Στο οπτικές ίνες είναι εύκαμπτα νήματα κατασκευασμένα από διαφανή υλικά όπως ίνες γυαλιού ή πλαστικών και τα οποία χρησιμοποιούνται ως μέσο διάδοσης του φως. Οι οπτικές ίνες είναι γενικά πολύ λεπτές, με λίγες μόνο μικρόμετραπάχους (10-6 m), αλλά μπορεί να έχει μήκος αρκετών χιλιομέτρων. Οι οπτικές ίνες έχουν πολλές εφαρμογές, με τη μετάδοση δεδομένων να είναι μία από τις πιο κοινές.
Φυσική οπτικών ινών
Οι οπτικές ίνες αποτελούνται από πυρήνα, κέλυφος και προστατευτικό κάλυμμα.
Οι οπτικές ίνες σχηματίζονται από έναν υψηλό διαφανή πυρήνα. διαθλαστικός δείκτης επικαλυμμένο με διαφανή πλαστικά στρώματα των οποίων οι διαθλαστικοί δείκτες είναι χαμηλότεροι από εκείνους του πυρήνα. Το φυσικό φαινόμενο που επιτρέπει τη χρήση οπτικών ινών είναι το αντανάκλασηεσωτερικόςσύνολο από το φως.
Για το δικό σας συνολική εσωτερική αντανάκλαση, φως εκπέμπεται στον πυρήνα οπτικών ινών στο α ελάχιστη γωνία πρόσπτωσης, που ονομάζεται οριακή γωνία (ονομάζεται επίσης κρίσιμη γωνία), μετρούμενη σε σχέση με τη διεπαφή μεταξύ του πυρήνα και του περιβλήματος του. Μια τέτοια γωνία επιτρέπει στο φως να υποστεί διαδοχικές εσωτερικές αντανακλάσεις μέσα στην οπτική ίνα χωρίς να διαφεύγει από εκεί.
Με αυτόν τον τρόπο, το φως μπορεί να διαδοθεί σε μεγάλες αποστάσεις, με ελάχιστες απώλειες σε αυτό ένταση, εκτός από την παρακολούθηση της μορφής με την οποία τα καλώδια οπτικών ινών είναι διατεταγμένα.
Με απλά λόγια, το καλώδιο οπτικών ινών λειτουργεί σαν μια σήραγγα με καθρέφτες που αντανακλά το φως.
Οι οπτικές ίνες μπορούν επίσης να διαδίδουν περισσότερα από ένα χρώματα, ή μήκος κύματος, μέσα. Αυτή η διαδικασία, που ονομάζεται πολυπλεξία, επιτρέπει την ταυτόχρονη μετάδοση περισσότερων πληροφοριών μέσω μίας οπτικής ίνας, όπως Διαδίκτυο, τηλέφωνο και τηλεόραση, κάτι που δεν μπορεί να γίνει με συμβατικά καλώδια, όπως αυτά από χαλκό, που χρησιμοποιούνται ευρέως για μεταφορά Ζάρια.
Όταν εκπέμπονται διαφορετικά μήκη κύματος μέσα σε μια οπτική ίνα, τα χρώματα τείνουν να αναμιγνύονται, σχηματίζοντας έτσι ένα δέσμηλευκό, λόγω του σύνθεσηπρόσθετος χρωμάτων. Έτσι, στους ακροδέκτες αυτού του τύπου οπτικού καλωδίου, χρησιμοποιείται ένα είδος πρίσματος ικανό να διασκορπίζει το φως, διαχωρίζοντας τα διαφορετικά χρώματα και έτσι εμφανίζοντας το φάσμα διακριτό, χαρακτηριστικό κάθε μήκους κύματος.
Κοίταεπίσης:Τι είναι η διάθλαση;
σε τι χρησιμεύει
Το ενδοσκόπιο χρησιμοποιείται για τη λήψη εικόνων από το εσωτερικό του λαιμού.
Δείτε μερικές από τις κύριες χρήσεις των οπτικών ινών:
ΡοήσεΖάρια: Οι οπτικές ίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μετάδοση δεδομένων από Διαδίκτυο, τηλέφωνο, τηλεόραση, δίκτυα, ραδιόφωνο κλπ.
λήψησεεικόνες: Οι οπτικές ίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη λήψη εικόνων από δυσπρόσιτα μέρη, καθώς το φως μπορεί να ανακλάται στο εσωτερικό τους σε μεγάλες αποστάσεις.
Αισθητήρες: Μέσω οπτικών ινών, είναι δυνατή η κατασκευή μεγάλης ποικιλίας αισθητήρων ικανών ευαίσθητες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, μικρές παραμορφώσεις στα στερεά, συχνότητες φωτός, πόλωση του φως κ.λπ.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Το φως μπορεί να διαδώσει μέσα σε οπτικές ίνες χάρη στις οπτικές ιδιότητες του πυρήνα του.
→ Πλεονεκτήματα
Ταχύτητασεροή: Τα περισσότερα καλώδια οπτικών ινών που χρησιμοποιούνται στον κόσμο είναι ικανά να μεταδίδουν 40 Gbit / s (Gigabits ανά δευτερόλεπτο - 109 bits / s, ωστόσο, προς το παρόν υπάρχουν τεχνολογίες που μπορούν να μεταφέρουν έως 1 Pbit / s (Petabit ανά δευτερόλεπτο - 1015 bits / sec).
Αντοχή σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές: Τα καλώδια οπτικών ινών είναι κατασκευασμένα από διηλεκτρικά υλικά και η διάδοση του φωτός μέσα σε αυτά τα υλικά δεν παρεμποδίζεται από εξωτερικά ηλεκτρομαγνητικά κύματα.
Χαμηλόςμείωσησεσήμα: Σε αντίθεση με τα αγώγιμα καλώδια, οι οπτικές ίνες μπορούν να μεταδίδουν πληροφορίες με μικρές απώλειες: περίπου 0,2 dB / km (0,2 ντεσιμπέλ - μονάδα έντασης της ενέργειας που μεταφέρεται από το κύμα).
Κόστος: Τα καλώδια οπτικών ινών είναι φθηνότερα από τα καλώδια αγωγών χαλκού.
ΖΩΗχρήσιμος: Αυτός ο τύπος καλωδίων έχει πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής, εκτιμάται σε πάνω από 100 χρόνια συνεχούς χρήσης.
Χώρος: Λόγω του ρυθμού μεταφοράς δεδομένων, τα καλώδια οπτικών ινών καταλαμβάνουν πολύ μικρότερο χώρο από τα συμβατικά καλώδια.
→ Μειονεκτήματα
Εφαρμογή: Τα καλώδια οπτικών ινών είναι είτε υπόγεια είτε πάντα συνδεδεμένα στο έδαφος.
Εύθραυστο: Τα καλώδια οπτικών ινών είναι ευαίσθητα και μπορούν να σπάσουν ευκολότερα από τα καλώδια χαλκού και δεν είναι τόσο ελαστικά όσο τα μεταλλικά καλώδια.
Αποστάσεις: Αν και απορροφούν λίγο φως, καλώδια οπτικών ινών καλύπτουν μεγάλες αποστάσεις όπως αυτές που είναι υποβρύχια, χρειάζονται πολλούς επαναλήπτες σήματος για να ενισχύσουν τις απώλειες της έντασης του φως.
ταχύτητα οπτικών ινών
Τα περισσότερα από τα καλώδια οπτικών ινών που χρησιμοποιούνται σήμερα έχουν δυνατότητες μετάδοσης μεταξύ 10 και 40 Gbits / s. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετές εφαρμογές όπου απαιτούνται υψηλότερα ποσοστά μεταφοράς, έτσι ορισμένες εταιρείες μεταφοράς Οι τηλεπικοινωνίες έχουν ήδη αναπτύξει καλώδια μήκους άνω των 7000 km, ικανά να μεταδίδουν έως και 15,5 Tbits / s (Terabits / s - 1015 bits / sec). Τα καλώδια οπτικών ινών αυτού του τύπου εκτιμάται ότι μπορούν να υποστηρίξουν έως και 3.000.000 ταυτόχρονες τηλεφωνικές κλήσεις ή έως και 90.000 τηλεοπτικά κανάλια.
Οι οπτικές ίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μετάδοση στο Διαδίκτυο.
Πώς κατασκευάζεται η οπτική ίνα;
Το πιο κοινό υλικό για την κατασκευή οπτικών ινών είναι το διοξείδιο του πυριτίου, το δημοφιλές όνομα για οξείδιοσεπυρίτιο (ΣιΟ2). Ωστόσο, ανάλογα με την επιθυμητή εφαρμογή, άλλα υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή του, όπως γυαλιά που προέρχονται από φθόριο και ορισμένα στοιχεία της οικογένειας χαλκογόνου, όπως το θείο.
Από εμένα, Rafael Helerbrock
