Оптичне волокно 5 питань - 5 відповідей

Оптоволоконні кабелі застосовуються для високошвидкісної передачі даних в безлічі галузей, особливо в сфері телекомунікацій. Але що саме представляє собою оптоволоконний кабель? Як він працює? Як він сконструйований? У цій статті ми постараємося дати відповіді на всі ці питання.

Що таке оптоволоконні кабелі?

В цілому оптоволоконні кабелі мало чим відрізняються від кабелів інших типів. За тим винятком, що для передачі даних в них використовується не енергія (електрони), а світло (фотони). Оптоволоконная передача даних - це загальний термін, що позначає передачу інформації в формі світла.

Як влаштовані оптоволоконні кабелі?

В основі оптоволоконного кабелю лежить серцевина, що складається з кварцового скла або пластикового волокна. Саме ця серцевина служить основним провідником світла всередині кабелю. Між серцевиною кабелю і його оболонкою знаходиться ще один шар, званий «прикордонним» (boundary layer). Він служить для того, щоб відбивати світло. Індекс відбиття світла (refractive index) безпосередньо впливає на швидкість передачі світлового променя.

Далі знаходиться сама оболонка серцевини, яка також виступає в якості провідника променів світла, проте має менший індекс відображення, ніж серцевина. Оболонку покриває наступний шар, званий «буферним» (buffer). Його функцією є запобігання утворенню вологості всередині серцевини і оболонки.
І нарешті, фінальний шар - зовнішнє покриття кабелю, яке захищає кабель від механічних пошкоджень.

Як оптоволоконні кабелі передають промені світла?

Для передачі даних по оптоволокну, що входить електричний сигнал конвертується в світловий імпульс за допомогою спеціального електрооптичних конвертера. Після цього світловий промінь починає рух по кабелях. У фінальній точці свого маршруту промінь потрапляє в оптоелектронний конвертер, де перетворюється в електронні сигнали.
Різні типи оптоволоконних кабелів мають різний діаметр серцевини. Серцевини з великим діаметром можуть передавати більше променів. Оптоволоконні кабелі можна згинати, однак слід переконатися, що кабель не зігнутий занадто сильно, оскільки в цьому випадку передача світлових променів усередині кабелю може бути порушена.

Які бувають типи оптоволоконних кабелів?

Існує кілька типів оптоволоконних кабелів. Розглянемо їх все.

Multi-mode fibres with step-index profile (Багатомодові кабелі зі ступінчастим показником заломлення)

Багатомодові кабелі зі ступінчастим показником заломлення є найпростішими оптоволоконними кабелями. Вони складаються зі скляного ядра, що має постійний індекс відображення. Даний тип кабелю дозволяє одночасно передавати кілька променів, які відбиваються з різною інтенсивністю і передаються по звивистій траєкторії. Однак індекс відображення залишається постійним.
У зв'язку з тим, що промені багаторазово переломлюються під різними кутами, швидкість передачі даних знижується. Кабелі даного типу забезпечують пропускну здатність до 100 MHz і дозволяють передавати сигнали на відстань до 1 кілометра. Діаметри ядра кабелів даного типу зазвичай складають: 100, 120 або 400 μm.
Multi-mode fibres with graded index (Багатомодові кабелі з градієнтним показником заломлення).

Також як і попередній тип кабелю, даний кабель дозволяє одночасно передавати безліч сигналів, проте сигнали усередині оптоволокна переломлюються НЕ зигзагом, а по параболічної траєкторії, що дозволяє істотно збільшити швидкість передачі даних. До мінусів даних кабелів можна віднести більш високу вартість. Кабелі даного типу зазвичай застосовуються для побудови мереж високошвидкісної передачі даних.
Діаметри ядра: 50 μm, 62,5 μm, 85 μm, 100 μm, 125 μm, 140 μm.

Single-mode fibres (Одномодові кабелі)

Одномодові оптоволоконні кабелі мають дуже невеликий діаметр ядра і дозволяють одночасно передавати тільки один сигнал. Відсутність заломлень позитивно позначається на швидкості і дистанції передачі даних. Одномодові кабелі коштують досить дорого, але забезпечують відмінні показники пропускної спроможності і дальності передачі даних, до 100 (Gbit / s) км.

Які переваги використання оптоволоконних кабелів?
У порівнянні зі звичайними кабелями оптоволокно забезпечує такі переваги як:
• Стійкість до радіоперешкод і перепадів напруги
• Підвищений рівень міцності
• Високошвидкісна передача даних на великі відстані
• Стійкість до електромагнітних завад
• Сумісність з кабелями інших типів