Kell optilised kiud on läbipaistvad materjalid, näiteks klaas - või plastkiud, valmistatud paindlikud niidid, mida kasutatakse kuldse leviku vahendina valgus. Optilised kiud on üldiselt väga õhukesed, neid on vähe mikromeetridpaksusega (10-6 m), kuid võib olla mitu kilomeetrit pikk. Optilistel kiududel on mitu rakendust, kusjuures andmeedastus on üks levinumaid.
Kiudoptiline füüsika
Optilised kiud koosnevad südamikust, kestast ja kaitsekattest.
Optilised kiud on moodustatud kõrgest läbipaistvast südamikust. murdumisnäitaja kaetud läbipaistvate plastkihtidega, mille murdumisnäitajad on südamiku omadest madalamad. Füüsiline nähtus, mis võimaldab optilisi kiude kasutada, on peegeldussiseminekokku valgusest.
Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)
Sinu totaalne sisemine peegeldus, kiiratakse fiiberoptilisse südamikku valgus a minimaalne langemisnurk, helistas piirnurk (nimetatakse ka kriitiliseks nurgaks), mõõdetuna südamiku ja selle korpuse vahelise liidese suhtes. Selline nurk võimaldab valgusel järjestikku sisepeegeldusi läbi optilise kiu sisemuse väljuda.
Sel viisil saab valgust levitada pikkade vahemaade korral, minimaalsete kadudega intensiivsus, lisaks kiudoptiliste kaablite paigutuse formaadi jälgimisele.
Lihtsamalt öeldes töötab fiiberoptiline kaabel nagu peegeldav tunnel, mis peegeldab valgust.
Optilised kiud võivad levida ka rohkem kui ühes värvitoonis või laine pikkus, sees. See protsess, nn multipleksimine, võimaldab rohkem teavet edastada samaaegselt ühe optilise kiu kaudu, näiteks Interneti, telefoni ja televisioon, mida tavaliste kaablitega, näiteks vasest valmistatud kaablitega, ei saa teha, kasutatakse laialdaselt ülekandeks Täringut.
Kui optilise kiu sees eralduvad erinevad lainepikkused, kipuvad värvid segunema, moodustades seega a talaValge, sest sünteeslisaaine värve. Niisiis kasutatakse seda tüüpi optiliste kaablite klemmides teatud tüüpi valgust hajutavat prisma, eraldades erinevad värvid ja kuvades nii selle spekter diskreetne, iseloomulik igale lainepikkusele.
Vaataka:Mis on murdumine?
milleks see on mõeldud
Endoskoobi abil tehakse pilte kurgu sisemusest.
Tutvuge optiliste kiudude peamiste kasutusaladega:
VoogesitusaastalTäringud: Optilisi kiude saab kasutada andmete edastamiseks Internetist, telefonist, televisioonist, võrkudest, raadiost jne.
saamineaastalpilte: Optilisi kiude saab kasutada piltide saamiseks raskesti ligipääsetavatest kohtadest, kuna nende sisemuses võib valgus peegelduda suurte vahemaade tagant.
Andurid: Optiliste kiudude kaudu on võimalik ehitada väga erinevaid andureid, mis seda suudavad tundlikud temperatuurimuutused, tahkete ainete väikesed deformatsioonid, valgussagedused, valgus jne
Eelised ja puudused
Valgus on võimeline levima optiliste kiudude sees tänu oma südamiku optilistele omadustele.
→ Eelised
Kiirusaastalvoogesitus: Enamik maailmas kasutatavaid kiudoptilisi kaableid on võimelised edastama 40 Gbit / s (gigabitti sekundis - 109 bitti / s), kuid praegu on tehnoloogiaid, mis on võimelised edastama kuni 1 Pbit / s (Petabit sekundis - 1015 bitti / s).
Vastupidavus elektromagnetilistele häiretele: Kiudoptilised kaablid on valmistatud dielektrilistest materjalidest ja valguse levikut nende materjalide sees välised elektromagnetlained ei häiri.
Madalleevendamineaastalsignaal: Erinevalt juhtivatest kaablitest saavad optilised kiud teavet edastada väikesed kaod: umbes 0,2 dB / km (0,2 detsibelli - energia kantava energia intensiivsuse ühik) Laine).
Maksumus: Kiudoptilised kaablid on odavamad kui vaskjuhe.
Elukasulik: Seda tüüpi kaablite kasutusiga on väga pikk, hinnanguliselt üle 100 aasta pidevat kasutamist.
Kosmos: Kiudoptilised kaablid võtavad oma andmeedastuskiiruse tõttu palju vähem ruumi kui tavalised kaablid.
→ Puudused
Rakendus: Kiudoptilised kaablid on kas maa all või alati maaga ühendatud.
Haprus: Kiudoptilised kaablid on tundlikud ja võivad kergemini puruneda kui vaskkaablid ning need ei ole nii vormitavad kui metallkaablid.
Vahemaad: Kuigi need neelavad vähe valgust, kiudoptilised kaablid, mis läbivad suuri vahemaid nagu need mis on allveelaevad, vajavad nad palju signaali kordureid, et tugevdada laeva intensiivsuse kadu valgus.
kiudoptiline kiirus
Enamikul tänapäeval kasutatavatest kiudoptilistest kaablitest on ülekandevõimalused 10 ja 40 Gbit / s. Siiski on mitu rakendust, kus nõutakse suuremat ülekandemäära, nii et mõned ülekandefirmad telekommunikatsioon on juba välja töötanud üle 7000 km pikkused kaablid, mis suudavad edastada kuni 15,5 Tbits / s (terabitti / s - 1015 bitti / s). Seda tüüpi kiudoptilised kaablid on hinnanguliselt võimelised toetama kuni 3 000 000 samaaegset telefonikõnet või kuni 90 000 telekanalit.
Interneti kaudu edastamiseks saab kasutada optilisi kiude.
Kuidas tehakse kiudoptilist?
Kõige tavalisem materjal optiliste kiudude ehitamiseks on ränidioksiid, populaarne nimetus oksiidaastalräni (SiO2). Sõltuvalt soovitud kasutusviisist võib selle ehitamisel kasutada muid materjale, näiteks fluorist saadud klaase ja kalkogeenide perekonna mõningaid elemente, näiteks väävlit.
Minu poolt. Rafael Helerbrock
Kas soovite sellele tekstile viidata koolis või akadeemilises töös? Vaata:
HELERBROCK, Rafael. "Optiline kiud"; Brasiilia kool. Saadaval: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/fibra-optica.htm. Juurdepääs 27. juunil 2021.
