Plkst optiskās šķiedras ir elastīgi pavedieni, kas izgatavoti no caurspīdīgiem materiāliem, piemēram, stikla vai plastmasas šķiedrām, un kurus izmanto kā pavairošanas līdzekli gaisma. Optiskās šķiedras parasti ir ļoti plānas, tikai dažas mikrometrino biezuma (10-6 m), bet tā garums var būt vairāki kilometri. Optiskajām šķiedrām ir vairāki pielietojumi, un datu pārraide ir viena no visizplatītākajām.
Optisko šķiedru fizika
Optiskās šķiedras sastāv no serdeņa, apvalka un aizsargapvalka.
Optiskās šķiedras veido augsts caurspīdīgs kodols. refrakcijas indekss pārklāts ar caurspīdīgiem plastmasas slāņiem, kuru refrakcijas rādītāji ir zemāki nekā serdes. Fizikālā parādība, kas ļauj izmantot optiskās šķiedras, ir pārdomasiekšējsKopā no gaismas.
Jūsu pilnīga iekšēja refleksija, gaisma tiek izstarota optiskās šķiedras kodolā a minimālais krituma leņķis, piezvanīja ierobežojuma leņķis (ko sauc arī par kritisko leņķi), ko mēra attiecībā pret saskarni starp serdi un tā korpusu. Šāds leņķis ļauj gaismai veikt secīgas iekšējās refleksijas optiskās šķiedras iekšpusē, tai neaizbēgot no turienes.
Tādā veidā gaismu var izplatīt lielos attālumos, tajā minimāli zaudējot intensitāte, papildus optiskā šķiedras kabeļu izkārtojuma formāta uzraudzībai.
Vienkārši sakot, optiskās šķiedras kabelis darbojas kā spoguļattēls, kas atstaro gaismu.
Optiskās šķiedras var arī izplatīt vairāk nekā vienu krāsu vai viļņa garums, iekšā. Šis process, ko sauc multipleksēšanaļauj vairāk informācijas vienlaikus pārsūtīt pa vienu optisko šķiedru, piemēram, internetu, tālruni un televīzija, kaut ko nevar izdarīt ar parastajiem kabeļiem, piemēram, no vara, kurus plaši izmanto pārsūtīšanai Kauli.
Kad optiskās šķiedras iekšpusē tiek izstaroti dažādi viļņu garumi, krāsas mēdz sajaukt, tādējādi veidojot a staru kūlisBalta, jo sintēzepiedeva krāsu. Tādējādi šāda veida optiskā kabeļa spailēs tiek izmantota sava veida prizma, kas spēj izkliedēt gaismu, atdalot dažādas krāsas un tādējādi parādot tās spektrs diskrēts, raksturīgs katram viļņa garumam.
Skatiesarī:Kas ir refrakcija?
kam tas domāts
Endoskopu izmanto rīkles iekšpuses attēlu uzņemšanai.
Pārbaudiet dažus galvenos optisko šķiedru izmantošanas veidus:
StraumēšanaiekšāKauliņi: Optiskās šķiedras var izmantot datu pārsūtīšanai no interneta, tālruņa, televīzijas, tīkliem, radio utt.
iegūšanaiekšāattēlus: Optiskās šķiedras var izmantot, lai iegūtu attēlus no grūti pieejamām vietām, jo gaismu no to interjera var atstarot lielos attālumos.
SensoriIzmantojot optiskās šķiedras, ir iespējams izveidot visdažādākos sensorus, kas spēj jutīgas temperatūras svārstības, mazas cietvielu deformācijas, gaismas frekvences, polarizācija gaisma utt.
Priekšrocības un trūkumi
Gaisma spēj izplatīties optisko šķiedru iekšpusē, pateicoties tās kodola optiskajām īpašībām.
→ Priekšrocības
Ātrumsiekšāstraumēšana: Lielākā daļa pasaulē izmantoto optisko šķiedru kabeļu spēj pārraidīt 40 Gbit / s (gigabitus sekundē - 109 biti / s), tomēr pašlaik ir tehnoloģijas, kas spēj pārsūtīt līdz 1 Pbit / s (Petabits sekundē - 1015 biti / s).
Izturība pret elektromagnētiskiem traucējumiem: Optisko šķiedru kabeļi ir izgatavoti no dielektriskiem materiāliem, un gaismas izplatīšanos šo materiālu iekšpusē netraucē ārējie elektromagnētiskie viļņi.
Zemsmazināšanaiekšāsignāls: Atšķirībā no vadošajiem kabeļiem optiskās šķiedras var pārraidīt informāciju ar nelieli zudumi: aptuveni 0,2 dB / km (0,2 decibeli - enerģijas pārneses intensitātes vienība vilnis).
Izmaksas: Optisko šķiedru kabeļi ir lētāki nekā vara vadītāju kabeļi.
Dzīvenoderīga: Šāda veida kabeļiem ir ļoti ilgs kalpošanas laiks, kas tiek lēsts vairāk nekā 100 gadu nepārtrauktas lietošanas laikā.
Kosmoss: Datu pārraides ātruma dēļ optisko šķiedru kabeļi aizņem daudz mazāku vietu nekā parastie kabeļi.
→ Trūkumi
Pielietojums: Optisko šķiedru kabeļi ir vai nu pazemē, vai vienmēr ir savienoti ar zemi.
Trauslums: Optisko šķiedru kabeļi ir jutīgi un var saplīst vieglāk nekā vara kabeļi, un tie nav tik kaļami kā metāla kabeļi.
Attālumi: Lai gan tie absorbē maz gaismas, optisko šķiedru kabeļi, kas veic lielus attālumus, piemēram, tie kas ir zemūdenes, tām ir vajadzīgi daudzi signālu atkārtotāji, lai pastiprinātu kuģa intensitātes zudumus gaisma.
optisko šķiedru ātrums
Lielākajai daļai mūsdienās izmantoto optisko šķiedru kabeļu ir pārraides iespējas starp 10 un 40 Gbit / s. Tomēr ir vairākas lietojumprogrammas, kurās nepieciešami augstāki pārsūtīšanas ātrumi, tāpēc daži pārsūtīšanas uzņēmumi telekomunikācijas jau ir izstrādājušas kabeļus, kuru garums pārsniedz 7000 km un kas spēj pārraidīt līdz 15,5 Tbits / s (terabiti / s - 1015 biti / s). Tiek lēsts, ka šāda veida optisko šķiedru kabeļi spēj atbalstīt līdz 3 000 000 vienlaicīgu tālruņa zvanu vai līdz 90 000 televīzijas kanālu.
Interneta pārraidei var izmantot optiskās šķiedras.
Kā tiek izgatavota optiskā šķiedra?
Visizplatītākais materiāls optisko šķiedru izgatavošanai ir silīcija dioksīds, populārs nosaukums oksīdsiekšāsilīcijs (SiO2). Tomēr, atkarībā no vēlamā pielietojuma, tā konstrukcijā var izmantot citus materiālus, piemēram, glāzes ar fluoru un dažus halkogēnu grupas elementus, piemēram, sēru.
Autors: Rafaels Helerbroks
