Światłowody

Kable światłowodowe umożliwiły ogromny skok technologiczny, rozwój infrastruktury IT oraz znaczną poprawę przepustowości sieci. Obecnie są dla nas codziennością. Warto jednak dowiedzieć się, jak są skonstruowane.

 

 

swiatlowody

 

Ogólny schemat budowy światłowodów 

Światłowód składa się z 3 części: 

  • Rdzeń – jego grubość wynosi w zależności od rodzaju światłowodu od 5 do 50 mikronów. Zbudowany jest najczęściej ze szkła kwarcowego lub plastiku, rzadziej z innych rodzajów szkieł lub materiałów krystalicznych, jak np. szafir.

  • Płaszcz – jego średnica to ok. 125 µm. Jest wykonany z materiału o mniejszym współczynniku załamania światła, niż rdzeń. Najczęściej są to plastiki, lecz niekiedy także stosuje się szkła z odpowiednimi domieszkami.

  • Pokrycie – jego zadaniem jest chronienie płaszcza i rdzenia przed mikropęknięciami. Wykonane jest z elastycznych materiałów, jak np. akryl. W procesie technologicznym najczęściej składa się z dwóch lub więcej warstw; łączna średnica to ok. 250 µm.

Typowy światłowód składa się z rdzenia wykonanego ze szkła, kwarcu lub polimeru powleczonego płaszczem, a całość "zatopiona" jest w powłoce ochronnej. Zastosowanie materiałów o różnych współczynnikach załamania światła dla rdzenia oraz płaszcza umożliwia utrzymanie wiązki świetlnej wewnątrz światłowodu. 

 

alt

 

Zasada działania światłowodu 

Podstawą działania światłowodu jest zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia światła (bez strat) na styku ośrodków rdzenia i płaszcza. Aby promień pozostał w rdzeniu i podlegał całkowitemu wewnętrznemu odbiciu na granicy rdzenia i płaszcza, kąt jego padania względem osi światłowodu nie powinien przekroczyć wartości krytycznej - wartość ta nosi nazwę kąta akceptacji światłowodu. W płaszczu współczynnik załamania światła jest mniejszy niż w rdzeniu, wiąże się to też ze współczynnikiem odbicia. Światło używane do transmisji jest monochromatyczne i pochodzi od nadajnika, którym może być dioda laserowa (LD) lub dioda elektroluminescencyjna (LED; najczęściej superluminescencyjna).  

 

 

alt

Wytwarzanie światłowodów 

Wytwarzanie światłowodów polega na wyciąganiu włókna światłowodowego ze specjalnie przygotowanej preformy. Służą do tego urządzenia zwane wyciągarkami.Proces ten jest przedstawiony na zdjęciu poniżej. Rozkład współczynnika załamania światła w rdzeniu (i płaszczu) decyduje o właściwościach światłowodu, koniecznych dla realizacji konkretnego rozwiązania układu optoelektronicznego. Wymagania stawiane światłowodom są tak różne, że nie jest możliwe wytwarzanie ich tylko jedną, uniwersalną metodą. Inne parametry ważne są dla telekomunikacji a inne znów dla medycznych zastosowań włókien optycznych. 

 

Telekomunikacyjne zastosowania światłowodów

Łącza telefoniczne: Łącza światłowodowe są szczególnie predysponowane do transmisji danych w postaci cyfrowej, na przykład takich, jakie powstają w sieciach telefonicznych. Możliwe jest wykonywanie niezawodnych, odpornych na błędy połączeń między centralami a abonentami. Dobre zabezpieczenie informacji wynikające z "zamknięcia" promieniowania wewnątrz włókna optycznego sprawiają, że światłowody są odpowiednim torem do transmisji danych, bez względu na odległość. Charakteryzują się one bardzo dużą przepustowością.

Sieci telekomunikacyjne w elektrowniach: Światłowody mogą być prowadzone przez tereny elektrowni lub podstacji energetycznych bez żadnego uszczerbku dla transmitowanych sygnałów. Możliwe jest dołączenie światłowodu do któregoś z kabli przewodzących prąd lub po prostu wykonanie kabla energetycznego zawierającego również żyłę światłowodową. Linie telekomunikacyjne wzdłuż linii energetycznych. Telekomunikacyjna sieć kolejowa.

Rozgłośnie telewizyjne: Niewielki ciężar kabla światłowodowego jest bardzo wygodny przy transmisjach "na żywo, umożliwia, bowiem znaczna swobodne ruchu kamer i minikamer. W zastosowaniach tych wykorzystuje się tylko jeden kanał, a wiec sygnał może być przekazywany w paśmie podstawowym w postaci analogowej. Szerokość pasma 6 MHz jest w zupełności wystarczająca.
Telewizja kablowa. Zdalna kontrola i ostrzeganie: Światłowody skutecznie konkurują z kablami koncentrycznymi również w zakresie transmisji sygnałów wizyjnych dla celów zdalnej kontroli i nadzoru. Duża odporność na zakłócenia elektromagnetyczne oraz mała podatność na zniszczenie wskutek wyładowań atmosferycznych są w tych zastosowaniach szczególnie istotne.
Pociski sterowane światłowodami.
Komputery: Systemy światłowodowe są szczególnie predysponowane do transmisji danych w postaci cyfrowej, na przykład takich, jakie powstają w komputerach, możliwe jest wykonywanie połączeń miedzy centralnym procesorem a urządzeniami peryferyjnymi, miedzy centralnym procesorem a pamięcią oraz miedzy różnymi procesorami. Małe rozmiary i niewielki ciężar, dobre zabezpieczenie informacji wynikające z "zamknięcia" promieniowania wewnątrz włókna optycznego sprawiają, że światłowody są odpowiednim torem do transmisji danych, bez względu na odległość. Wewnętrzne przekazywanie danych. Okablowanie samolotów i statków: Istotna zaleta w zastosowaniach na statkach i w samolotach jest zmniejszone ryzyko iskrzenia i pożaru.

 

alt


źródło: http://www.podstawyswiatlowodow.republika.pl/index