Jaké jsou součásti optického vlákna
Jaké jsou součásti optického vlákna? Typické optické vlákno obsahuje tři hlavní složky: jádro, které nese světlo; opláštění, které obklopuje jádro s nižším indexem lomu a obsahuje světlo; a povlak, který chrání křehké vlákno uvnitř.
Jádro
Jádro , které nese světlo, je nejmenší část optického vlákna. Jádro optického vlákna je obvykle vyrobeno ze skla, i když některé jsou vyrobeny z plastu. Sklo použité v jádru je extrémně čistý oxid křemičitý (SiO2), materiál tak jasný, že byste se mohli dívat skrz 5 mil od něj, jako byste se dívali oknem domácnosti.
Ve výrobním procesu se pro zvýšení indexu lomu za řízených podmínek používají příměsi jako germania, oxid fosforečný nebo oxid hlinitý.
Jádra optických vláken jsou vyráběna v různých průměrech pro různé aplikace. Typická skleněná jádra se pohybují v rozmezí od 3,7 do 200um. Velikosti jádra běžně používané v telekomunikacích jsou 9um, 50um a 62.5um. Plastová optická vlákna mohou být mnohem větší než sklo. Oblíbená velikost plastového jádra je 980um.
Opláštění
Obložení obklopuje jádro a poskytuje nižší index lomu pro práci s optickým vláknem. Když se používá skleněný plášť, plášť a jádro se vyrábějí společně ze stejného materiálu na bázi oxidu křemičitého v trvale taveném stavu. Výrobní proces přidává do jádra různá množství dopantů a plášť pro udržení rozdílu v indexech lomu mezi nimi asi 1%.
Typické jádro může mít index lomu 1,49 při 1300 nm, zatímco plášť může mít index lomu 1,47. Tato čísla jsou však závislá na vlnové délce. Jádro stejného vlákna bude mít odlišný index lomu při jiné vlnové délce.
Obvod je stejně jako jádro vyráběn ve standardních průměrech. Dva nejčastěji používané průměry jsou 125um a 140um. Plášť 125um typicky podporuje velikosti jádra 9um, 50um, 62.5um a 85um. Plášť 140um má typicky 100um jádro.
Povlak
Povlak je ochrannou vrstvou optického vlákna. Povlak absorbuje otřesy, škrábance, škrábance a dokonce i vlhkost, která by mohla poškodit plášť. Bez povlaku je optické vlákno velmi křehké. Jediný mikroskopický nick v plášti může způsobit, že se optické vlákno zlomí, když se ohne. Povlak je nezbytný pro celoskleněná vlákna a bez něj se neprodávají.
Povlak je pouze ochranný. V žádném případě nepřispívá k schopnosti přenášet světlo optického vlákna. Vnější průměr povlaku je typicky 250um nebo 500um. Povlak je obvykle bezbarvý. V některých aplikacích je však povlak zbarven, takže mohou být identifikována jednotlivá optická vlákna ve skupině optických vláken.
Povlak nalezený na optickém vlákně je vybrán pro specifický typ výkonu nebo prostředí. Jednou z nejběžnějších typů nátěrů je akrylát. Tento povlak se obvykle aplikuje ve dvou vrstvách. Primární nátěr se nanáší přímo na plášť. Tento povlak je měkký a poskytuje polštář pro optické vlákno, když je ohýbán. Sekundární povlak je tvrdší než primární povlak a poskytuje tvrdý vnější povrch. Akrylát je však omezen na teplotní výkon. Typické akryláty mohou pracovat při teplotách do 125 ° C.
Silikon, uhlík a polyimid jsou povlaky, které mohou být nalezeny na optických vláknech, která jsou používána v drsných prostředích, jako jsou ty, které jsou spojeny s avionikou, letectvím a prostorem. Mohou být také použity na optických vláknech určených pro těžbu nebo vrtání ropy a plynu.
Normy
I když je možná řada kombinací velikostí jádra a pláště, jsou nezbytné normy, aby bylo zajištěno, že konektory a zařízení mohou být správně přizpůsobeny. To je důležité zejména při práci s tak malými součástmi, jako jsou komponenty používané v optických vláknech, kde i nepatrné nesoulady mohou učinit celý systém nepoužitelným.
Dvě organizace publikují standardy, které definují výkon optických vláken používaných v telekomunikačním průmyslu; jsou to Asociace telekomunikačního průmyslu (TIA) a Mezinárodní telekomunikační unie (ITU). Zatímco TIA a ITU publikují mnoho standardů na optických vláknech, klíčové standardy, které byste měli znát s ANSI / TIA-568-C.3, ITU-TG.653, ITU-TG.655 a ITU-T G.657.
Norma ANSI / TIA-568-C.3 platí pro komponenty optických kabelů v prostorových prostorách. Normy ITU se vztahují na jednovidový optický kabel. Jejich popis je následující:
> ITU-TG.652: Charakteristika optického vlákna a kabelu s jedním režimem
> ITU-T G.655: Charakteristiky optického vlákna a kabelu s posunutým posunem
> ITU-T G.657: Charakteristika optického vlákna a kabelu s nulovým rozptylem posunutým v jednom režimu
Tyto normy obsahují důležité informace, které definují výkon optického vlákna, síťový kabel z optických vláken a součásti, jako jsou optické konektory a spoje.
Materiály
Optická vlákna jsou běžně vyráběna se skleněným jádrem a skleněným obložením, ale mohou být použity i jiné materiály, pokud výkon vlákna musí být vyvážen náklady na instalaci vlákna, upevněním do konektorů a zajištěním, že je správně chráněn před poškozením. V mnoha případech musí vlákna běžet jen na krátkou vzdálenost a výhody vysoké kvality všech skleněných vláken jsou méně důležité než pouhé úspory peněz. Existují také okolnosti, za kterých jsou vlákna vystavena tvrdým podmínkám, jako jsou vibrace, extrémní teplota, opakovaná manipulace nebo neustálý pohyb. Různá klasifikace vláken se vyvinula tak, aby vyhovovala různým podmínkám, nákladovým faktorům a požadavkům na výkon.
Hlavní klasifikace vláken podle materiálu jsou :
Skleněná vlákna : mají skleněné jádro a skleněné obklady. Používají se v případech, kdy jsou vyžadovány vysoké přenosové rychlosti, vzdálenosti s dlouhým přenosem nebo kombinace obou. Skleněná vlákna jsou nejzranitelnější z různých typů, a proto musí být instalována v prostředích, kde nebudou vystaveny velkému množství zneužití, nebo musí být chráněna speciálními kabely nebo skříněmi, aby bylo zajištěno, že jsou není poškozen.
Skleněná vlákna se běžně vyskytují v dálkových datech a v interbuildingových a mezioborových aplikacích.
Plastický plátovaný oxid křemičitý (PCS) : Tato vlákna mají skleněné jádro a plastový plášť. Jádro je větší než celoskleněné vlákno; typicky 200 um s tloušťkou pláště 50 um. Podobně jako silikonové vlákno s optickým vláknem se plastový povlak optického vlákna PCS typicky používá s termoplastickým pufrem, který obklopuje plastový plášť. Typická specifikace PCS vlákna by byla 200/300 um. Plastové obložení také slouží jako ochranná vrstva pro skleněné jádro, takže povlak běžně nacházející se na celoskleněném vlákně není na vláknech PCS obsažen. Vlákna PCS se obvykle používají pro průmyslové snímací aplikace a lékařské / zubní aplikace.
Tvrdý plátovaný oxid křemičitý (HCS) : Tato vlákna jsou podobná vláknu PCS, ale mají skleněné jádro s pláštěm z tvrdého polymeru nebo jiného materiálu, typicky silnějšího než jiné materiály pro obklady. Tvrdé plátované křemíkové vlákno je běžně používáno v místech, kde je prvotřídním hlediskem robustnost, jako je výroba, automatizace továrny a další oblasti, kde by šok a vibrace způsobily nespolehlivost standardních skleněných vláken. Optická vlákna HCS jsou typicky mnohem větší než skleněná optická vlákna. Velmi populární velikost je 200 / 230µm.
Plastová vlákna : Tato vlákna mají plastové jádro a plastové obložení. Jsou vybrány pro svou nízkou cenu, robustnost a snadné použití a jsou instalovány tam, kde není vyžadována vysoká šířka pásma a dlouhé přenosové vzdálenosti. Zatímco plastová vlákna nejsou vhodná pro dálkové přenosy s vysokým výkonem, mohou stále přenášet signály s užitečnými přenosovými rychlostmi na vzdálenost menší než 100m. Velmi populární velikost je 980 / 1000µm. Plastové vlákno je obvykle určeno pro viditelné vlnové délky v rozsahu 650 nm. Některá typická umístění pro plastová vlákna zahrnují systémy domácí zábavy, automobilový průmysl a výrobní kontrolní systémy. Mohou být také použity ve spojení mezi počítači a periferními zařízeními a ve zdravotnických zařízeních.
Výhody velkých plastových optických vláken
Je snadné se nadchnout vysokou přenosovou kapacitou a přenosem dat na dlouhé vzdálenosti ze skleněných optických vláken. Jasně překonává jakékoli jiné médium. Mnoho aplikací však nevyžaduje vysokou šířku pásma na velké vzdálenosti. Existuje mnoho aplikací pro optické vlákno ve vaší domácnosti. Můžete již mít systém domácí zábavy, který používá plastové optické vlákno, nebo můžete vlastnit auto, které používá plastové optické vlákno pro připojení audio zařízení nebo DVD měnič. Žádná z těchto aplikací nevyžaduje velkou šířku pásma na velké vzdálenosti. Tyto aplikace jsou ideální pro velká plastová optická vlákna. Plastové optické vlákno je obvykle navrženo tak, aby pracovalo na viditelné vlnové délce kolem rozsahu 650 nm. Schopnost vidět světlo při výstupu z optického vlákna má významnou výhodu; není nutné žádné drahé zkušební zařízení. Pro měření světla vycházejícího ze skleněného optického vlákna pracujícího v infračervené oblasti je zapotřebí měřič výkonu. Měřiče výkonu mohou být dražší než systém domácí zábavy.
Velké jádro z plastového optického vlákna má další výhodu oproti malým skleněným vláknům: snadno se vyrovná s jiným vláknem nebo světelným zdrojem nebo detektorem. Představte si vyrovnání dvou lidských vlasů tak, aby se konce dotýkaly a byly dokonale vycentrovány. Teď si představte, že děláte to samé se dvěma nevařenými špagetovými nudlemi.
