Kabel optik - peranti, jenis dan ciri

Kabel optik, tidak seperti kabel dengan konduktor tembaga atau aluminium, menggunakan gentian optik lutsinar sebagai medium untuk menghantar isyarat. Isyarat dihantar di sini bukan dengan bantuan arus elektrik, tetapi dengan bantuan cahaya. Ini bermakna hampir tiada elektron bergerak, sebaliknya foton, dan kehilangan penghantaran isyarat ternyata tidak ketara.

Kabel ini sesuai sebagai alat penghantaran maklumat, kerana cahaya boleh melalui gentian kaca lutsinar secara praktikal tanpa halangan untuk berpuluh-puluh kilometer, manakala keamatan cahaya berkurangan sedikit.

Terdapat Kabel GOF (Kabel Gentian Optik Kaca) — dengan gentian kaca, dan Kabel POF (kabel optik plastik) — dengan gentian plastik lutsinar. Kedua-duanya secara tradisinya dipanggil kabel optik atau gentian optik.

Peranti kabel optik

Kabel gentian optik mempunyai peranti yang agak mudah.Di tengah-tengah kabel terdapat panduan cahaya yang diperbuat daripada gentian kaca (diameternya tidak melebihi 10 mikron), memakai plastik pelindung atau cangkerang kaca, yang memberikan jumlah pantulan dalaman cahaya kerana perbezaan indeks biasan di sempadan daripada dua media.

Ternyata cahaya, sepanjang jalan dari pemancar ke penerima, tidak boleh meninggalkan urat pusat. Di samping itu, cahaya tidak takut gangguan elektromagnet, oleh itu kabel sedemikian tidak memerlukan perisai elektromagnet, tetapi hanya perlu diperkukuh.

Untuk memastikan kekuatan mekanikal kabel optik, langkah khas diambil — mereka menjadikan kabel berperisai, terutamanya apabila ia berkaitan dengan kabel optik berbilang teras yang membawa beberapa gentian optik berasingan pada masa yang sama. Kabel yang digantung memerlukan tetulang khas dengan logam dan Kevlar.

Reka bentuk kabel gentian optik yang paling mudah ialah gentian kaca dalam cangkerang plastik… Reka bentuk yang lebih kompleks ialah kabel berbilang lapisan dengan elemen pengukuhan, contohnya, untuk pemasangan di bawah air, bawah tanah atau digantung.

Dalam kabel berperisai berbilang lapisan, kabel pengukuh sokongan diperbuat daripada logam yang disertakan dalam sarung polietilena. Plastik pembawa ringan atau gentian kaca diletakkan di sekelilingnya. Setiap gentian individu disalut dengan lapisan varnis berwarna untuk pengekodan warna dan perlindungan terhadap kerosakan mekanikal. Bungkusan gentian dibungkus dalam tiub plastik yang diisi dengan gel hidrofobik.

Satu tiub plastik boleh mengandungi dari 4 hingga 12 gentian tersebut, manakala jumlah gentian dalam satu kabel tersebut boleh mencapai sehingga 288 keping. Paip dijalin dengan benang yang mengetatkan filem yang dilembapkan dengan gel hidrofobik — untuk kusyen pengaruh mekanikal yang lebih besar. Paip dan kabel pusat ditutup dengan polietilena.Seterusnya ialah helai Kevlar, yang secara praktikal menyediakan perisai untuk kabel terkandas. Kemudian polietilena sekali lagi untuk melindunginya daripada kelembapan, dan akhirnya kulit luar.

Dua jenis utama kabel gentian optik

Terdapat dua jenis kabel gentian optik: mod berbilang dan mod tunggal. Yang berbilang mod lebih murah, yang satu mod lebih mahal.

Kabel mod tunggal memastikan bahawa sinar yang melalui gentian mengambil hampir laluan yang sama tanpa sisihan bersama yang ketara, akibatnya, semua sinar tiba pada penerima pada masa yang sama dan tanpa herotan bentuk isyarat. Diameter gentian optik dalam kabel mod tunggal adalah kira-kira 1.3 μm, dan pada panjang gelombang inilah cahaya mesti dihantar melaluinya.

Atas sebab ini, sumber laser dengan cahaya monokromatik dengan panjang gelombang yang sangat diperlukan digunakan sebagai penghantar. Tepatnya kabel jenis ini (mod tunggal) hari ini dianggap paling menjanjikan untuk komunikasi jarak jauh pada masa hadapan, tetapi buat masa ini ia adalah mahal dan berumur pendek.

Kabel pelbagai mod kurang "tepat" daripada mod tunggal. Rasuk dari pemancar masuk ke dalamnya dengan penyebaran, dan di sisi penerima terdapat beberapa herotan bentuk isyarat yang dihantar. Diameter gentian optik dalam kabel multimod ialah 62.5 µm dan diameter luar sarung ialah 125 µm.

Ia menggunakan LED konvensional (bukan laser) pada bahagian pemancar (0.85 μm panjang gelombang), dan peralatannya tidak semahal sumber cahaya laser, dan kabel multimod semasa mempunyai jangka hayat yang lebih lama. Panjang kabel jenis ini tidak melebihi 5 km. Latensi penghantaran isyarat biasa adalah pada urutan 5 ns/m.

Kelebihan kabel gentian optik

Dalam satu cara atau yang lain, kabel optik berbeza secara radikal daripada kabel elektrik biasa dengan perlindungan bunyi yang luar biasa, yang memastikan keselamatan maksimum kedua-dua integriti dan kerahsiaan maklumat yang dihantar melaluinya.

Gangguan elektromagnet yang diarahkan pada kabel optik tidak dapat memesongkan aliran cahaya, dan foton itu sendiri tidak menghasilkan sinaran elektromagnet luaran. Tanpa memecahkan integriti kabel, adalah mustahil untuk memintas maklumat yang dihantar melaluinya.

Lebar jalur kabel gentian optik secara teorinya adalah 10 ^ 12 Hz, yang tidak boleh dibandingkan dengan kabel semasa dengan sebarang kerumitan. Anda boleh memindahkan maklumat dengan mudah pada kelajuan sehingga 10 Gbps setiap kilometer.

Kabel gentian optik itu sendiri tidak semahal kabel sepaksi nipis. Tetapi bahagian utama kenaikan harga rangkaian siap masih jatuh pada peralatan pemancar dan penerima, yang tugasnya adalah untuk menukar isyarat elektrik menjadi cahaya dan sebaliknya.

Pengecilan isyarat cahaya apabila melalui kabel optik rangkaian tempatan tidak melebihi 5 dB setiap 1 kilometer, iaitu, hampir sama dengan isyarat elektrik frekuensi rendah. Selain itu, semakin tinggi frekuensi-lebih kuat kelebihan medium optik berbanding wayar elektrik tradisional-pengecilan meningkat sedikit. Dan pada frekuensi di atas 0.2 GHz, kabel optik jelas tidak dapat bersaing. Secara praktikalnya mungkin untuk meningkatkan jarak penghantaran sehingga 800 km.

Kabel gentian optik boleh digunakan dalam rangkaian topologi cincin atau bintang sambil menghapuskan sepenuhnya isu pembumian dan pengimbangan beban yang sentiasa berkaitan dengan kabel elektrik.

Sempurna pengasingan galvanik, bersama-sama dengan kelebihan di atas, membolehkan penganalisis meramalkan bahawa dalam komunikasi rangkaian, kabel optik tidak lama lagi akan menggantikan sepenuhnya kabel elektrik, terutamanya memandangkan kekurangan tembaga yang semakin meningkat di planet ini.

Kelemahan kabel gentian optik

Dalam keadilan, kita tidak boleh gagal untuk menyebut kelemahan sistem penghantaran data optik, yang utama adalah kerumitan pemasangan sistem dan keperluan tinggi untuk ketepatan pemasangan penyambung. Penyimpangan mikron semasa pemasangan penyambung boleh menyebabkan peningkatan pengecilan di dalamnya. Di sini anda memerlukan kimpalan berketepatan tinggi atau gel pelekat khas, indeks biasan yang serupa dengan gentian kaca yang dipasang itu sendiri.

Atas sebab ini, kelayakan kakitangan tidak membenarkan kelonggaran, alat khas dan kemahiran tinggi diperlukan untuk kegunaan mereka. Selalunya, mereka menggunakan potongan kabel yang sudah siap, di hujungnya penyambung siap dari jenis yang diperlukan telah dipasang. Untuk mencabang isyarat daripada gentian optik, pembahagi khusus digunakan untuk beberapa saluran (dari 2 hingga 8), tetapi apabila bercabang, pengecilan cahaya tidak dapat dielakkan berlaku.

Sudah tentu, gentian adalah bahan yang kurang kuat dan kurang fleksibel daripada tembaga, dan adalah berbahaya untuk membengkokkan gentian ke jejari kurang daripada 10 cm untuk keselamatannya.Sinaran mengion mengurangkan ketelusan gentian optik, meningkatkan pengecilan isyarat cahaya yang dihantar.

Kabel gentian optik tahan sinaran lebih mahal daripada kabel gentian optik konvensional. Perubahan suhu yang mendadak boleh menyebabkan retakan terbentuk pada gentian. Sudah tentu, gentian optik terdedah kepada tekanan mekanikal, kejutan dan ultrasound; untuk melindungi daripada faktor-faktor ini, bahan penyerap bunyi lembut khas digunakan daripada sarung kabel.