W włókna optyczne to elastyczne filamenty wykonane z przezroczystych materiałów, takich jak włókna szklane lub plastikowe, które są wykorzystywane jako środek propagacji lekki. Włókna optyczne są na ogół bardzo cienkie, tylko kilka only mikrometrygrubości (10-6 m), ale może mieć długość kilku kilometrów. Światłowody mają kilka zastosowań, a jednym z najczęstszych jest transmisja danych.
Fizyka światłowodowa
Włókna optyczne składają się z rdzenia, powłoki i osłony ochronnej.
Włókna optyczne są utworzone przez rdzeń o wysokiej przezroczystości. współczynnik załamania światła pokryte przezroczystymi warstwami tworzywa sztucznego, których współczynniki załamania są niższe niż w rdzeniu. Zjawiskiem fizycznym pozwalającym na zastosowanie światłowodów jest odbiciewewnętrznycałkowity od światła.
Dla Twojego całkowite odbicie wewnętrzne, światło jest emitowane do rdzenia światłowodu w a minimalny kąt padania, nazywa kąt graniczny (zwany także kątem krytycznym), mierzonym w stosunku do granicy między rdzeniem a jego obudową. Taki kąt pozwala na to, aby światło podlegało kolejnym wewnętrznym odbiciom wewnątrz światłowodu, nie uciekając stamtąd.
W ten sposób światło może rozprzestrzeniać się na duże odległości, przy minimalnych stratach w jego intensywność, oprócz monitorowania formatu, w jakim ułożone są kable światłowodowe.
Mówiąc najprościej, kabel światłowodowy działa jak lustrzany tunel, który odbija światło.
Światłowody mogą również propagować więcej niż jeden kolor lub długość fali, wewnątrz. Ten proces, zwany multipleksowanie, umożliwia jednoczesne przesyłanie większej ilości informacji jednym włóknem światłowodowym, takim jak internet, telefon i telewizji, czego nie da się zrobić za pomocą konwencjonalnych kabli, takich jak te wykonane z miedzi, szeroko stosowane do przesyłania Kostka do gry.
Kiedy różne długości fal są emitowane wewnątrz światłowodu, kolory mają tendencję do mieszania się, tworząc w ten sposób BelkaBiały, z powodu syntezaprzyłączeniowy kolorów. Tak więc na końcówkach tego typu kabla optycznego zastosowano rodzaj pryzmatu zdolnego do rozpraszania światła, oddzielającego różne kolory i tym samym pokazującego jego widmo dyskretny, charakterystyczny dla każdej długości fali.
Popatrzrównież:Co to jest załamanie?
po co to jest
Endoskop służy do wykonywania zdjęć wnętrza gardła.
Sprawdź niektóre z głównych zastosowań światłowodów:
StreamingwKostka do gry: Światłowody mogą służyć do przesyłania danych z internetu, telefonu, telewizji, sieci, radia itp.
uzyskiwaniewobrazy: Światłowody można wykorzystać do uzyskania obrazów z trudno dostępnych miejsc, ponieważ światło może odbijać się od ich wnętrza na duże odległości.
Czujniki: Poprzez światłowody możliwe jest zbudowanie szerokiej gamy czujników zdolnych do: wrażliwe zmiany temperatury, małe odkształcenia w ciałach stałych, częstotliwości światła, polaryzacja światło itp.
Zalety i wady
Światło może rozchodzić się wewnątrz światłowodu dzięki właściwościom optycznym jego rdzenia.
→ Zalety
Prędkośćwprzesyłanie strumieniowe: Większość kabli światłowodowych używanych na świecie jest w stanie przesyłać 40 Gbit/s (Gigabitów na sekundę – 109 bitów/s), jednak obecnie istnieją technologie, które mogą przesyłać do 1 Pbit/s (Petabit na sekundę – 1015 bitów/s).
Odporność na zakłócenia elektromagnetyczne: Kable światłowodowe są wykonane z materiałów dielektrycznych, a propagacja światła wewnątrz tych materiałów nie jest zakłócana przez zewnętrzne fale elektromagnetyczne.
Niskałagodzeniewsygnał: W przeciwieństwie do kabli przewodzących, światłowody mogą przesyłać informacje z małe straty: około 0,2 dB/km (0,2 decybela - jednostka natężenia energii niesionej przez fala).
Koszt: Kable światłowodowe są tańsze niż kable z żyłami miedzianymi.
Życieprzydatny: Ten typ kabli ma bardzo długą żywotność, szacowaną na ponad 100 lat ciągłego użytkowania.
Przestrzeń: Ze względu na szybkość przesyłania danych kable światłowodowe zajmują znacznie mniej miejsca niż kable konwencjonalne.
→ Wady
Podanie: Kable światłowodowe są albo pod ziemią, albo zawsze połączone z ziemią.
Kruchość: Kable światłowodowe są wrażliwe i mogą pękać łatwiej niż kable miedziane i nie są tak ciągliwe jak kable metalowe.
Odległości: Chociaż pochłaniają mało światła, kable światłowodowe, które pokonują duże odległości, takie jak te które są okrętami podwodnymi, potrzebują wielu wzmacniaczy sygnału, aby wzmocnić straty natężenia lekki.
prędkość światłowodu
Większość używanych obecnie kabli światłowodowych ma możliwości transmisji między 10 i 40 Gb/s. Istnieje jednak wiele zastosowań, w których wymagane są wyższe prędkości transferu, więc niektóre firmy transferowe telekomunikacja opracowała już kable o długości ponad 7000 km, zdolne do transmisji do 15,5 Tbits/s (Terabits/s - 1015 bitów/s). Szacuje się, że kable światłowodowe tego typu są w stanie obsłużyć do 3 000 000 jednoczesnych połączeń telefonicznych lub do 90 000 kanałów telewizyjnych.
Światłowody mogą być wykorzystywane do transmisji internetowej.
Jak powstaje światłowód?
Najpopularniejszym materiałem do budowy światłowodów jest krzemionka, popularna nazwa tlenekwkrzem (SiO2). Jednak, w zależności od pożądanego zastosowania, do jego budowy mogą być użyte inne materiały, takie jak szkła fluorowopochodne oraz niektóre elementy z rodziny chalkogenów, takie jak siarka.
Przeze mnie Rafael Helerbrock