Mūsdienās datu pārraidei plaši izmanto optisko šķiedru kabeļus. Dažās IT jomās tie ir pilnībā aizstājuši tradicionālās sakaru līnijas, kuru pamatā ir metāla vadītāji. Optiskās līnijas ir īpaši efektīvas, ja ir jāpārraida liels datu apjoms lielos attālumos.
Saturs
Optikas fizikālā bāze
Optisko šķiedru darbības fizikālie principi ir balstīti uz pilnīgas atstarošanas principu. Ja ņemam divus nesējus ar dažādiem refrakcijas rādītājiem n1 un n2, un n2<n1 (piemēram, gaiss un stikls vai stikls un caurspīdīga plastmasa) un ļaujiet gaismas staram leņķī α pret saskarni, tad notiks divi notikumi.
Stars (attēlā norādīts sarkanā krāsā), kas palaists no augšējās kreisās puses (gar bultiņu), tiks daļēji lauzts un iet caur vidi ar refrakcijas koeficientu n2 leņķis α1<α - šī stara daļa ir norādīta ar pārtrauktu līniju.Otra stara daļa tiks atspoguļota no saskarnes tādā pašā leņķī. Ja staru izšauj mazākā leņķī β (zaļais stars attēlā), tad notiks tas pats - daļēja atstarošana un daļēja laušana leņķī β1.
Ja krišanas leņķi α vēl vairāk samazina (attēlā zils stars), tad stara lauztā daļa var “slīdēt” gandrīz paralēli multivides saskarnei (zila punktēta līnija). Turpmāka krišanas leņķa samazināšanās (zaļa stara krītošs leņķis β) izraisīs kvalitatīvu lēcienu - lauztās daļas nebūs. Stars tiks pilnībā atstarots no saskarnes starp diviem datu nesējiem. Šo leņķi sauc par kopējā atstarošanas leņķi, un pašu parādību sauc par kopējo atspulgu. Tas pats tiks novērots ar turpmāku krišanas leņķa samazināšanos.
Optiskās šķiedras ierīce
Optiskā šķiedra ir veidota pēc šī principa. Tas sastāv no diviem koaksiāliem slāņiem ar dažādu optisko blīvumu.
Ja gaismas stars iekļūst šķiedras atvērtajā galā leņķī, kas ir lielāks par gaismas atstarošanas leņķi, tas pilnībā tiks atstarots no divu mediju kontakta robežas ar atšķirīgiem refrakcijas rādītājiem, ar mazu vājinājumu katrā "lēcienā".
Optiskās šķiedras ārējā daļa ir izgatavota no plastmasas. Iekšējo var izgatavot arī no caurspīdīgas plastmasas, tad to var saliekt pietiekami lielos leņķos (pat saritināt riņķī, un gaisma, kas nokļūst iekšā, vienalga iet no viena gala uz otru ar vājināšanos atkarībā no optiskajām īpašībām). plastmasa un gaismas vadotnes garums). Pamatkabeļiem, kur elastība nav tik svarīga, iekšējo serdi parasti izgatavo no stikla.Tas samazina vājinājumu, samazina šķiedras izmaksas, bet tā kļūst jutīga pret līkumiem.
Lai palielinātu optiskās līnijas caurlaidspēju, šķiedra tiek ražota divu režīmu vai vairāku režīmu versijā. Lai to izdarītu, serdes šķērsgriezums tiek palielināts līdz 50 mikroniem vai 62,5 mikroniem (salīdzinot ar 10 mikroniem viena režīma gadījumā). Caur šādu optisko šķiedru var vienlaicīgi pārraidīt divus vai vairākus signālus.
Šai optiskās pārraides līnijas konstrukcijai ir noteikti trūkumi. Viens no tiem ir gaismas izkliede, ko izraisa katra signāla atšķirīgais ceļš. Viņi iemācījās ar to tikt galā, izveidojot serdi ar gradienta (mainoties no vidus uz malām) laušanas koeficientu. Sakarā ar to tiek koriģēti dažādu siju maršruti.
Kabeļi ar daudzmodu šķiedrām galvenokārt tiek izmantoti lokālajiem tīkliem (vienā ēkā, vienā uzņēmumā utt.), bet ar vienmoda šķiedrām - maģistrālajām līnijām.
Šķiedras līnijas ierīce
FOCL pārraida gaismas signālu, ko rada LED vai lāzers. Raidītājā tiek ģenerēts elektriskais signāls. Gala ierīcei ir nepieciešams arī signāls elektrisko impulsu veidā. Tāpēc sākotnējie dati būs jāpārveido divas reizes. Vienkāršota optiskās šķiedras līnijas diagramma ir parādīta attēlā.
Raidītāja signāls tiek pārveidots gaismas impulsos un tiek pārraidīts pa optisko līniju. Raidīšanas pusē emitentu jauda ir ierobežota, tāpēc uz garām līnijām ar noteiktiem intervāliem tiek uzstādītas ierīces, kas kompensē vājināšanos - optiskie pastiprinātāji, reģeneratori vai retranslatori.Uztvērēja pusē ir vēl viens pārveidotājs, kas pārveido optisko signālu elektriskajā.
Optiskā kabeļa dizains
Lai organizētu optiskās šķiedras līniju, atsevišķas šķiedras tiek izmantotas kā daļa no optiskā kabeļa. Tās dizains ir atkarīgs no pārvades līnijas mērķa un ieklāšanas metodes, taču kopumā tajā ir vairākas šķiedras ar individuālu aizsargpārklājumu (no skrāpējumiem un mehāniskiem bojājumiem). Šāda aizsardzība parasti tiek veikta divos slāņos - pirmkārt, salikts apvalks, un uz augšu - papildu pārklājums no plastmasas vai lakas. Šķiedras ir ietvertas kopējā apvalkā (tāpat kā parastie elektriskie kabeļi), kas nosaka kabeļa apjomu un tiek izvēlēts, ņemot vērā ārējās ietekmes, kurām līnija tiks pakļauta darbības laikā.
Ieklājot kabeļu renēs, rodas problēmas ar līniju aizsardzību no grauzējiem. Šajā gadījumā ir jāizvēlas kabelis, kura ārējais apvalks ir pastiprināts ar tērauda lenti vai stiepļu bruņām. Stikla šķiedras tiek izmantotas arī kā aizsardzība pret bojājumiem.
Ja kabelis ir ievietots caurulē, pastiprināts apvalks nav nepieciešams. Metāla caurule droši aizsargā pret peļu un žurku zobiem. Ārējo apvalku var padarīt vieglu. Tas atvieglo kabeļa pievilkšanu caurules iekšpusē.
Ja zemē jāieliek aukla, aizsardzība tiek veikta pret koroziju aizsargātu stiepļu bruņu vai stikla šķiedras stieņu veidā. Tas nodrošina augstu izturību ne tikai pret saspiešanu, bet arī pret stiepšanu.
Ja kabeli paredzēts likt jūras zonās, pāri upēm un citām ūdens barjerām, purvainā augsnē utt., tiek uzklāta papildu aizsardzība no alumīnija polimēra lentes. Tādā veidā tiek novērsta ūdens iekļūšana.
Turklāt daudzi kabeļi kopējā apvalkā satur:
- armatūras stieņi, kas nodrošina konstrukcijas lielāku izturību ārējās mehāniskās ietekmēs un līnijas termiskās pagarināšanas laikā;
- pildvielas - plastmasas pavedieni, kas aizpilda tukšās vietas starp šķiedrām un citiem elementiem;
- spēka stieņi (to mērķis ir palielināt stiepes slodzi).
Lielos laidumos līnija ir piekārta uz kabeļa, bet ir pašnesošie kabeļi. Atbalstošais metāla kabelis ir iebūvēts tieši korpusā.
Kā atsevišķs optiskās šķiedras līnijas veids ir jāmin optiskais plākstera vads. Šis kabelis satur vienu vai divas šķiedras (viena režīma vai divu režīmu), kas ir ievietotas kopējā apvalkā. Abās pusēs vads ir aprīkots ar savienotājiem savienošanai. Šādi kabeļi ir īsi un paredzēti iekārtu savienošanai nelielā attālumā vai iekšējo skapju sakaru ierīkošanai.
Optisko kabeļu priekšrocības un trūkumi
Optisko kabeļu neapšaubāmās priekšrocības, kas noteica šādu sakaru līniju plašo izplatību, ir:
- augsta trokšņu noturība - gaismas signālu neietekmē sadzīves un rūpnieciskais elektromagnētiskais starojums, un pati līnija neizstaro (tas apgrūtina nesankcionētu piekļuvi pārsūtītajai informācijai un nerada elektromagnētiskās savietojamības problēmas);
- pilna galvaniskā izolācija starp uztveršanas un raidīšanas pusi;
- zems vājinājuma līmenis - daudz mazāks nekā vadu līnijām;
- ilgs kalpošanas laiks;
- liela caurlaidspēja.
Mūsdienu realitātē ir svarīgi arī tas, lai kabelis nepievilinātu metāla zagļus.
Optika nav bez trūkumiem. Pirmkārt, tā ir uzstādīšanas un savienojuma sarežģītība, kas prasa īpašu aprīkojumu, instrumentus un materiālus, kā arī uzliek paaugstinātas prasības līniju uzstādīšanā un apkopē iesaistītā personāla kvalifikācijai. Lielākā daļa FOCL kļūdu ir saistītas ar instalēšanas kļūdām, kas var izpausties ne uzreiz. Sākotnēji arī pašas līnijas izmaksas bija augstas, taču tehnoloģiju attīstība ir ļāvusi izlīdzināt šo trūkumu līdz konkurētspējīgam līmenim.
Optiskās sakaru līnijas ir ieņēmušas nopietnu nozari sakaru materiālu tirgū. Pārskatāmā nākotnē viņi neredz nopietnu alternatīvu, ja vien nenotiks tehnoloģisks izrāviens.
Līdzīgi raksti:
