Optiniai kabeliai – įrenginys, tipai ir charakteristikos
Optiniuose kabeliuose, skirtingai nei kabeliuose su variniais arba aliuminio laidininkais, signalui perduoti naudojamas skaidrus optinis pluoštas. Signalas čia perduodamas ne elektros srovės, o šviesos pagalba. Tai reiškia, kad praktiškai nejuda elektronai, o fotonai, o signalo perdavimo nuostoliai pasirodo nereikšmingi.
Šie kabeliai idealiai tinka kaip informacijos perdavimo priemonė, nes šviesa per skaidrų stiklo pluoštą gali prasiskverbti praktiškai netrukdomai dešimtis kilometrų, o šviesos intensyvumas šiek tiek sumažėja.
Yra GOF kabeliai (stiklo optinio pluošto kabelis) — su stiklo pluoštu ir POF kabeliai (plastikinis optinis kabelis) - su skaidraus plastiko pluoštu. Abu tradiciškai vadinami optiniais arba šviesolaidiniais kabeliais.
Optinio kabelio įrenginys
Šviesolaidinis kabelis turi gana paprastą įrenginį.Kabelio centre yra šviesos kreiptuvas, pagamintas iš stiklo pluošto (jo skersmuo ne didesnis kaip 10 mikronų), padengtas apsauginiu plastiko arba stiklo apvalkalu, kuris užtikrina visišką vidinį šviesos atspindį dėl lūžio rodiklių skirtumo ties riba. dviejų laikmenų.
Pasirodo, šviesa, nuo siųstuvo iki imtuvo, negali išeiti iš centrinės venos. Be to, šviesa nebijo elektromagnetinių trukdžių, todėl tokiam kabeliui nereikia elektromagnetinio ekranavimo, o tik sustiprinti.
Siekiant užtikrinti optinio kabelio mechaninį stiprumą, imamasi specialių priemonių – jos padaro kabelį šarvuotą, ypač kai kalbama apie daugiagyslius optinius kabelius, vienu metu nešančius keletą atskirų šviesolaidžių. Pakabinamiems kabeliams reikalingas specialus sutvirtinimas metalu ir kevlaru.
Paprasčiausias šviesolaidinių kabelių dizainas yra stiklo pluoštas plastikiniame apvalkale… Sudėtingesnė konstrukcija yra daugiasluoksnis kabelis su sutvirtinančiais elementais, pavyzdžiui, povandeniniam, požeminiam ar pakabinamam įrengimui.
Daugiasluoksniame šarvuotajame kabelyje atraminis armuojantis kabelis pagamintas iš metalo, uždengto polietileno apvalkalu. Aplink jį dedamas šviesą nešantis plastikas arba stiklo pluoštas. Kiekvienas atskiras pluoštas yra padengtas spalvoto lako sluoksniu, skirtu spalvų kodavimui ir apsaugai nuo mechaninių pažeidimų. Pluošto pluoštai supakuoti į plastikinius vamzdelius, užpildytus hidrofobiniu geliu.
Plastikiniame vamzdyje gali būti nuo 4 iki 12 tokių skaidulų, o bendras skaidulų skaičius viename tokiame kabelyje gali būti iki 288 vienetų. Vamzdžiai supinti sriegiu, kuris sutvirtina hidrofobiniu geliu sudrėkintą plėvelę – tam, kad būtų labiau amortizuojamas mechaninių poveikių. Vamzdžiai ir centrinis kabelis yra uždengti polietilenu.Kitas yra Kevlar sruogos, kurios praktiškai suteikia šarvus suvytam kabeliui. Tada vėl polietilenas, kad apsaugotų nuo drėgmės, ir galiausiai išorinis apvalkalas.
Du pagrindiniai šviesolaidinių kabelių tipai
Yra dviejų tipų šviesolaidiniai kabeliai: daugiamodis ir vienmodis. Daugiamodiai yra pigesni, vienmodžiai – brangesni.
Vieno režimo kabelis užtikrina, kad spinduliai, einantys per skaidulą, eina praktiškai tuo pačiu keliu be didelių tarpusavio nukrypimų, dėl to visi spinduliai į imtuvą patenka vienu metu ir neiškraipydami signalo formos. Vienmodžio kabelio optinio pluošto skersmuo yra apie 1,3 μm, būtent tokiu bangos ilgiu per jį turi sklisti šviesa.
Dėl šios priežasties kaip siųstuvas naudojamas lazerio šaltinis su griežtai būtino bangos ilgio monochromatine šviesa, būtent tokio tipo (vienmodės) kabeliai šiandien laikomi perspektyviausiais tolimojo ryšio ryšiams ateityje, tačiau kol kas jie yra brangūs ir trumpalaikiai.
Daugiamodis kabelis mažiau „tikslūs“ nei vienmodžiai. Siųstuvo pluoštai į jį patenka dispersiškai, o imtuvo šone yra tam tikras perduodamo signalo formos iškraipymas. Daugiamodio kabelio optinio pluošto skersmuo yra 62,5 µm, o išorinis apvalkalo skersmuo yra 125 µm.
Siųstuvo pusėje naudojamas įprastas (ne lazerinis) šviesos diodas (bangos ilgis 0,85 μm), o įranga nėra tokia brangi kaip lazerio šviesos šaltinis, o dabartinių daugiamodžių kabelių tarnavimo laikas yra ilgesnis. Šio tipo kabelių ilgis neviršija 5 km. Įprasta signalo perdavimo delsa yra maždaug 5 ns/m.
Šviesolaidinių kabelių privalumai
Optinis kabelis vienaip ar kitaip kardinaliai skiriasi nuo įprastų elektros kabelių savo išskirtine apsauga nuo triukšmo, kuri užtikrina maksimalų tiek juo perduodamos informacijos vientisumo, tiek konfidencialumo saugumą.
Elektromagnetiniai trukdžiai, nukreipti į optinį kabelį, negali iškreipti šviesos srauto, o patys fotonai negeneruoja išorinės elektromagnetinės spinduliuotės. Nepažeidžiant kabelio vientisumo, neįmanoma perimti juo perduodamos informacijos.
Skaidulinio optinio kabelio pralaidumas teoriškai yra 10 ^ 12 Hz, kurio negalima palyginti su bet kokio sudėtingumo srovės kabeliais. Galite lengvai perduoti informaciją iki 10 Gbps per kilometrą greičiu.
Pats šviesolaidinis kabelis nėra toks brangus kaip plonas bendraašis kabelis. Tačiau pagrindinė gatavo tinklo kainos padidėjimo dalis vis tiek tenka perdavimo ir priėmimo įrangai, kurios užduotis yra paversti elektros signalą į šviesą ir atvirkščiai.
Šviesos signalo slopinimas, einant per vietinio tinklo optinį kabelį, neviršija 5 dB 1 kilometre, tai yra beveik toks pat, kaip žemo dažnio elektros signalo. Be to, kuo didesnis dažnis – tuo stipresnis optinės terpės pranašumas prieš tradicinius elektros laidus – slopinimas nežymiai padidėja. O esant didesniems nei 0,2 GHz dažniams, optinis kabelis aiškiai nekonkuruoja. Praktiškai įmanoma padidinti perdavimo atstumą iki 800 km.
Šviesolaidiniai kabeliai yra naudojami žiediniuose arba žvaigždiniuose tinkluose, visiškai pašalinant įžeminimo ir apkrovos balansavimo problemas, kurios visada yra svarbios elektros kabeliams.
Puikus galvaninė izoliacija, kartu su minėtais privalumais, analitikams leidžia prognozuoti, kad tinklo komunikacijose optiniai kabeliai netrukus visiškai pakeis elektros kabelius, ypač atsižvelgiant į didėjantį vario trūkumą planetoje.
Šviesolaidinių kabelių trūkumai
Tiesą sakant, negalima nepaminėti optinių duomenų perdavimo sistemų trūkumų, kurių pagrindinis yra sistemų įrengimo sudėtingumas ir aukšti jungčių montavimo tikslumo reikalavimai. Dėl mikronų nuokrypių jungiant jungtį gali padidėti jos slopinimas. Čia reikalingas didelio tikslumo suvirinimas arba specialus lipnus gelis, kurio lūžio rodiklis panašus į paties sumontuoto stiklo pluošto.
Dėl šios priežasties personalo kvalifikacija neleidžia atlaidumo, jų naudojimui reikalingi specialūs įrankiai ir aukšti įgūdžiai. Dažniausiai jie naudojasi paruoštais kabelio gabalais, kurių galuose jau sumontuotos paruoštos reikiamo tipo jungtys. Signalui išsišakoti iš šviesolaidžio naudojami specializuoti skirstytuvai keliems kanalams (nuo 2 iki 8), tačiau išsišakojus neišvengiamai atsiranda šviesos slopinimas.
Žinoma, pluoštas yra ne tokia tvirta ir mažiau lanksti medžiaga nei varis, todėl jo saugumui pluoštą lenkti mažesniu nei 10 cm spinduliu yra pavojinga.Jonizuojanti spinduliuotė sumažina optinio pluošto skaidrumą, padidina perduodamo šviesos signalo slopinimą.
Radiacijai atsparūs šviesolaidiniai kabeliai yra brangesni nei įprasti šviesolaidiniai kabeliai. Dėl staigaus temperatūros pokyčio pluošte gali susidaryti įtrūkimai. Žinoma, optinis pluoštas yra pažeidžiamas mechaninių įtempių, smūgių ir ultragarso; apsaugoti nuo šių veiksnių, iš kabelių apvalkalų naudojamos specialios minkštos garsą sugeriančios medžiagos.