2019-08-09
Kable światłowodowe - nośniki informacji
W kablach światłowodowych zamiast prądu elektrycznego wykorzystywana jest tutaj modulowana fala świetlna, która jest niewrażliwa na zakłócenia przez pole magnetyczne. Źródłem jej może być laser półprzewodnikowy lub dioda elektroluminescencyjna (LED), a elementem odbierającym sygnał po drugiej stronie światłowodu element światłoczuły np. fotodioda.
W światłowodach gdzie stosowana jest optyczna transmisja sygnału istnieje możliwość wykorzystania bardzo szerokiego pasma, co czyni je bardzo przydatnym w telefonii, transmisji danych i sygnałów cyfrowych do 3Tb/s. Takie rozwiązanie umożliwia też transmisję sygnału na większe odległości bez konieczności dodatkowego wzmacniania. Wykorzystując powietrze jako medium transmisyjne można osiągnąć transfer danych rzędu 74Tb/s.
Światłowody oprócz dużej odporności na zewnętrzne zakłócenia elektromagnetyczne charakteryzują się też mniejszą niż 10-10 stopą błędów przy najwyższych przepustowościach i małą tłumiennością jednostkową (około 0,20 dB/km dla fali o długości 1,5µm).
Zasadniczą częścią światłowodu jest rdzeń składający się z włókna wykonanego ze specjalnego rodzaju szkła kwarcowego, który pokryty jest płaszczem i warstwą ochronną.
Działanie
światłowodu polega na wykorzystaniu właściwości dwóch
materiałów, które przewodzą światło
o różnych
współczynnikach załamania, przy czym ten współczynnik w rdzeniu
jest wyższy niż w płaszczu. Następuje tu całkowite wewnętrzne
odbicie promienia, który odbija się od płaszczyzny przejścia
rdzenia do płaszcza i efekt jest taki, że promień świetlny cały
czas przemieszcza się w rdzeniu. Płaszcz pokryty jest izolacją
ochronną.
Światłowody telekomunikacyjne ze względu na swoją geometrię dzielimy na:
planarne
paskowe
włókniste
Ze względu na strukturę występują jako:
jednomodowe – przenoszą tylko jeden mod, co oznacza, że wszystkie promienie odbijają się pod tym samym kątem od powierzchni płaszcza i nie powstaje dyspersja. Umożliwiają transmisję danych na odległość do 100 km bez potrzeby dodatkowego wzmacniania przy prędkości transmisji do
3 Tb/s. Laser jest źródłem światła;wielomodowe – przesyłają wiele modów, stąd możliwość występowania różnych kątów odbicia skutkująca występowaniem dyspersji. Mody o różnej długości powodują zniekształcenie impulsu wyjściowego ograniczając odległość transmisji i prędkość przesyłania danych. Dioda LED jest źródłem światła.
Światłowody wielomodowe ze względu na rozkład współczynnika załamania światła można podzielić na:
skokowe – współczynnik załamania światła zmienia się skokowo między rdzeniem a płaszczem. Promienie światła biegną prostoliniowo;
gradientowe - następuje płynna zmiana współczynnika załamania światła w przekroju poprzecznym światłowodu, współczynnik załamania zmniejsza się sukcesywnie od środka rdzenia na zewnątrz. Promienie światła biegną krzywoliniowo.
Ze względu na zastosowanie światłowody występują jako:
zewnętrzne – w postaci tub zawierających włókna oplatające centralny dielektryczny element wzmacniający i wypełnionych żelem. Rdzeń kabla jest chroniony specjalnym oplotem i posiada odporną na promieniowanie słoneczne i wilgoć koszulkę zewnętrzną;
wewnętrzne – do układania wewnątrz budynku z cieńszą warstwą ochronną, a tym samym mniej odporne na warunki zewnętrzne.
Przykładem takich kabli światłowodowych są kable BiTfiber produkowane jako:
zewnątrzbudynkowe (np. BiTfiber Z XOTKtmsd, BiTfiber S XOTKtsdp) do stosowania w każdych warunkach atmosferycznych;
uniwersalne (np.BiTfiber ZW NOTKtsd, BiTfiber U DQ(ZN)BH);
wewnątrzbudynkowe (np. BiTfiber W-NOTKSd(simplex), BiTfiber W-NOTKSd(minibreakout)) posiadające specjalną konstrukcję charakteryzującą się ulepszonymi wskaźnikami bezpieczeństwa p.poż., oraz ograniczoną palnością i emisją gazów toksycznych w razie pożaru;
specjalne (np. BiTfiber ZKS-XXOTKtsFo, BiTfiberYOTKGtsDFoyn) do stosowania w warunkach
o ściśle określonych zagrożeniach tj, górnictwo, kanalizacja ściekowa itp.
Materiał, z którego wykonane są światłowody pozwala na wyodrębnienie następujących grup:
światłowody szklane;
światłowody plastikowe;
światłowody półprzewodnikowe.
Dyspersja i tłumienie, które zależą od długości fali i materiału światłowodu ograniczają jego długość. Pomimo to światłowody są bezkonkurencyjne pod względem szybkości i jakości transmisji informacji.