Знания в области оптического волокна

Оптические волокна изготавливаются из стекла или пластика. Большинство из них имеют диаметр человеческого волоса и могут достигать многих миль в длину. Свет проходит по центру волокна от одного конца к другому, и можно подать сигнал. Волоконно-оптические системы во многих случаях превосходят металлические проводники. Их самым большим преимуществом является пропускная способность. Из-за длины волны света можно передавать сигналы, содержащие больше информации, чем металлические проводники (даже коаксиальные проводники). Другие преимущества включают в себя:

Электрическая изоляция. Оптоволоконные кабели не требуют заземления. Передатчик и приемник изолированы друг от друга, поэтому проблем с контуром заземления не возникает. Кроме того, отсутствует риск возникновения искр или поражения электрическим током.

Невосприимчивость к электромагнитным помехам. Волоконная оптика не подвержена воздействию электромагнитных помех (EMI) и сама не излучает излучение, вызывающее другие помехи.

Низкое энергопотребление. Это позволяет использовать более длинные кабели и использовать меньше усилителей-ретрансляторов.

Легче и меньше. Оптоволоконные кабели весят меньше и требуют меньше места, чем металлические проводники с эквивалентной пропускной способностью.

Медная проволока примерно в 13 раз тяжелее. Волоконно-оптические кабели также проще устанавливать и требуют меньше места для кабелепроводов.

Приложения

Некоторые из основных областей применения оптического волокна:

Связь. Передача голоса, данных и видео является наиболее распространенным применением оптического волокна, в том числе:

– Телекоммуникации

– Локальные вычислительные сети (LAN)

– Промышленные системы управления

– Системы авионики, системы военного управления, управления и связи.

Обнаружение. Оптические волокна можно использовать для передачи света от удаленного источника к детектору для получения информации о давлении, температуре или спектре. Оптические волокна также можно использовать непосредственно в качестве датчиков для измерения многих воздействий окружающей среды, таких как напряжение, давление, сопротивление и pH. Изменения окружающей среды влияют на интенсивность света, фазу и/или поляризацию таким образом, что это можно обнаружить на другом конце волокна.

Передача энергии. Оптические волокна могут передавать очень высокую мощность для таких задач, как лазерная резка, сварка, маркировка и сверление.

Освещение. Пучок оптических волокон, соединенный с источником света на одном конце, может освещать труднодоступные места, например, внутри человеческого тела в сочетании с эндоскопом. Кроме того, их можно использовать в качестве рекламных вывесок или просто в качестве декоративного освещения.

Оптическое волокно состоит из трех основных концентрических компонентов: сердцевины, оболочки и внешнего покрытия.

Сердечник обычно изготавливается из стекла или пластика, но иногда используются и другие материалы в зависимости от желаемого спектра передачи. Сердцевина – это светопропускающая часть волокна. Оболочка обычно изготавливается из того же материала, что и сердцевина, но с немного меньшим показателем преломления (обычно ниже примерно на 1%). Эта разница в показателе преломления вызывает полное внутреннее отражение на границах показателя преломления по длине волокна, позволяя свету проходить вниз по волокну, не выходя через боковые стенки.

Покрытие обычно включает один или несколько слоев пластикового материала для защиты волокна от физической среды. Иногда к покрытию добавляют металлическую оболочку для обеспечения дополнительной физической защиты.

Оптические волокна обычно характеризуются их размерами, такими как внешний диаметр сердцевины, оболочки и покрытия. Например, 62,5/125/250 относится к волокну с диаметром сердцевины 62,5 микрон, оболочкой диаметром 125 микрон и внешним покрытием диаметром 0,25 мм.