У них есть свои скальпели, держатели, кусачки и обезжиривающие составы — все, чтобы добраться до тонких нитей оптоволокна через оборванные защитные оболочки, — рассказывает Николай Джулай. — Кабель сваривают как металлический прут, нагревая до 2000°C. Кварц начинает течь, а на месте разорванного участка образуется небольшой шов.

Чаще всего причиной повреждений становится вандализм: ввернутый в кабель саморез, забитые гвозди или обычная иголка. Чтобы обнаружить проблемное место, используется специальное оборудование — рефлектометр. По оптоволокну «стреляют» из лазера. Световой поток летит по стеклянным нитям и в том месте, где есть повреждение, отражается и возвращается обратно. Так техники определяют место неполадки с точностью до 5 метров.

Дельфины и нефть: где еще применяют оптоволокно

Оптоволоконные технологии используют не только в интернет-коммуникациях. Одно из ключевых предназначений оптики — акустические наблюдения. Например, кабели прокладывают вдоль нефте— и газопроводов. Так специалисты улавливают звуковые вибрации, появление которых говорит о вероятности аварии или несанкционированного вмешательства в работу нефтепровода.

Биологи работают с оптоволокном, чтобы исследовать поведение дельфинов, китов и касаток. Датчики выступают в качестве сонаров и улавливают звуковые сигналы, с помощью которых общаются животные. В медицине «оптику» используют как источник света. Тонкость и гибкость кабеля помогает видеть, что происходит внутри человеческого организма и корректировать лечение.

— В будущем можно ожидать прорыва в развитии оптики, — считает Николай Джулай. — Многие компании уже сейчас пытаются удешевить производство оптоволокна, используя пластик и полимерные материалы для изготовления нитей. Но пока разработки проигрывают сетям из стекла, у них ниже скоростные показатели и отражающая способность внутри кабеля. Ближайшие два десятилетия оптические сети в городах останутся главным инструментом для доступа к скоростному интернету.

_{АО «ЭР-Телеком Холдинг» — один из ведущих операторов связи в России, работает с 2001 года. Услуги для частных пользователей предоставляются под брендом «Дом.ru», для корпоративных клиентов — под брендом «Дом.ru Бизнес». Поставщик услуг: широкополосный доступ (ШПД) в интернет, цифровое ТВ, телефонная связь, а также видеонаблюдение и Wi-Fi (для корпоративных клиентов). Услуги предоставляются на базе собственных телекоммуникационных сетей, построенных с нуля и по единым стандартам по технологии «оптика до здания». По собственным оценкам, на долю компании приходится 11% российского рынка ШПД и 12% рынка платного ТВ, по количеству обслуживаемых клиентов занимает 2-е место среди интернет-провайдеров и среди операторов кабельного ТВ России. Лауреат многих национальных премий, включая премию «Большая цифра», «ТехУспех» (2016 год).}

Оптическое волокно — Блог веб-программиста

Подробности: марта 09, 2019; Просмотров: 2894

Оптоволоконный кабель состоит из невероятно тонких нитей из стекла или пластика, известных как оптические волокна; один кабель может иметь всего две жилы или несколько сотен. Каждая прядь имеет толщину менее чем на одну десятую толщины человеческого волоса и может выдержать примерно 25 000 телефонных звонков, поэтому весь оптоволоконный кабель может легко переносить несколько миллионов вызовов.

Что такое оптическое волокно?
Мы привыкли к тому, что информация путешествует по-разному. Когда мы говорим по стационарному телефону, проводной кабель передает звуки нашего голоса в розетку на стене, где другой кабель доставляет его на местную телефонную станцию. Мобильные телефоны работают по-другому: они отправляют и получают информацию, используя невидимые радиоволны — технологию, называемую беспроводной, потому что она не использует кабели. Оптическое волокно работает третьим способом. Оно передает информацию, закодированную в луче света по стеклянной или пластиковой трубе. Первоначально оно был разработано для эндоскопов в 1950-х годах, чтобы помочь врачам заглянуть внутрь человеческого тела без необходимости вскрывать его. В 1960-х годах инженеры нашли способ использовать ту же технологию для передачи телефонных звонков со скоростью света (обычно это 300 000 км в секунду в вакууме, но при использовании оптоволоконного кабеля эта скорость снижается примерно до двух третей).

Технология оптоволокна
Оптоволоконный кабель состоит из невероятно тонких нитей из стекла или пластика, известных как оптические волокна; один кабель может иметь всего две жилы или несколько сотен. Каждая прядь имеет толщину менее чем на одну десятую толщины человеческого волоса и может выдержать примерно 25 000 телефонных звонков, поэтому весь оптоволоконный кабель может легко переносить несколько миллионов вызовов.
Волоконно-оптические кабели передают информацию между двумя точками с использованием полностью оптической (на основе света) технологии. Предположим, вы хотите отправить информацию со своего компьютера в дом друга по улице, используя волоконную оптику. Вы можете подключить свой компьютер к лазеру, который преобразует электрическую информацию от компьютера в серию световых импульсов. Тогда вы будете стрелять лазером по оптоволоконному кабелю. Проехав по кабелю, лучи света появятся на другом конце. Вашему другу понадобится фотоэлемент (детектор света), чтобы превратить импульсы света в электрическую информацию, которую может понять его компьютер. Таким образом, весь аппарат будет похож на действительно аккуратную, высокотехнологичную версию телефона, который вы можете сделать из двух банок и длинного шнура!

Как работает оптоволокно
Свет распространяется по оптоволоконному кабелю, многократно отражаясь от стен. Каждый крошечный фотон (частица света) отскакивает от стенок, как бобслей, спускаясь по ледяной трассе. Теперь вы можете ожидать, что луч света, идущий в прозрачной стеклянной трубе, просто просочится через края. Но если свет попадает на стекло под очень небольшим углом (менее 42 градусов), он снова отражается, как будто бы стекло было зеркалом. Это явление называется полным внутренним отражением. Это одна из вещей, которая сохраняет свет внутри трубы.
Другая вещь, которая сохраняет свет в трубе — это структура кабеля, которая состоит из двух отдельных частей. Основная часть кабеля — посередине — называется сердечником, и именно через него проходит свет. Вокруг сердечника находится еще один слой стекла, который называется оболочкой. Работа облицовки заключается в том, чтобы поддерживать световые сигналы внутри ядра. Это работает, потому что он сделан из стекла другого типа (техническим языком: оболочка имеет более низкий показатель преломления).

Типы волоконно-оптических кабелей
Оптические волокна передают световые сигналы по так называемым модам. Это звучит технически, но это просто означает разные способы передвижения: мод — это просто путь, по которому луч света проходит по волокну. Один из режимов — идти прямо по середине волокна. Другим является отскок вниз под небольшим углом. Другие режимы включают в себя отскакивание под другими углами, более или менее крутыми.
Самый простой тип оптического волокна называется одномодовым. Он имеет очень тонкое ядро диаметром около 5-10 микрон (миллионных долей метра). В одномодовом волокне все сигналы распространяются прямо по центру, не отражаясь от краев (желтая линия на диаграмме). Кабельное телевидение, Интернет и телефонные сигналы, как правило, передаются по одномодовым волокнам, объединенным в огромный пакет. Такие кабели могут передавать информацию на расстояние более 100 км.
Другой тип волоконно-оптического кабеля называется многомодовым. Каждое оптическое волокно в многомодовом кабеле примерно в 10 раз больше, чем в одномодовом кабеле. Это означает, что световые лучи могут проходить через ядро, следуя различным путям (желтые, оранжевые, синие и голубые линии), другими словами, в нескольких различных режимах. Многорежимные кабели могут передавать информацию только на относительно короткие расстояния и используются (среди прочего) для объединения компьютерных сетей.
Еще более толстые волокна используются в медицинском инструменте, называемом гастроскоп (тип эндоскопа), который врачи помещают кому-то в горло для выявления болезней в желудке. Гастроскоп — это толстый волоконно-оптический кабель, состоящий из множества оптических волокон. На верхнем торце гастроскопа есть окуляр и лампа. Лампа направляет свет на одну часть кабеля в желудок пациента. Когда свет достигает желудка, он отражается от стенок желудка в линзу на дне кабеля. Затем он перемещается обратно вверх по другой части кабеля в окуляр доктора. Другие типы эндоскопов работают одинаково и могут использоваться для осмотра различных частей тела. Существует также промышленный вариант инструмента, называемый фиброскопом, который можно использовать для проверки таких вещей, как недоступные части машин в самолетных двигателях.

Попробуйте этот оптоволоконный эксперимент!
Этот маленький эксперимент представляет собой современное воссоздание знаменитой научной демонстрации, проведенной ирландским физиком Джоном Тиндалом в 1870 году.
Лучше всего делать это в затемненной ванной или на кухне у раковины или умывальника. Вам понадобится прозрачная пластиковая бутылка, самый яркий фонарик, который вы можете найти, немного алюминиевой фольги и липкая лента.
Возьмите пластиковую бутылку и плотно оберните алюминиевую фольгу по бокам, оставив верх и низ бутылки непокрытым. Закрепите фольгу липкой лентой.

Наполните бутылку водой.

Включите фонарик и прижмите его к основанию бутылки, чтобы свет загорелся в воде. Лучше всего работать, если плотно прижать фонарик к бутылке. Чтобы попасть в бутылку, нужно как можно больше света, поэтому используйте самый яркий фонарик, какой только сможете найти.

Стоя у раковины, наклоните бутылку, чтобы вода начала выливаться. Держите фонарик плотно прижатым к бутылке. Если комната затемнена, вы должны увидеть, как струйка воды слегка подсвечивается. Обратите внимание, как вода несет свет, когда луч света изгибается по ходу движения! Если вы не видите света в струе воды, используйте более яркий фонарик.

Использование волоконной оптики
Стрельба светом в трубу кажется изящным научным трюком для вечеринки, и вы не могли бы подумать, что будет много практических применений для чего-то подобного. Но так же, как электричество может питать многие типы машин, лучи света могут нести много типов информации, поэтому они могут помочь нам разными способами. Мы не замечаем, насколько обычными стали оптоволоконные кабели, потому что лазерные сигналы, которые они несут, мерцают далеко под нашими ногами, глубоко под офисными этажами и городскими улицами. Технологии, которые его используют — компьютерные сети, радиовещание, медицинское сканирование и военное оборудование — делают это совершенно незаметно.

Компьютерные сети
Волоконно-оптические кабели в настоящее время являются основным способом передачи информации на большие расстояния, поскольку они имеют три очень больших преимущества по сравнению с медными кабелями старого стиля:
Меньшее затухание (потеря сигнала): Информация передается примерно в 10 раз дальше в отличии от медных проводов, прежде чем она будет нуждаться в усилении, что делает оптоволоконные сети проще и дешевле в эксплуатации и обслуживании.

Отсутствие помех: в отличие от медных кабелей, между оптическими волокнами нет перекрестных помех (электромагнитных помех), поэтому они передают информацию более надежно и с лучшим качеством сигнала.

Более высокая пропускная способность. Как мы уже видели, оптоволоконные кабели могут передавать гораздо больше данных, чем медные кабели того же диаметра.

Вы читаете эти слова сейчас благодаря Интернету. Вы, вероятно, случайно наткнулись на эту страницу с помощью поисковой системы, такой как Яндекс или Google, которая управляет всемирной сетью гигантских центров обработки данных, соединенных оптоволоконными кабелями большой емкости (и теперь пытается внедрить быстрые оптоволоконные соединения для остальных из нас). Перейдя по ссылке поисковой системы, вы загрузили эту веб-страницу с веб-сервера. Действительно, оптоволоконные кабели выполняют почти всю работу каждый раз, когда вы выходите в интернет. При использовании большинства высокоскоростных широкополосных соединений только последняя часть информационного пути (так называемая «последняя миля» от оптоволоконного шкафа на вашей улице до вашего дома или квартиры) связана со старомодными проводами. И даже эту часть можно заменить на оптоволокно используя оптические патч-корды, почитать про которые вы можете тут. Если вы представляете Интернет как глобальную паутину, нити, удерживающие его вместе, представляют собой волоконно-оптические кабели; по некоторым оценкам, оптоволоконные кабели покрывают более 99 процентов общего пробега Интернета и переносят более 99 процентов всего трафика международной связи.

Кто изобрел волоконную оптику?
1840-е годы: швейцарский физик Даниэль Колладон (1802–1893) обнаружил, что может светить светом по водопроводу. Вода несла свет внутренним отражением.

1870: ирландский физик по имени Джон Тиндалл (1820–1893) продемонстрировал внутреннее отражение в лондонском Королевском обществе. Он пролил свет на кувшин с водой. Когда он вылил немного воды из кувшина, свет изогнулся вокруг пути воды. Эта идея «изгиба света» именно то, что происходит в волоконной оптике.

1930-е годы: Генрих Ламм и Вальтер Герлах, два немецких студента, пытались использовать световые трубки для создания гастроскопа.

1950-е годы: в Лондоне, в Англии, индийскому физику Нариндеру Капани (1927–1929 гг.) И британскому физику Гарольду Хопкинсу (1918–1994 гг.) Удалось послать простую картину по световой трубе, изготовленной из тысяч стеклянных волокон. После публикации многих научных работ, Капаны заработал репутацию «отца волоконной оптики».

1957 год. Три американских ученых из Мичиганского университета, Лоуренс Кертисс, Бэзил Хиршовиц и Уилбур Петерс, успешно использовали волоконно-оптическую технологию для создания первого в мире гастроскопа.

1960-е годы: американский физик из Китая Чарльз Као (1933–2018 гг.) И его коллега Джордж Хокхэм осознали, что нечистое стекло бесполезно для волоконной оптики большой дальности. Као предположил, что оптоволоконный кабель, изготовленный из очень чистого стекла, сможет передавать телефонные сигналы на гораздо большие расстояния и был удостоен Нобелевской премии по физике 2009 года за это новаторское открытие.

1960-е годы: исследователи из компании Corning Glass изготовили первый оптоволоконный кабель, способный передавать телефонные сигналы.

~ 1970: Дональд Кек и его коллеги из Corning нашли способы посылать сигналы намного дальше (с меньшими потерями), побуждая к разработке первых оптических волокон с низкими потерями.

1977: Первый волоконно-оптический телефонный кабель был проложен между Лонг-Бич и Артезией, штат Калифорния.

1988: Первый трансатлантический волоконно-оптический телефонный кабель, TAT8, был проложен между Соединенными Штатами, Францией и Великобританией.

2018: По данным TeleGeography, в настоящее время существует около 450 волоконно-оптических подводных кабелей (несущих связь под океанами мира), общая протяженность которых составляет 1,2 миллиона километров.

Читайте также

возможные проблемы и способы их решения
Главная

Соединение оптоволокна: возможные проблемы и способы их решения

Оптоволоконные линии связи являются основой современных коммуникаций и широко используются, как на объектах критической инфраструктуры, так и в обычных локальных вычислительных сетях. Постоянно возникает необходимость подключения или соединения двух оптических кабелей. Это кропотливая работа, требующая опыта и строгого соблюдения процедур. Ошибки на определенном этапе соединения оптоволокна приводят к подавляющему большинству неисправностей в линиях оптической передачи данных.
Микроскопическая причина больших проблем
Статистические исследования из разных источников показывают, что около 85% локальных неисправностей оптоволоконных кабелей связаны с тем, что при соединении оптоволокно не было качественно очищено. Частицы мусора, царапины, сколы и полости приводят к изменению показателя преломления, обратному рассеянию или «утечке» фотонов в воздух. Это три самые распространенные причины, вызывающие ухудшение качества сигнала. Всего лишь микронная частица мусора приводит к потере 1% света, или 0,05 Дб. Крохотное пятнышко в 10 микрон способно полностью блокировать сердцевину оптоволоконной нити.

Поврежденное, чистое, грязное и восстановленное оптоволокно
Вне зависимости от того, производится соединение коннектором, сваркой, склеиванием или механическим способом, необходимо ответственно подходить к очистке оптоволокна. Нужно не только следовать процедурам, описанным в руководствах, но и учесть ряд неочевидных факторов.
Эксперты одного из ведущих мировых производителей инструментов Hobbes считают, что необходимо всегда проверять чистоту волоконно-оптических соединений. Они подготовили несколько рекомендаций для специалистов, работающих с оптическим кабелем.
Подготовка к соединению оптоволокна
На первый взгляд кажется, что перед соединением оптоволокна необходимо всегда проводить очистку волокна и каждого коннектора. Это является самым распространенным заблуждением. Качественные коннекторы имеют идеально чистую поверхность, и лишняя чистка, наоборот, повышает вероятность того, что они будут загрязнены.
Поэтому важно помнить, что чистоту оптоволокна необходимо всегда проверять, но не всегда нужно проводить очистку. Кроме того, оптические контакты имеют закругленную форму, которая помогает вытолкнуть крупные частицы. Они вряд ли останутся в центре соединения, а по краям будут задерживать лишь незначительную часть света.

Соединение слева чистое, справа — загрязненное водой, отпечатками пальцев и пылью
В центральных участках оптоволокна загрязнение недопустимо. Есть несколько зон, у которых разные требования к степени чистоты.

Схематическое изображение среза оптоволокна
В зоне А не должно быть никаких царапин и выемок — эта зона требует особо тщательной проверки. В зонах В и С допустимы небольшие царапины и каверны, но грязи быть не должно. В зоне D незначительное загрязнение не приведет к неисправности соединения, но проверять ее все равно необходимо, так как это зона напряжения в месте соединения.
Таким образом, несмотря на проверку оптоволокна интерферометром на производстве, все равно перед соединением оптоволокна необходимо проводить визуальный осмотр непосредственно на месте установки и при необходимости чистить оптоволокно. Для этого применяются специальные инструменты и наборы.
Контроль чистоты поверхности в оптическом кабеле
Одним из наиболее удобных и надежных инструментов для осмотра торца волокна или коннекторов — это специальные микроскопы, которые позволяют осмотреть срез оптоволокна и выявить проблему. Современные видеомикроскопы, такие как Greenlee GVIS300C-PM-02-V, имеют функцию автоматического анализа и могут выполнять несколько задач, например, измерять мощность и затухание сигнала, выявлять повреждения оптоволокна, анализировать качество оптических соединений. Собранные сведения можно немедленно отправить в базу данных через Wi-Fi.

Прибор Greenlee GVIS300C-PM-02-V и примеры визуализации проблем на оптоволоконных коннекторах
Для быстрой оценки чистоты оптоволокна есть более простые узкофункциональные ручные микроскопы, например Fluke Networks FiberViewer с увеличением 200 или 400 крат.

Микроскоп для контроля чистоты коннектора Fluke Networks FiberViewer FT120 (200x)
Приборы для проверки оптоволокна являются частью качественных наборов для монтажа и обслуживания оптоволоконных сетей. Необходимый набор выбирается в зависимости от сложности решаемых задач, но преимущество наборов в любом случае — это наличие приспособлений для чистки и исправления дефектов. Набор позволяет выявить и сразу решить проблему.

Инструменты для монтажа и обслуживания волоконно-оптического кабеля. Слева — набор Jensen GoKit Deluxe с микроскопом 100x. Справа — полный профессиональный набор SK-PON-KIT с видеомикроскопом и сварочным аппаратом для оптоволокна
Очистка оптических компонентов
Все поставщики качественных оптических компонентов и систем предоставляют соответствующие инструкции по чистке своих изделий. Эти рекомендации являются оптимальными, поскольку учитывают свойства материалов и конструктивные особенности.
В большинстве наборов для монтажа волоконно-оптических кабелей, соединителей и коннекторов есть приспособления и материалы для чистки.
Существует два основных компонента для качественной очистки: специальные салфетки и прочие материалы для протирания, а также специальные растворы для удаления загрязнений.
Раствор смывает пятна и микрочастицы, при этом он не оставляет пятен после высыхания и играет роль смазки, предотвращая появление царапин при чистке салфетками. Следует иметь в виду, что в случае сильного загрязнения очистку следует повторить.
Чистота — залог надежности
Качественно выполненная процедура очистки значительно повышает надежность работы оптоволоконных сетей. Использование эффективных приборов для визуализации и приспособлений для очистки может окупиться мгновенно — за счет первого же предотвращенного незапланированного простоя дорогостоящего оборудования.

Смотрите также:
Одномодовое и многомодовое оптическое волокно – в чем разница – ErgoZoom
Такой материал, как оптоволокно, уже давно перестал быть диковинкой. Его можно встретить и в офисе, и в квартире. Современные сетевые технологии посредством волоконно-оптических линий обеспечивают стабильно высокие показатели скорости передачи данных. Этот факт и стал причиной того, что сейчас постоянно ведутся работы как по монтажу новых оптических кабелей, так и по замене ими кабелей медных (технология DSL считается морально устаревшей).
В этой статье мы подробно рассмотрим особенности оптоволоконных линий и обсудим разницу между одно- и многомодовыми оптическими кабелями.
Понятие «мода»

Под модами понимают типы электромагнитных колебаний, которые распространяются внутри оптоволокна. Для каждой моды характерны свои показатели скорости:
Фазовая – скорость перемещения самой фазы волны.

Групповая – скорость переноса энергии.

Если рассматривать скорости в оптоволоконном кабеле в сравнении с электромагнитными волнами, где групповая и фазовые скорости равны скорости света, то следует отметить, что эти скорости разнятся и зависят от таких факторов:
Частота волновых колебаний.

Диаметр оптоволокна.

Материал кабеля.

Следовательно, именно эти свойства кабеля являются определяющими при формировании модовой дисперсии (рассеивания).

Виды оптических волокон

Основываясь на определении моды, оптоволокно делят на такие виды:
SingleMode MM – одномодовое, которое пропускает лишь 1 сигнал.

MultiMode MM – многомодовое, которое дает возможность подавать сразу несколько сигналов.

Сравнивая эти два вида, можно сказать, что многомодовое оптоволокно имеет ощутимый недостаток – высокий показатель модовой дисперсии. В таком кабеле скорость передачи данных – 2,5 Гб/с, а диаметр сердечника более 50мкм. Именно такие размеры делают возможной подачу нескольких мод в одно волокно. Однако при этом возрастает вероятность фактора затухания сигнала за счет отражения света от сердечника (внешней поверхности). Следовательно, применение подобного кабеля для качественной передачи данных на дальние расстояния возможно лишь при увеличении количества ретрансляторов, что значительно удорожает весь проект.
В одномодовом кабеле диаметр сердечника не превышает 10 мкм. Здесь вероятность дисперсии существенно меньше, а это делает возможным передачу сигнала со скоростью 10 Гб/с на очень большие расстояния. Однако кабель одномодовый и коммутирующее оборудование для его обустройства стоят дороже и требуют проведения особо качественной сварки (в местах сварных стыков).

Области применения оптоволокна разных типов

Учитывая специфику и особенности каждого из типов оптоволокна, целесообразным считается такое их применение:
Волоконно-оптические линии связи с одномодовыми волокнами используют с целью подключения удаленных объектов. К примеру, для обустройства видеонаблюдения на расстоянии 1 км и более (в пределах города, района или магистрали).

Линии с многомодовыми волокнами применяются для обустройства локально-вычислительных сетей (ЛВС), а также СКС (структурированных кабельных сетей) малого размера (до 0,5 км), которые располагаются в рамках здания и прилегающих к нему объектов.

Блог
: Как делают оптоволокно
Многие люди спрашивают, как делают оптоволокно. Нельзя просто использовать «обычное» стекло. Если бы вы сделали оптическое волокно из обычного оконного стекла, свету, который вы через него светите, было бы трудно пройти более нескольких километров, не говоря уже о расстояниях, необходимых для передачи на большие расстояния. Это потому, что обычное стекло содержит искажения, обесцвечивание и другие загрязнения, которые быстро поглощают, отражают или иным образом рассеивают свет задолго до того, как оно сможет пройти какое-либо большое расстояние.
Ознакомьтесь с преимуществами процесса Corning от компании Corning
Напротив, поскольку оптическое волокно на самом деле сделано из очень чистого стекла, свет проходит большие расстояния, в значительной степени беспрепятственно из-за примесей и искажений.
Волоконно-оптический кабель — свет Как это работает
Для эффективной передачи света оптоволоконный кабель должен содержать стекло высшей степени чистоты. Процесс изготовления стекла с таким уровнем чистоты очень сложен и требует тщательного контроля материалов и процессов.Тем не менее, основная концепция проста. По сути, оптическое волокно изготавливается путем вытягивания расплавленного волокна из нагретой стеклянной заготовки или «заготовки». Ниже приводится более подробное объяснение трех основных этапов изготовления оптического волокна.
Шаг № 2
Вытяжка оптического волокна из преформы На этом шаге готовая стеклянная преформа устанавливается наверху башни, которая поддерживает различные устройства, используемые в процессе вытяжки волокна.
Процесс начинается с опускания одного конца преформы в поточную печь, которая производит тепло в диапазоне от 3400 до 4000 градусов по Фаренгейту.Когда нижний конец преформы начинает плавиться, он образует расплавленный шарик, который под действием силы тяжести тянется вниз. За шаром тянется тонкая полоска стекла, которая быстро остывает и затвердевает.
Оператор оборудования продевает эту стеклянную нить через остальные устройства на башне, в том числе несколько аппликаторов буферного покрытия и ультрафиолетовые печи для отверждения. Наконец, оператор подключает волокно к тракторному механизму.
Устройство трактора вытягивает стеклянную нить из преформы со скоростью от 33 до 66 футов в секунду.Фактическая скорость, с которой трактор тянет нить, зависит от информации обратной связи, которую устройство получает от лазерного микрометра, который постоянно измеряет диаметр волокна.
В конце цикла готовое волокно наматывается на катушку.
Step # 3
Тестирование волоконной оптики
Готовое оптическое волокно должно пройти ряд тестов для определения качества готового продукта. Ниже приведены некоторые из использованных оценок:
• Профиль показателя преломления
• Проверка геометрии волокна, включая сердцевину, оболочку и покрытие
• Предел прочности
• Пропускная способность
• Затухание при различные длины волн
• Хроматическая дисперсия
• Диапазон рабочих температур и влажности
Контроль качества при производстве оптического волокна
На качество и чистоту производимого оптического волокна влияют различные факторы.К ним относятся:
Химический состав — Достижение оптимального соотношения различных химикатов, используемых для создания преформы, важно для достижения чистоты стекла. Эта смесь химикатов также определяет оптические свойства волокна, которое будет изготовлено из преформы, включая коэффициент расширения, показатель преломления и так далее.
Мониторинг газа — Очень важно контролировать состав газа и скорость потока на протяжении всего процесса создания преформы.Также важно, чтобы все клапаны, трубки и трубопроводы, контактирующие с газом, были изготовлены из коррозионно-стойких материалов.
Нагрев и вращение — Полый цилиндр, который используется для создания преформы, необходимо нагревать до нужной температуры и постоянно вращать, чтобы химикаты распределялись равномерно.
Волоконно-оптический кабель
Волоконно-оптический кабель
Волоконно-оптический кабель передает сигнал в виде светового импульса. по прозрачной среде.
Волоконно-оптический кабель состоит из стеклянного или пластикового сердечника, который несет свет в окружении стеклянной облицовки, которая (благодаря своей нижней показатель преломления) отражает «уходящий» свет обратно в сердцевина, в результате чего свет направляется вдоль волокна. Внешняя сторона волокна защищена оболочкой и может быть дополнительно защищен дополнительными слоями обработанной бумаги, ПВХ или металла. Это необходимо для защиты волокна от механической деформации. и попадание воды.

Волоконно-оптический кабель, состоящий из жилы и оболочка с разными показателями преломления в некоторых случаях волокна оптические кабели усилены за счет усиления волокон или внешних защитная упаковка.

Волоконно-оптический кабель, используемый для передачи последовательного потока битов с использованием световых импульсов (когда сигнал может проходить по одному из нескольких путей, это называется «многомодовым», тогда как одиночный продольный путь называется «одномодовым»).
Оптоволоконные кабели используются в локальных сетях, где они обладают определенными преимуществами. В некоторых приложениях они все чаще заменяют медные проводники. благодаря своим уникальным свойствам:
Меньшие потери сигнала на единицу расстояния (в результате расстояния между репитерами)
Более высокая емкость (позволяет работать с более высокими скоростями передачи данных)
Меньший физический размер (позволяет больше волокон в воздуховоде или сундук)
Невосприимчивость к помехам (обеспечивает электрическую изоляцию между локальными и удаленными узлами. Поэтому его можно использовать для подключения зданий, которые потенциально могут работать от разных фаз сети, обеспечивает защиту от ударов молнии и подходит для использования в промышленных условиях с высоким уровнем фонового шума.)
В некоторых приложениях оптоволокно используется для обеспечения очень высокого уровня безопасности, т. Е. Потому, что очень трудно контролировать или касаться кабеля, чтобы наблюдать за переносимыми кадрами.
Оптоволоконный кабель часто рассматривается как вложение, поскольку одна и та же кабельная инфраструктура может поддерживать ряд различных сетевых технологий, при этом возможно значительное увеличение скорости без необходимости обновления установленного кабеля.
См. Также оптоволокно в:
Горри Фэрхерст — Дата: 15.01.20 20
Как производятся оптические волокна? — Как работает волоконная оптика
Теперь, когда мы знаем, как работают волоконно-оптические системы и почему они полезны — как они их делают? Оптические волокна изготовлены из сверхчистого оптического стекла . Мы думаем о стеклянном окне как о прозрачном, но чем толще становится стекло, тем менее прозрачным оно становится из-за примесей в стекле. Однако стекло в оптическом волокне содержит гораздо меньше примесей, чем оконное стекло. Одна компания описывает качество стекла следующим образом: если бы вы были на вершине океана, покрытого стекловолокном с твердой сердцевиной, вы могли бы четко видеть дно.
Изготовление оптических волокон требует следующих шагов:
Изготовление стеклянного цилиндра преформы
Вытягивание волокон из преформы
Тестирование волокон
Изготовление заготовки преформы
Стекло для Преформа изготавливается с помощью процесса, называемого модифицированным химическим осаждением из паровой фазы (MCVD).
В MCVD кислород барботируется через растворы хлорида кремния (SiCl4), хлорида германия (GeCl4) и / или других химикатов. От точной смеси зависят различные физические и оптические свойства (показатель преломления, коэффициент расширения, температура плавления и т. Д.). Затем пары газа направляются внутрь трубы из синтетического диоксида кремния или кварцевой трубы (оболочка) в специальном токарном станке . Когда токарный станок вращается, резак перемещается вверх и вниз по внешней стороне трубы.Сильный жар от горелки вызывает две вещи:
Кремний и германий вступают в реакцию с кислородом, образуя диоксид кремния (SiO2) и диоксид германия (GeO2).
Диоксид кремния и диоксид германия осаждаются на внутренней части трубки и сливаются вместе, образуя стекло.
Токарный станок непрерывно вращается для получения ровного покрытия и однородной заготовки. Чистота стекла поддерживается за счет использования коррозионно-стойкого пластика в системе подачи газа (клапанные блоки, трубы, уплотнения) и за счет точного контроля потока и состава смеси.Процесс изготовления заготовки преформы автоматизирован и занимает несколько часов. После охлаждения заготовки преформы ее проверяют на качество (показатель преломления).
Вытяжка волокон из заготовки преформы
После испытания заготовки преформы ее загружают в башню для вытягивания волокна .
Заготовку опускают в графитовую печь (от 3452 до 3992 градусов по Фаренгейту или от 1900 до 2200 градусов по Цельсию), и наконечник расплавляется до тех пор, пока расплавленный шарик не падает под действием силы тяжести.При падении охлаждается и образует нить.
Оператор продевает прядь через ряд стаканов для нанесения покрытий (буферных покрытий) и печи для отверждения в ультрафиолетовом свете на катушку, управляемую трактором. Механизм трактора медленно вытягивает волокно из нагретой заготовки преформы и точно контролируется с помощью лазерного микрометра для измерения диаметра волокна и передачи информации обратно в механизм трактора. Волокна вытягиваются из заготовки со скоростью от 33 до 66 футов / с (от 10 до 20 м / с), и готовый продукт наматывается на катушку.Катушки нередко содержат оптоволокно длиной более 1,4 мили (2,2 км).
Испытание готового оптического волокна
Готовое оптическое волокно испытывают на следующие характеристики:
Прочность на растяжение — должно выдерживать 100000 фунтов / дюйм ² или более
Профиль показателя преломления — Определите числовую апертуру как а также экран для оптических дефектов
Геометрия волокна — Диаметр сердцевины, размеры оболочки и диаметр покрытия одинаковы
Затухание — Определите степень ухудшения световых сигналов с различной длиной волны на расстоянии
Пропускная способность передачи информации (полоса пропускания) — Количество сигналов, которые могут передаваться за один раз (многомодовые волокна)
Хроматическая дисперсия — Распространение различных длин волн света через сердцевину (важно для полосы пропускания)
Диапазон рабочих температур / влажности
Температура зависимость затухания
Способность к светопроводящий свет под водой — Важно для подводных кабелей
После того, как волокна прошли контроль качества, они продаются телефонным компаниям, компаниям кабельного телевидения и поставщикам сетей.Многие компании в настоящее время заменяют свои старые системы на основе медных проводов новыми системами на основе оптоволокна, чтобы повысить скорость, емкость и четкость.
Волоконная оптика: основы | Волоконная оптика и связь | Справочник по фотонике
Ничто так не изменило мир связи, как разработка и внедрение оптического волокна. В этой статье представлены основные принципы, необходимые для работы с этой технологией.
Инженеры и специалисты по маркетингу, OFS

Оптические волокна изготавливаются из стекла или пластика.Большинство из них имеют диаметр примерно с человеческий волос и могут достигать многих миль в длину. Свет передается по центру волокна от одного конца к другому, и сигнал может быть наложен. Волоконно-оптические системы во многих сферах применения превосходят металлические проводники. Их самое большое преимущество — это пропускная способность. Из-за длины волны света можно передавать сигнал, который содержит значительно больше информации, чем это возможно с помощью металлического проводника — даже коаксиального проводника. К другим преимуществам относятся:
• Электрическая изоляция — для оптоволоконных кабелей не требуется заземление.И передатчик, и приемник изолированы друг от друга и, следовательно, не имеют проблем с контуром заземления. Также нет опасности искры или поражения электрическим током.
• Отсутствие электромагнитных помех — волоконная оптика невосприимчива к электромагнитным помехам (EMI) и сама не излучает излучения, которое могло бы вызвать другие помехи.
• Низкие потери мощности — это позволяет использовать более длинные кабели и использовать меньшее количество усилителей-повторителей.
• Легче и меньше — волокно меньше весит и требует меньше места, чем металлические проводники с эквивалентной пропускной способностью сигнала.
Медная проволока примерно в 13 раз тяжелее. Волокно также проще в установке и требует меньше места в воздуховоде.
Приложения
Некоторые из основных областей применения оптических волокон:
• Связь — Передача голоса, данных и видео является наиболее распространенным применением волоконной оптики, в том числе:
— Телекоммуникации
— Локальные локальные сети (LAN)
— Промышленные системы управления
— Авионические системы
— Военные системы командования, управления и связи
• Зондирование — Волоконная оптика может использоваться для доставки света от удаленного источника к детектору для измерения давления, температуры и т. д. или спектральная информация.Волокно также можно использовать непосредственно в качестве преобразователя для измерения ряда факторов окружающей среды, таких как напряжение, давление, электрическое сопротивление и pH. Изменения окружающей среды влияют на интенсивность, фазу и / или поляризацию света способами, которые могут быть обнаружены на другом конце волокна.
• Подача энергии — оптоволоконные кабели могут обеспечивать исключительно высокий уровень мощности для таких задач, как лазерная резка, сварка, маркировка и сверление.
• Освещение — пучок волокон, собранных вместе с источником света на одном конце, может освещать труднодоступные области — например, внутри человеческого тела, в сочетании с эндоскопом.Также их можно использовать как выставочную вывеску или просто как декоративную подсветку.

Рис. 1. Оптическое волокно состоит из сердечника, оболочки и покрытия .

Конструкция
Оптическое волокно состоит из трех основных концентрических элементов: сердцевины, оболочки и внешнего покрытия (рис. 1).
Сердечник обычно изготавливается из стекла или пластика, хотя иногда используются и другие материалы, в зависимости от желаемого спектра пропускания.
Сердечник — это светопропускающая часть волокна. Оболочка обычно изготавливается из того же материала, что и сердцевина, но с немного меньшим показателем преломления (обычно примерно на 1% ниже). Эта разница показателей преломления вызывает полное внутреннее отражение на границе показателя преломления по длине волокна, так что свет проходит по волокну и не выходит через боковые стенки.

Рис. 2. Луч света, проходящий от одного материала к другому с другим показателем преломления, изгибается или преломляется на границе раздела.

Покрытие обычно включает один или несколько слоев пластикового материала для защитить волокно от физической среды. Иногда металлический к покрытию добавляются оболочки для дополнительной физической защиты.
Оптические волокна обычно характеризуются размером, который определяется как внешний диаметр сердцевины, оболочки и покрытия. Например, 62,5 / 125/250 будет относиться к волокну с диаметром сердцевины 62,5 мкм, оболочкой диаметром 125 мкм и внешним покрытием диаметром 0,25 мм.
Принципы
Оптические материалы характеризуются своим показателем преломления, обозначаемым как n.Показатель преломления материала — это отношение скорости света в вакууме до скорости света в материале. Когда луч света проходит от одного материала к другому с другим показателем преломления, луч изгибается (или преломляется) на границе раздела (рис. 2).
Преломление описывается законом Снеллиуса:

, где n _I и n _R — это показатели преломления материалов, через которые преломляется луч, а I и R — углы падения и преломления луча.Если угол падения больше критического угла для границы раздела (обычно около 82 ° для оптических волокон), свет отражается обратно в падающую среду без потерь за счет процесса, известного как полное внутреннее отражение (рис. 3).
Рис. 3. Полное внутреннее отражение позволяет свету оставаться внутри сердцевины волокна.

Посмотрите видео с определением полного внутреннего отражения.
Режимы
Когда свет направляется вниз по волокну (как микроволны направляются по волноводу), фазовые сдвиги возникают на каждой отражающей границе.Существует конечное дискретное количество путей вниз по оптическому волокну (известных как моды), которые создают конструктивные (синфазные и, следовательно, аддитивные) фазовые сдвиги, усиливающие передачу. Поскольку каждая мода возникает под разным углом к оси волокна по мере прохождения луча по длине, каждая из них проходит разную длину через волокно от входа к выходу. Только одна мода, мода нулевого порядка, проходит по длине волокна без отражений от боковых стенок. Это называется одномодовым волокном.Фактическое количество мод, которые могут распространяться в данном оптическом волокне, определяется длиной волны света, диаметром и показателем преломления сердцевины волокна.
Затухание
Сигналы теряют силу по мере распространения по оптоволокну; это известно как затухание луча. Затухание измеряется в децибелах (дБ) по соотношению:

, где P _в и P _{на выходе} относятся к оптической мощности, входящей и исходящей из волокна.В таблице ниже показаны типичные потери мощности в оптоволокне для нескольких значений затухания в децибелах.
Затухание в оптическом волокне зависит от длины волны. На крайних точках кривой пропускания преобладает многофотонное поглощение. Затухание обычно выражается в дБ / км на определенной длине волны. Типичные значения варьируются от 10 дБ / км для волокон со ступенчатым показателем преломления на длине волны 850 нм до нескольких десятых дБ / км для одномодовых волокон на длине волны 1550 нм.

Существует несколько причин затухания в оптическом волокне:
• Рэлеевское рассеяние — изменения показателя преломления материала сердцевины в микроскопическом масштабе могут вызвать значительное рассеяние в луче, приводящее к значительным потерям оптической мощности.Рэлеевское рассеяние зависит от длины волны и менее важно на более длинных волнах. Это наиболее важный механизм потерь в современных оптических волокнах, на который обычно приходится до 90% любых потерь.
• Абсорбция — современные методы производства позволили снизить абсорбцию, вызванную примесями (в первую очередь, водой в волокне), до очень низкого уровня. В полосе пропускания волокна потери на поглощение незначительны.
• Гибка — методы производства позволяют получать мельчайшие изгибы геометрии волокна.Иногда этих изгибов бывает достаточно, чтобы свет внутри сердечника попадал на границу раздела сердечник / оболочка под углом, меньшим критического, так что свет теряется в материале оболочки. Это также может произойти, когда волокно изгибается с малым радиусом (например, менее нескольких сантиметров). Чувствительность к изгибу обычно выражается в потерях дБ / км для определенного радиуса изгиба и длины волны.

Рис. 4. Числовая апертура зависит от угла, под которым лучи входят в волокно, и от диаметра сердцевины волокна.

Числовая апертура
Числовая апертура (NA), показанная на рисунке 4, является мерой максимального угла, под которым световые лучи будут входить и проходить по волокну. Это представлено следующим уравнением:

Дисперсия
По мере того, как оптические импульсы проходят по длине волокна, они расширяются или удлиняются во времени. Это называется дисперсией. Поскольку импульсы в конечном итоге станут настолько несогласованными, что начнут перекрывать друг друга и искажать данные, дисперсия устанавливает верхний предел возможностей передачи данных по оптоволокну.У такого расширения есть три основные причины:
• Хроматическая дисперсия — волны различной длины распространяются по волокну с разной скоростью. Поскольку типичные источники света обеспечивают мощность в серии или диапазоне длин волн, а не из одной дискретной спектральной линии, импульсы должны распространяться по длине волокна по мере их прохождения. Высокоскоростные лазеры, используемые в связи, имеют очень узкие спектральные выходные характеристики, что значительно снижает влияние хроматической дисперсии.
• Модальная дисперсия — разные моды волокна отражаются под разными углами по мере продвижения вниз по волокну. Поскольку каждый модальный угол создает несколько разную длину пути для луча, моды более высокого порядка достигают выходного конца волокна за модами более низкого порядка.
• Дисперсия волновода — эта незначительная причина дисперсии связана с геометрией волокна и приводит к разным скоростям распространения для каждой из мод.
Пропускная способность
Пропускная способность измеряет пропускную способность оптического волокна по передаче данных и выражается как произведение частоты данных и пройденного расстояния (обычно МГц-км или ГГц-км).Например, оптоволокно с полосой пропускания 400 МГц-км может передавать 400 МГц на расстояние 1 км или может передавать 20 МГц данных на 20 км. Основным ограничением полосы пропускания является уширение импульса, которое возникает из-за модовой и хроматической дисперсии волокна. Ниже приведены типичные значения для различных типов волокна:

Передача энергии
Величина мощности, которую может передать волокно (без повреждения), обычно выражается в терминах максимально допустимой плотности мощности.Плотность мощности — это произведение максимальной выходной мощности лазера и площади лазерного луча. Например, лазерный луч мощностью 15 Вт, сфокусированный на пятно диаметром 150 мкм, дает плотность мощности

Выходную мощность импульсного лазера (обычно указываемую в миллиджоулях энергии за импульс) сначала необходимо преобразовать в мощность за импульс. Например, импульсный лазер, вырабатывающий 50 мДж за импульс длительностью 10 нс, обеспечивает выходную мощность
. Плотность мощности затем может быть рассчитана по размеру пятна.
Для передачи по волокну абсолютного максимального уровня энергии торцы волокна должны быть абсолютно гладкими и отполированными и быть перпендикулярными оси волокна и световому лучу. Кроме того, диаметр пучка не должен превышать примерно половину площади сердечника (или диаметра сердечника). Если луч не сфокусирован должным образом, часть энергии может попасть в оболочку, что быстро может привести к повреждению кварцевых волокон с полимерным покрытием. По этой причине в приложениях с более высокой плотностью мощности лучше использовать волокна из диоксида кремния, плакированные диоксидом кремния.
Типы волокна
Существует три основных типа оптического волокна: одномодовое, многомодовое со ступенчатым индексом и многомодовое ступенчатое. Они характеризуются тем, как свет распространяется по волокну, и зависят как от длины волны света, так и от механической геометрии волокна. Примеры того, как они распространяют свет, показаны на рисунке 5.

Рисунок 5. Режимы передачи волокна.

Одномодовое
В одномодовом волокне передается только основная мода нулевого порядка.Луч света проходит прямо через оптоволокно, не отражаясь от боковых стенок сердцевины и оболочки. Одномодовое волокно характеризуется значением отсечки по длине волны, которое зависит от диаметра сердцевины, числовой апертуры и рабочей длины волны. Ниже длины волны отсечки также могут распространяться моды более высокого порядка, что изменяет характеристики волокна.
Поскольку одномодовое волокно распространяет только основную моду, модальная дисперсия (основная причина перекрытия импульсов) устраняется.Таким образом, ширина полосы у одномодового волокна намного выше, чем у многомодового волокна. Это просто означает, что импульсы могут передаваться намного ближе друг к другу по времени без перекрытия. Из-за этой более высокой пропускной способности одномодовые волокна используются во всех современных системах связи на большие расстояния. Типичный диаметр сердечника составляет от 5 до 10 мкм.
Фактическое количество мод, которые могут распространяться через волокно, зависит от диаметра сердцевины, числовой апертуры и длины волны передаваемого света.Они могут быть объединены в нормированный частотный параметр или число V, ,

, где a — радиус сердцевины, λ — длина волны, а n — индекс сердцевины и оболочки. Условием для одномодовой работы является следующее:
Возможно, более важным и полезным является длина волны отсечки. Это длина волны, ниже которой волокно будет допускать распространение множества мод, и может быть выражено как:
Волокно обычно выбирается с длиной волны отсечки немного ниже желаемой рабочей длины волны.Для лазеров, обычно используемых в качестве источников (с длиной волны излучения от 850 до 1550 нм), диаметр сердцевины одномодового волокна находится в диапазоне от 3 до 10 мкм.
Многомодовый градиентный индекс
Диаметр сердцевины многомодового волокна намного больше, чем у одномодового волокна. В результате также распространяются моды более высокого порядка.
Сердечник в волокне с градиентным коэффициентом преломления имеет показатель преломления, который непрерывно уменьшается в радиальном направлении от центра к границе раздела оболочки.В результате свет распространяется быстрее по краю ядра, чем по центру. В разных режимах движение по криволинейным траекториям практически одинаково. Это значительно снижает модальную дисперсию волокна.
В результате волокна с градиентным показателем преломления имеют ширину полосы, которая значительно больше, чем волокна со ступенчатым показателем преломления, но все же намного меньше, чем у одномодовых волокон. Типичные диаметры сердцевины волокон с градиентным коэффициентом преломления составляют 50, 62,5 и 100 мкм. Основное применение волоконно-оптических кабелей с градуированными показателями — это средства связи средней дальности, такие как локальные сети.
Многомодовый ступенчатый индекс
Сердцевина волокна со ступенчатым показателем преломления имеет однородный показатель преломления вплоть до границы раздела оболочки, где показатель изменяется ступенчато. Поскольку разные моды в волокне со ступенчатым показателем преломления проходят разную длину пути по волокну, расстояния передачи данных должны быть небольшими, чтобы избежать значительных проблем модальной дисперсии.
Доступны световоды со ступенчатым показателем преломления с диаметром сердцевины от 100 до 1500 мкм.Они хорошо подходят для приложений, требующих высокой плотности мощности, например для доставки мощности медицинских и промышленных лазеров.

Волоконная оптика — Dive & Discover
Пока вы читаете эту горячую тему, ваш компьютер, вероятно, подключен к телефонной линии или к провайдеру Интернет-услуг, который использует оптоволоконный кабель для передачи вам информации.
Вы когда-нибудь задумывались, как это работает? Волоконно-оптическая технология была разработана в начале 1970-х годов и быстро заменяет традиционный медный кабель для передачи информации на сотни и тысячи миль.Вместо того, чтобы отправлять данные в форме электронов, волоконно-оптическая технология использует фотоны или свет.
Оптоволоконный кабель состоит из множества тонких прядей стеклянных волокон с покрытием. Каждый из них имеет размер около восьми микрон — это меньше, чем прядь человеческого волоса. Оцифрованная информация «кодируется» или помещается на световые импульсы для передачи. Он движется по стекловолокну со скоростью света — 186 000 миль в секунду. Когда он достигает места назначения, декодер преобразует световую информацию в изображение, аудио звук или письменный материал в понятной нам форме.
Для одного телефонного разговора нужны два медных провода, как в телефонном кабеле. Оптоволоконный кабель несет гораздо больше информации, чем медный кабель. Две нити оптического волокна могут одновременно передавать 24 000 телефонных звонков.
Оптоволоконные кабели пересекают мировые океаны и соединяют вместе многие страны. Если вы находитесь на Маврикии, в Австралии или в Соединенных Штатах, вы, вероятно, просматриваете Dive and Discover в конце крошечных, почти непрерывных нитей стекла, которые простираются от Вудс-Холла, штат Массачусетс, до вас.Чтобы убедиться, что вы получаете всю информацию, волокна сделаны из сверхчистого стекла, поэтому световые импульсы не искажаются и не ослабляются.
Существует два типа оптоволоконных кабелей, которые позволяют свету перемещаться по нему по-разному. Сегодня мы используем «одномодовое» волокно, которое позволяет свету проходить только по одному оптическому пути. Это позволяет передавать гораздо больше информации на гораздо большие расстояния.
На борту RV Knorr, мы используем оптоволоконный кабель для подключения различных лабораторий к бортовой компьютерной сети.Но мы также используем оптоволоконный кабель для подключения корабля к ROV Jason, когда он находится под водой. Используемый нами оптоволоконный кабель имеет три стеклянных нити для отправки команд Джейсону, а также для получения данных и изображений, отправляемых с морского дна обратно на корабль. Медные провода, передающие энергию Джейсону, окружают три стеклянные нити.
Jason имеет два оптоволоконных кабеля. Главный кабель идет от корабля к Джейсону и имеет стальную броню снаружи. Это дает ему более 20 тонн прочности. Другой кабель — желтый шнур, идущий от Медеи к Ясону.Вместо стали он армирован материалом под названием Spectra. Этот материал прочный, но легкий, поэтому Джейсон может легко передвигаться, не таща тяжелый трос по воде.
Подводные оптоволоконные кабели используются для подключения приборов на морском дне к береговым лабораториям. Ученые теперь могут отправлять команды своим приборам и непрерывно собирать данные со своего офисного компьютера.
волоконная оптика | Определение, изобретатели и факты
Понаблюдайте за лабораторным производством оптических волокон для использования в телекоммуникациях
Узнайте, как оптические волокна создаются из куска кварцевого стекла, в этом видео.
Encyclopædia Britannica, Inc. См. Все видео для этой статьи
Волоконная оптика , также обозначается как волоконная оптика , наука о передаче данных, голоса и изображений путем прохождения света через тонкие прозрачные волокна. В телекоммуникациях волоконно-оптическая технология фактически заменила медный провод в междугородных телефонных линиях и используется для соединения компьютеров в локальных сетях. Волоконная оптика также является основой фиброскопов, используемых при обследовании внутренних частей тела (эндоскопия) или обследовании внутренней части производимых конструкционных изделий.
Британская викторина
Викторина «Все о физике»
Кто был первым ученым, проведшим эксперимент по управляемой цепной ядерной реакции? Какая единица измерения для циклов в секунду? Проверьте свою физическую хватку с помощью этой викторины.
Основная среда волоконной оптики — это волокно толщиной с волос, которое иногда делают из пластика, но чаще всего из стекла.Типичное стеклянное оптическое волокно имеет диаметр 125 микрометров (мкм) или 0,125 мм (0,005 дюйма). Фактически это диаметр оболочки или внешнего отражающего слоя. Сердечник или внутренний передающий цилиндр может иметь диаметр всего 10 мкм. Благодаря процессу, известному как полное внутреннее отражение, световые лучи, попадающие в волокно, могут распространяться внутри сердцевины на большие расстояния с очень небольшим затуханием или уменьшением интенсивности. Степень ослабления на расстоянии варьируется в зависимости от длины волны света и состава волокна.
оптическое волокно
Световой луч, проходящий через оптическое волокно.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Когда в начале 1950-х годов были представлены стеклянные волокна конструкции сердцевина / оболочка, присутствие примесей ограничило их использование короткими длинами, достаточными для эндоскопии. В 1966 году инженеры-электрики Чарльз Као и Джордж Хокхэм, работавшие в Англии, предложили использовать волокна для телекоммуникаций, и в течение двух десятилетий были произведены волокна из кварцевого стекла с достаточной чистотой, чтобы инфракрасные световые сигналы могли проходить через них на 100 км (60 миль) или больше без повторителей.В 2009 году Као был удостоен Нобелевской премии по физике за свои работы. Пластиковые волокна, обычно сделанные из полиметилметакрилата, полистирола или поликарбоната, дешевле в производстве и более гибкие, чем стеклянные волокна, но их большее ослабление света ограничивает их использование гораздо более короткими звеньями в зданиях или автомобилях.
Волокна толщиной с волос, используемые в волоконной оптике.
© Kitch Bain / Shutterstock.com
Оптическая связь обычно осуществляется с помощью инфракрасного света в диапазоне длин волн 0.8–0,9 мкм или 1,3–1,6 мкм — длины волн, которые эффективно генерируются светоизлучающими диодами или полупроводниковыми лазерами и которые имеют наименьшее затухание в стеклянных волокнах. Осмотр фиброскопом в эндоскопии или в промышленности проводится в видимом диапазоне длин волн, при этом один пучок волокон используется для освещения исследуемой области светом, а другой пучок служит удлиненной линзой для передачи изображения в человеческий глаз или видеокамеру.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас
Что такое волоконная оптика (оптическое волокно) и как она работает?
Волоконная оптика, или оптическое волокно, относится к среде и технологии, связанной с передачей информации в виде световых импульсов по стеклянной или пластиковой нити или волокна. Волоконная оптика используется для высокопроизводительных сетей передачи данных на большие расстояния.
Волоконная оптика также широко используется в телекоммуникационных услугах, таких как Интернет, телевидение и телефон. Например, Verizon и Google используют оптоволокно в своих сервисах Verizon FIOS и Google Fiber соответственно, обеспечивая пользователям гигабитную скорость интернета.
Используются оптоволоконные кабели
, поскольку они обладают рядом преимуществ по сравнению с медными кабелями, например, более высокой пропускной способностью и скоростью передачи.
Оптоволоконный кабель может содержать различное количество этих стеклянных волокон — от нескольких до пары сотен. Сердцевину из стекловолокна окружает еще один стеклянный слой, называемый оболочкой. Слой, известный как буферная трубка, защищает оболочку, а слой оболочки действует как последний защитный слой для отдельной пряди.
Как работает волоконная оптика
Волоконная оптика передает данные в виде световых частиц или фотонов, которые пульсируют по оптоволоконному кабелю.Сердцевина из стекловолокна и оболочка имеют разные показатели преломления, которые изгибают падающий свет под определенным углом. Когда световые сигналы передаются по оптоволоконному кабелю, они отражаются от сердечника и оболочки в виде серии зигзагообразных отражений, придерживаясь процесса, называемого полным внутренним отражением. Световые сигналы не движутся со скоростью света из-за более плотных слоев стекла, вместо этого они движутся примерно на 30% медленнее, чем скорость света. Для обновления или усиления сигнала на протяжении всего пути передачи по оптоволоконной сети иногда требуются ретрансляторы с удаленными интервалами для регенерации оптического сигнала путем преобразования его в электрический сигнал, обработки этого электрического сигнала и ретрансляции оптического сигнала.
Волоконно-оптические кабели переходят на поддержку сигналов до 10 Гбит / с. Обычно по мере увеличения пропускной способности оптоволоконного кабеля он становится дороже.
Типы оптоволоконных кабелей
Многомодовое волокно и одномодовое волокно — это два основных типа оптоволоконных кабелей. Одномодовое волокно используется на больших расстояниях из-за меньшего диаметра сердцевины из стекловолокна, что снижает возможность ослабления — снижение мощности сигнала.Меньшее отверстие изолирует свет в единый луч, что обеспечивает более прямой путь и позволяет сигналу проходить на большее расстояние. Одномодовое волокно также имеет значительно более широкую полосу пропускания, чем многомодовое волокно. Источником света, используемым для одномодового волокна, обычно является лазер. Одномодовое волокно обычно дороже, поскольку требует точных расчетов для получения лазерного света в меньшем отверстии.
Волоконно-оптический кабель
Многомодовое волокно используется для коротких расстояний, потому что большее отверстие в сердечнике позволяет световым сигналам отражаться и отражаться в большей степени.Больший диаметр позволяет передавать по кабелю одновременно несколько световых импульсов, что приводит к большему объему передачи данных. Однако это также означает, что существует большая вероятность потери, уменьшения сигнала или помех. В многомодовой волоконной оптике обычно используется светодиод для создания светового импульса.
В то время как медные кабели были традиционным выбором для телекоммуникаций, сетей и кабельных соединений в течение многих лет, оптоволокно стало обычной альтернативой. Большинство междугородных линий телефонных компаний в настоящее время состоят из оптоволоконных кабелей.Оптическое волокно передает больше информации, чем обычный медный провод, благодаря более высокой пропускной способности и более высокой скорости. Поскольку стекло не проводит электричество, волоконная оптика не подвержена электромагнитным помехам, а потери сигнала сводятся к минимуму.
Двунаправленный DWDM
Преимущества и недостатки
Оптоволоконные кабели используются в основном из-за их преимуществ перед медными кабелями. Преимущества включают:
Поддержка более высокой пропускной способности.
Свет может путешествовать дальше, не нуждаясь в усилении сигнала.
Они менее восприимчивы к помехам, например к электромагнитным помехам.
Их можно погружать в воду — волоконная оптика используется в более опасных средах, таких как подводные кабели.
Оптоволоконные кабели прочнее, тоньше и легче кабелей с медной проволокой.
Их не нужно так часто обслуживать или заменять.
Однако важно отметить, что у волоконной оптики есть недостатки, о которых пользователи должны знать.К этим недостаткам можно отнести:
Медный провод зачастую дешевле волоконной оптики.
Стекловолокно требует большей защиты внутри внешнего кабеля, чем медь.
Установка новой кабельной разводки трудоемка.
Оптоволоконные кабели часто более хрупкие. Например, волокна могут быть повреждены или сигнал может быть потерян, если кабель изогнут или изогнут вокруг радиуса в несколько сантиметров.
Используется волоконная оптика
Компьютерные сети — это распространенный вариант использования волоконной оптики из-за способности оптического волокна передавать данные и обеспечивать широкую полосу пропускания.Точно так же волоконная оптика часто используется в радиовещании и электронике для обеспечения лучшего соединения и производительности. Интернет и кабельное телевидение — два наиболее распространенных вида использования волоконной оптики. Волоконная оптика может быть установлена для поддержки удаленных соединений между компьютерными сетями в разных местах.
Военная и космическая промышленность также использует оптическое волокно в качестве средства связи и передачи сигналов в дополнение к его способности обеспечивать измерение температуры.Оптоволоконные кабели могут быть полезны из-за их меньшего веса и меньшего размера.
Волоконная оптика часто используется в различных медицинских инструментах для обеспечения точного освещения. Он также все чаще позволяет использовать биомедицинские датчики, которые помогают в минимально инвазивных медицинских процедурах. Поскольку оптическое волокно не подвержено электромагнитным помехам, оно идеально подходит для различных тестов, таких как сканирование МРТ. Другие медицинские применения волоконной оптики включают рентгеновскую визуализацию, эндоскопию, световую терапию и хирургическую микроскопию.