Optičko vlakno je valovod u obliku cilindra-koji se koristi u različitim aplikacijama kao što su komunikacija, zabava, građevinarstvo, dekoracija, medicina, zdravstvena zaštita, istraživanje, razvoj itd.
Materijali koji se općenito koriste za izradu optičkih vlakana uključuju silicijum dioksid, staklo i plastiku. Optička vlakna su nešto deblja i nešto deblja od prečnika ljudske kose.
Može se široko kategorisati u tri osnovna tipa na osnovu vrste materijala koji se koristi, indeksa prelamanja jezgra i omotača i načina širenja svetlosti. Neki od najčešćih tipova optičkih vlakana uključuju optičko vlakno sa stepenastim{1}}indeksom, optičko vlakno s stepenom-indeksom, plastično optičko vlakno, stakleno optičko vlakno, silikonsko optičko vlakno, jedno-modno optičko vlakno i višemodno optičko vlakno.
Optička vlakna su prednost jer su fleksibilna, lagana, tanka i nezapaljiva. Osim toga, u stvarnom životu postoje određena ograničenja u korištenju optičkih vlakana za različite primjene jer optička vlakna nisu tako jaka kao tradicionalne žice, vrlo su osjetljiva na udubljenja i mogu se lako slomiti ako se previše savijaju. Osim toga, troškovi proizvodnje i instalacije optičkih kablova su mnogo veći od bakarnih ili aluminijumskih kablova. Kablovi od staklenih vlakana su vrlo krhki. Zahtevaju visok nivo održavanja i nege.
Različite svakodnevne aplikacije oslanjaju se na optička vlakna za svoj osnovni rad.
| Aplikacija | Tipičan slučaj upotrebe | Ključne prednosti |
|---|---|---|
| Komunikacioni sistemi | Prijenos podataka na duge i kratke{0}}e udaljenosti, prijenos glasa, video zapisa | Visok propusni opseg, siguran, niske smetnje |
| medicinska oprema | Endoskopi, otoskopi, dijagnostički alati | Minimalno invazivan, fleksibilan, siguran |
| Internet | {0}}Brze širokopojasne veze | Brz, pouzdan, veliki kapacitet podataka |
| Automotive Industry | Rasvjeta, sigurnosni senzori, komunikacija u-automobilu | Lagan, male snage, brz odgovor |
| Vojska | Avionika, kontrola misije, siguran prijenos podataka | Šifrirano,{0}}otporno na smetnje |
| Svemirske aplikacije | Satelitske veze, daljinska detekcija, laserski sistemi | Visok propusni opseg, lagan, pouzdan |
| Kablovska televizija | Distribucija signala na više domaćinstava | Široka pokrivenost, -efikasna |
1. Komunikacioni sistemi
Sistem komunikacije optičkim vlaknima uključuje prijenos informacija od izvora do odredišta u obliku impulsa infracrvenih svjetlosnih signala.
Ova metoda komunikacije je pogodna za komunikaciju na daljinu-i kratku-komunikaciju, omogućavajući korisnicima razmjenu različitih signala, uključujući glasovne, video, podatke i telemetrijske signale. Elementi komunikacijskog sistema sa optičkim vlaknima uključuju kola odašiljača, izvore svjetlosti, fotodetektore i sklopove prijemnika.
Svjetlosne{0}}diode ili LASER svjetlo su poželjni izvori za prijenos signala u komunikaciji putem optičkih vlakana. Nasuprot tome, PN spojne diode i lavinske diode su poželjni fotodetektori za svrhe prijema i detekcije.
Komunikacijski sistem optičkih vlakana je općenito poželjniji u odnosu na druge načine komunikacije jer se pokazao pouzdanim i nudi minimalnu mogućnost utjecaja na ulazni signal elektromagnetnim smetnjama. Također, komunikacioni sistem zasnovan na optičkim vlaknima-ima značajno veliki propusni opseg, manje šanse za degradaciju signala, pruža visoku sigurnost podataka, relativno je isplativ-i troši manje energije.
2. Medicinska oprema
Optička vlakna se široko koriste u različitoj medicinskoj opremi i istraživačkim laboratorijskim mašinama. Na primjer, endoskop, otoskop, oftalmoskop, itd., su neki dijagnostički medicinski uređaji koji se oslanjaju na optička vlakna za svoj opći rad.
Optička vlakna se obično preferiraju u medicinskim dijagnostičkim i terapijskim aplikacijama jer nemaju ili imaju minimalne nuspojave i štetne posljedice, fleksibilna su, imaju znatno manju površinu i ne emituju toksično zračenje. Osim aplikacija za dijagnostiku i liječenje, optička vlakna se također mogu koristiti za istraživačke aplikacije u mikrobiološkom i biomedicinskom sektoru.
3. Internet
Internet je jedan od istaknutih primjera aplikacija iz stvarnog-života koje koriste optička vlakna. Optička vlakna mogu prenijeti veliku količinu podataka s jednog mjesta na drugo za relativno kraće vrijeme.
Velika brzina prijenosa podataka, fleksibilnost, lagana priroda i mogućnost lakog nošenja masovnih podataka čine optička vlakna pogodnim za internetske kablove umjesto tradicionalnih bakrenih žica.
4. Automobilska industrija
Automobilska industrija koristi optička vlakna za osvjetljavanje unutrašnjosti vozila. To je zato što optička vlakna ne troše mnogo prostora, zrače jako svjetlo, mogu se fleksibilno rasporediti u mehaničku strukturu automobila, ekonomična su, ne troše mnogo energije, imaju minimalne šanse za pogoršanje i curenje signala, imaju znatno duži vijek trajanja i ne zahtijevaju često održavanje.
Osim primjene unutrašnjeg osvjetljenja, automobilska industrija također može koristiti optička vlakna u vanjskim svjetlima vozila. Također, optička vlakna se mogu koristiti u sistemu u komunikacijske svrhe. Na primjer, u slučaju nesreće, mreža optičkih vlakana može se koristiti za prijenos signala generiranog detektorom sudara ili senzorom do unutrašnjeg kola vozila i pomaže brzom aktiviranju kontrole proklizavanja i sistema vazdušnih jastuka.
Korištenje optičkih vlakana za komunikaciju između različitih dijelova vozila je korisno jer optički signal putuje brzinom svjetlosti, čime se poboljšava vrijeme odziva kontrolnih sistema.
5. Telefon
Lokalna telefonska povezanost unutar zgrade, grada ili zemlje i globalna telefonska povezanost između korisnika u različitim zemljama obično se oslanjaju na primarni princip rada optičkih vlakana.
Kablovi sa optičkim vlaknima su povezani zajedno za mobilnu komunikaciju i položeni pod zemljom ili ispod površine mora. Ovo povećava sigurnost signala, jer su podaci koji teče manje podložni elektromagnetnim smetnjama koje unose drugi elektromagnetni talasi u okolinu.
Telefonska veza zasnovana na optičkim vlaknima- omogućava korisnicima da se povežu u roku od djelića sekunde dok optički signal teče brzinom svjetlosti. Takođe, ovaj komunikacioni sistem eliminiše probleme sa vođstvom i kašnjenjem, omogućavajući obema stranama jasan razgovor sa malo ili bez izobličenja.
Nedostatak upotrebe optičkih vlakana za telefonsku komunikaciju je taj što su kablovi podložni mikro savijanjima zbog deformiteta prisutnih ispod zemlje i mogu ometati kvalitet ili sadržaj signala.
6. Uređaji za inspekciju
Optička vlakna su od velike koristi inženjerima za inspekciju i održavanje. To je zato što su optički kablovi fleksibilni i mogu se koristiti za pregled teško--dostupnih mjesta. Dizajn opreme za inspekciju ima tendenciju da varira u zavisnosti od vrste oblasti u kojoj se primenjuje. Na primjer, jedan od najpopularnijih uređaja za pregled-optičkih-baziranih na optičkim vlaknima koristi sićušnu kameru postavljenu na dugačku, fleksibilnu optičku cijev-od silicijum dioksida, plastike ili stakla.
Niz kamera i cijevi postavljeni su unutar područja kako bi se započeo proces inspekcije. Video kamere imaju tendenciju da hvataju vizuelne informacije i prenose ih na optičke kablove. Tehničar ili inženjer tada dobija informacije na uređaju za prikaz.
Prednosti upotrebe optičkih vlakana za inspekciju uključuju veću fleksibilnost, bolje vidno polje, minimalni gubitak ili oštećenje signala, brži prijenos informacija i još mnogo toga.
7. Vojne primjene
Podaci koji se prenose uz pomoć optičkih vlakana vrlo su sigurni i mogu im pristupiti samo provjereni korisnici. Budući da je glavni fokus vojnih aplikacija sigurnost podataka i privatnost, ovo jedinstveno svojstvo optičkog vlakna može se iskoristiti u mnogim vojnim aplikacijama.
Sve tri vojne aplikacije, naime, vojska, mornarica i vazduhoplovstvo koriste optička vlakna za uspostavljanje zajedničkog kanala između stanica za razmjenu informacija i analizu podataka. Neke istaknute primjene optičkih vlakana u vojsci uključuju avioniku i sisteme kontrole misije,-brzinu razmjenu podataka misije, planiranje leta, fuziju senzorskih podataka, kontrolu rada sistema oružja, itd.
8. Svemirske aplikacije
Neke svemirske aplikacije, kao što su satelitske komunikacije, daljinsko otkrivanje, laserski sistemi velike{0}}snage, multispektralno i hiperspektralno snimanje, optička komunikacija podataka, lidar, praćenje i analiza atmosfere, itd., oslanjaju se na optička vlakna za svoj rad.
To je zato što optička vlakna minimiziraju rizik od smetnji, omogućavaju maksimalnu širinu pojasa i čine sistem -isplativim, fleksibilnim, jednostavnim i laganim.
9. Kablovska televizija
Kablovska televizija koristi mrežu optičkih kablova za prijenos kablovskog TV signala od izvora do više odredišta. Visoki propusni opseg i brzina prijenosa optičkih kablova često se koriste u aplikacijama kabelske televizije.
Nadalje, korisno je koristiti optička vlakna umjesto tradicionalnih bakrenih žica jer su relativno jeftinija za proizvodnju, postavljanje i održavanje.
FAQ
1. Koje su najčešće primjene optičkih vlakana?
Komunikacije, internet, medicina, automobilizam, telefon, inspekcijski uređaji, vojska, svemir, kablovska TV.
2. Zašto je optičko vlakno bolje od bakrenih kablova za komunikaciju?
Nudi veći propusni opseg, veću brzinu, manji gubitak signala i otpornost na elektromagnetne smetnje.
3. Kako se optičko vlakno koristi u medicinskom polju?
U endoskopima, otoskopima i hirurškim laserima za dijagnostiku i tretmane zbog fleksibilnosti i sigurnosti.
4. Kakvu ulogu tehnologija optičkih vlakana igra u automobilskoj industriji?
Koristi se za osvetljenje, infotainment sisteme, senzore sudara i brzi prenos signala između sistema vozila.
5. Kako se optičko vlakno primjenjuje u vojnim sistemima?
Za sigurnu komunikaciju, avioniku, kontrolu misije, fuziju senzora i operacije sistema naoružanja.
6. Zašto je optički kabl važan za internet konekciju?
Brzo prenosi velike količine podataka, sa niskom latencijom i minimalnom degradacijom signala.
7. Koje prednosti optička vlakna donosi u svemirske aplikacije?
Lagane, visoke{0}}propusnosti i bez smetnji-performanse za satelite, senzore i laserske sisteme.
8. Da li su optička vlakna isplativa-u poređenju sa tradicionalnim kablovima?
Iako su troškovi instalacije veći,-dugoročne prednosti poput trajnosti, propusnog opsega i efikasnosti smanjuju ukupne troškove.
