В оптические волокна представляют собой гибкие волокна, изготовленные из прозрачных материалов, таких как стеклянные или пластиковые волокна, и которые используются в качестве средства распространения свет. Оптические волокна обычно очень тонкие, всего несколько микрометрытолщины (10-6 м), но может достигать нескольких километров. Оптические волокна имеют несколько применений, одна из самых распространенных - передача данных.
Волоконная оптика
Оптические волокна состоят из сердечника, оболочки и защитной оболочки.
Оптические волокна образованы высокопрозрачной сердцевиной. показатель преломления покрытые прозрачными пластиковыми слоями, показатели преломления которых ниже, чем у сердечника. Физическое явление, которое позволяет использовать оптические волокна, - это отражениевнутреннийобщее от света.
Для тебя полное внутреннее отражение, свет излучается в оптоволоконную жилу в минимальный угол падения, называется предельный угол (также называемый критическим углом), измеряемый по отношению к границе раздела между активной зоной и ее кожухом. Такой угол позволяет свету подвергаться последовательным внутренним отражениям внутри оптического волокна, не выходя оттуда.
Таким образом, свет может распространяться на большие расстояния с минимальными потерями в его интенсивность, в дополнение к контролю формата, в котором расположены оптоволоконные кабели.
Проще говоря, оптоволоконный кабель работает как зеркальный туннель, отражающий свет.
Оптические волокна также могут передавать более одного цвета или длина волны, внутри. Этот процесс, называемый мультиплексирование, позволяет одновременно передавать больше информации по одному оптическому волокну, например по Интернету, телефону и телевидение, что невозможно сделать с помощью обычных кабелей, например, из меди, широко используемых для передачи Игральная кость.
Когда внутри оптического волокна излучаются волны различной длины, цвета имеют тенденцию смешиваться, образуя тем самым лучбелый, из-за синтездобавка цветов. Таким образом, на выводах этого типа оптического кабеля используется своего рода призма, способная рассеивать свет, разделяя разные цвета и тем самым отображая их спектр дискретный, характерный для каждой длины волны.
Посмотритетакже:Что такое преломление?
для чего это
Эндоскоп используется для получения изображений внутренней части горла.
Ознакомьтесь с некоторыми из основных применений оптических волокон:
Потоковая передачавИгральная кость: Оптические волокна могут использоваться для передачи данных из Интернета, телефона, телевидения, сетей, радио и т. Д.
получениевизображений: Оптические волокна можно использовать для получения изображений из труднодоступных мест, так как свет может отражаться внутри них на больших расстояниях.
Датчики: С помощью оптических волокон можно построить широкий спектр датчиков, способных чувствительные колебания температуры, небольшие деформации в твердых телах, световые частоты, поляризация свет и т. д.
Преимущества и недостатки
Свет может распространяться внутри оптических волокон благодаря оптическим свойствам его сердцевины.
→ Преимущества
Скоростьвпотоковая передача: Большинство волоконно-оптических кабелей, используемых в мире, способны передавать 40 Гбит / с (Гигабит в секунду - 109 бит / с), однако в настоящее время существуют технологии, способные передавать до 1 Пбит / с (Петабит в секунду - 1015 бит / сек).
Устойчивость к электромагнитным помехам: Волоконно-оптические кабели изготовлены из диэлектрических материалов, и распространению света внутри этих материалов не препятствуют внешние электромагнитные волны.
Низкийсмягчениевсигнал: В отличие от токопроводящих кабелей, оптические волокна могут передавать информацию с небольшие потери: около 0,2 дБ / км (0,2 децибела - единица интенсивности энергии, переносимой волна).
Расходы: Волоконно-оптические кабели дешевле медных проводов.
Жизньполезный: Кабели этого типа имеют очень долгий срок службы, который оценивается более чем в 100 лет непрерывного использования.
Космос: Оптоволоконные кабели из-за их скорости передачи данных занимают гораздо меньше места, чем обычные кабели.
→ Недостатки
Заявление: Волоконно-оптические кабели либо проложены под землей, либо всегда подключены к земле.
Хрупкость: Волоконно-оптические кабели чувствительны, и их легче сломать, чем медные, и они не такие гибкие, как металлические кабели.
Расстояния: Хотя они поглощают мало света, оптоволоконные кабели, которые покрывают большие расстояния, например подводных лодок, им нужно много ретрансляторов сигналов, чтобы усилить потерю интенсивности свет.
скорость оптического волокна
Большинство используемых сегодня оптоволоконных кабелей имеют возможность передачи между 10 и 40 Гбит / с. Однако есть ряд приложений, где требуется более высокая скорость передачи, поэтому некоторые трансферные компании телекоммуникации уже разработали кабели длиной более 7000 км, способные передавать до 15,5 Тбит / с (терабит / с - 1015 бит / сек). Волоконно-оптические кабели этого типа, по оценкам, способны поддерживать до 3 000 000 одновременных телефонных звонков или до 90 000 телевизионных каналов.
Оптические волокна могут использоваться для передачи данных через Интернет.
Как делается волоконная оптика?
Наиболее распространенным материалом для изготовления оптических волокон является диоксид кремния, популярное название для окисьвкремний (SiO2). Однако, в зависимости от желаемого применения, в его конструкции могут быть использованы другие материалы, такие как стекла на основе фтора и некоторые элементы семейства халькогенов, такие как сера.
Автор: Рафаэль Хелерброк