Koje su komponente optičkih vlakana
Koje su komponente optičkih vlakana? Tipično optičko vlakno sadrži tri glavne komponente: jezgro koje nosi svjetlo; obloga, koja okružuje jezgru s nižim indeksom prelamanja i sadrži svjetlo; i premaz koji štiti krhka vlakna iznutra.
Core
Jezgra , koja nosi svjetlo, je najmanji dio optičkog vlakna. Jezgro optičkog vlakna je obično napravljeno od stakla, iako su neke napravljene od plastike. Staklo koje se koristi u jezgru je izuzetno čist silicij dioksid (SiO2), materijal koji je tako jasan da možete gledati kroz 5 milja od njega kao da gledate kroz prozor kućanstva.
U procesu proizvodnje, dopanti kao što su germanija, fosfor pentoksid ili glinica se koriste za podizanje indeksa prelamanja u kontrolisanim uslovima.
Jezgre optičkih vlakana se proizvode u različitim promjerima za različite primjene. Tipična staklena jezgra kreću se od malog do 3.7um do 200um. Osnovne veličine koje se obično koriste u telekomunikacijama su 9um, 50um i 62.5um. Plastična jezgra od optičkih vlakana može biti mnogo veća od stakla. Popularna veličina plastične jezgre je 980um.
Cladding
Obloga okružuje jezgru i osigurava niži indeks prelamanja kako bi rad optičkih vlakana radio. Kada se koristi obloga od stakla, obloga i jezgra se proizvode zajedno iz istog materijala na bazi silicijum dioksida u trajno staljenom stanju. Proces proizvodnje dodaje različite količine dopanata jezgri i oblozi kako bi se zadržala razlika u indeksima refrakcije između njih oko 1%.
Tipična jezgra može imati indeks loma 1,49 na 1300 nm, dok obloga može imati indeks refrakcije od 1,47. Ovi brojevi, međutim, zavise od talasne dužine. Jezgra istog vlakna će imati drugačiji indeks loma na različitoj valnoj dužini.
Poput jezgre, obloga se proizvodi u standardnim promjerima. Dva najčešće korišćena prečnika su 125um i 140um. Obloga 125um tipično podržava veličine jezgara od 9um, 50um, 62.5um i 85um. Obloga 140um obično ima 100um jezgru.
Coating
Premaz je zaštitni sloj optičkog vlakna. Premaz upija šokove, ureze, ogrebotine, pa čak i vlagu koja može oštetiti oblogu. Bez prevlake, optičko vlakno je vrlo krhko. Jedan mikroskopski nick u oblozi može izazvati pucanje optičkog vlakna kada se savije. Premaz je neophodan za sva staklena vlakna, a bez njega se ne prodaju.
Prevlaka je isključivo zaštitna. Na bilo koji način ne doprinosi sposobnosti nosivosti optičkih vlakana. Spoljni prečnik prevlake je obično 250um ili 500um. Obično je premaz bezbojan. U nekim primjenama, međutim, premaz je obojen, tako da se mogu identificirati pojedinačna optička vlakna u grupi optičkih vlakana.
Premaz koji se nalazi na optičkom vlaknu se bira za određeni tip performansi ili okruženja. Jednom od najčešćih vrsta premaza je akrilat. Ovaj premaz se obično nanosi u dva sloja. Primarni premaz se nanosi direktno na oblogu. Ovaj premaz je mekan i pruža jastučić za optičko vlakno kada je savijen. Sekundarni premaz je tvrđi od primarnog premaza i daje tvrdu vanjsku površinu. Međutim, akrilat je ograničen na temperaturne performanse. Tipični akrilati mogu raditi na temperaturama do 125ºC.
Silikon, ugljenik i poliimid su premazi koji se mogu naći na optičkim vlaknima koja se koriste u teškim okruženjima, kao što su oni koji su povezani sa avionikom, vazduhoplovstvom i prostorom. Mogu se koristiti i na optičkim vlaknima za rudarstvo ili bušenje nafte i plina.
Standardi
Dok su mnoge kombinacije veličine jezgre i obloge moguće, standardi su neophodni kako bi se osiguralo da se konektori i oprema mogu pravilno uskladiti. Ovo je posebno važno kada se radi o malim komponentama kao što su one koje se koriste u optičkim vlaknima, gdje čak i mali pomaci mogu učiniti cijeli sustav beskorisnim.
Dve organizacije objavljuju standarde koji definišu performanse optičkih vlakana koja se koriste u industriji telekomunikacija; to su Udruženje industrije telekomunikacija (TIA) i Međunarodna telekomunikacijska unija (ITU). Iako TIA i ITU objavljuju mnoge standarde o optičkim vlaknima, ključni standardi koje treba da znate o ANSI / TIA-568-C.3, ITU-TG.653, ITU-TG.655 i ITU-T G.657.
ANSI / TIA-568-C.3 standard je primjenjiv na komponente optičkih kablova. ITU standardi su primjenjivi na jednožilni optički kabel. Slijede opisi:
> ITU-TG.652: Karakteristike jednog optičkog vlakna i kabla
> ITU-T G.655: Karakteristike disperzionog optičkog vlakna i kabla
> ITU-T G.657: Karakteristike jednofaznog optičkog vlakna i kabla sa disperzijom bez nule
Ovi standardi sadrže važne informacije koje određuju performanse optičkih vlakana, optičkog mrežnog kabla i komponenti kao što su optički konektori i spojevi.
Materijali
Optička vlakna se obično izrađuju sa staklenom jezgrom i oblogom od stakla, ali se mogu koristiti i drugi materijali ako se performanse vlakana moraju uravnotežiti sa troškovima ugradnje vlakana, postavljanjem konektora i osiguravanjem da su pravilno zaštićeni od oštećenja. U mnogim slučajevima, vlakna moraju trčati samo na maloj udaljenosti, a prednosti visokog kvaliteta svih staklenih vlakana postaju manje važne od štednje. Postoje i okolnosti u kojima su vlakna izložena teškim uslovima, kao što su vibracije, ekstremne temperature, ponavljano rukovanje ili konstantno kretanje. Različite klasifikacije vlakana su se razvile tako da odgovaraju različitim uslovima, faktorima troškova i zahtjevima performansi.
Glavne klasifikacije vlakana po materijalu su :
Staklena vlakna : Ova staklena jezgra i staklena obloga. Koriste se kada je potrebna visoka brzina prenosa podataka, dužina prenosa ili kombinacija oba. Staklena vlakna su najosjetljivija od različitih dostupnih tipova i kao rezultat toga moraju biti instalirana u okruženjima u kojima neće biti izložena velikom broju zlouporaba, ili moraju biti zaštićena posebnim kablovima ili kućištima kako bi se osiguralo da su nije oštećen.
Staklena vlakna se obično nalaze u aplikacijama za međugradske i međumrežne podatke.
Plastični omotač (PCS) : Ova vlakna imaju staklenu jezgru i plastičnu oblogu. Jezgro je veće od staklenih vlakana; tipično 200 µm sa debljinom obloge od 50µm. Poput staklenog optičkog vlakna obloženog silikonom, plastična obloga PCS optičkog vlakna se obično koristi sa termo-plastičnim puferom koji okružuje plastičnu oblogu. Tipična specifikacija PCS vlakana bila bi 200 / 300µm. Plastična obloga služi i kao zaštitni sloj za stakleno jezgro, tako da premaz koji se obično nalazi na staklenim vlaknima nije uključen u PCS vlakna. PCS vlakna se obično koriste za industrijske senzorske aplikacije i medicinske / stomatološke aplikacije.
Tvrdi sloj silicijum dioksida (HCS) : Ova vlakna su slična PCS vlaknima, ali imaju staklenu jezgru sa oblogom od tvrdog polimera ili drugog materijala, tipično jače od ostalih materijala za oblaganje. Tvrdoglavo vlakno od silicijevih vlakana se obično koristi na mestima gde je robusnost primarna, kao što su proizvodnja, automatizacija fabrike i druga područja u kojima bi udarci i vibracije učinili da standardna staklena vlakna nisu pouzdana. HCS optička vlakna su obično mnogo veća od staklenih optičkih vlakana. Vrlo popularna veličina je 200 / 230µm.
Plastična vlakna : Ova vlakna imaju plastičnu jezgru i plastičnu oblogu. Oni su odabrani zbog njihove niske cijene, robusnosti i lakoće korištenja, te su instalirani na mjestima gdje nije potrebna visoka propusnost i duge prijenosne udaljenosti. Dok su plastična vlakna neprikladna za transmisije na velikim udaljenostima i visokim performansama, oni još uvijek mogu prenositi signale s korisnim brzinama prijenosa podataka na udaljenosti manjoj od 100m. Vrlo popularna veličina je 980 / 1000µm. Plastično vlakno je tipično dizajnirano za vidljive talasne dužine u opsegu od 650 nm. Neke tipične lokacije za plastična vlakna uključuju sisteme za kućnu zabavu, automobilske sisteme i sisteme kontrole proizvodnje. Takođe se mogu koristiti u vezama između računara i periferije i medicinske opreme.
Prednosti velikog plastičnog optičkog vlakna
Lako se uzbuđuje zbog mogućnosti prenosa staklenih optičkih vlakana na velike udaljenosti i velike udaljenosti. To jasno nadmašuje bilo koji drugi medij. Međutim, mnoge aplikacije ne zahtijevaju veliku propusnost na velikim udaljenostima. Postoje mnoge aplikacije za optička vlakna u vašem domu. Možda već imate sistem kućne zabave koji koristi plastična optička vlakna, ili možete posedovati automobil koji koristi plastična optička vlakna za povezivanje audio uređaja ili DVD izmjenjivača. Nijedna od ovih aplikacija ne zahtijeva visoku propusnost na velikim udaljenostima. Ove aplikacije su idealne za optičko vlakno velike jezgre. Plastično optičko vlakno tipično je dizajnirano da radi na vidljivoj talasnoj dužini od oko 650 nm. Biti u stanju da vidi svetlost dok izlazi iz optičkog vlakna ima značajnu prednost; nije potrebna skupa oprema za testiranje. Za merenje svetla koje izlazi iz staklenog optičkog vlakna koje radi u infracrvenom opsegu potrebno je merilo snage. Merači snage mogu koštati više od vašeg sistema za kućnu zabavu.
Velika jezgra plastičnog optičkog vlakna ima još jednu prednost u odnosu na mala staklena vlakna: lako je poravnati sa drugim vlaknom ili izvorom svjetla ili detektorom. Zamislite da poravnate dve ljudske dlake tako da se krajevi dodiruju i savršeno su centrirani. Sada zamislite da radite istu stvar sa dva nekuhana špageta rezanca.
