Что такое волоконно-оптическая технология и как она работает?

Хотя многие из нас слышали термин "волоконная оптика" или "оптическое волокно" для описания типа кабеля или технологии, использующей свет, мало кто из нас действительно понимает, что это такое. Здесь мы опишем основы волоконно-оптической технологии,

как с ним работать, а также его назначение, функции, преимущества и то, для чего сегодня используется волоконная оптика. Мы рассмотрим ответы на следующие вопросы: Как работает волоконная оптика? Как работают оптические волокна? И как работает волоконная оптика?

Что такое волоконно-оптическая технология (Fiber Optics)?

Волоконная оптика, или оптическое волокно, представляет собой длинные тонкие пряди тщательно вытянутого стекла диаметром примерно с человеческий волос. Эти пряди расположены в пучках, называемых волоконно-оптическими кабелями. Мы полагаемся на них для передачи световых сигналов на большие расстояния.

В передающем источнике световые сигналы кодируются данными... теми же данными, которые вы видите на экране компьютера. Итак, волокно передает "данные" светом на приемный конец, где световой сигнал декодируется как данные. Поэтому волоконная оптика на самом деле является средой передачи - "трубой" для передачи сигналов на большие расстояния на очень высоких скоростях.

Для чего используется волоконная оптика?

Волоконно-оптические кабели были первоначально разработаны в 1950-х годах для эндоскопов. Цель состояла в том, чтобы помочь врачам осмотреть внутреннюю часть пациента без серьезной операции. В 1960-х годах телефонные инженеры нашли способ использовать ту же технологию для передачи и приема телефонных звонков со "скоростью света". Это около 186 000 миль в секунду в вакууме, но замедляется примерно до двух третей этой скорости в кабеле. Итак, для чего используется волоконная оптика? В двух словах, для передачи сигнала, связи и зрения (видео).

Как работает волоконно-оптический кабель?

Свет проходит по оптоволоконному кабелю, многократно отражаясь от стенок кабеля. Каждая частица света (фотон) отражается по трубе с непрерывным внутренним зеркальным отражением.

Световой луч проходит по сердечнику кабеля. Ядро - это середина кабеля и стеклянная конструкция. Оболочка - это еще один слой стекла, обернутый вокруг сердечника. Облицовка предназначена для удержания световых сигналов внутри сердечника.

Волоконно-оптические кабели

Существует много типов волоконно-оптических кабелей, которые часто заканчиваются сборками волоконно-оптических кабелей для выполнения своей функции.

Одномодовое и многомодовое волокно

Волоконно-оптические кабели передают световые сигналы в режимах. Режим - это путь, по которому следует световой луч при движении по волокну. Есть одномодовые и многомодовые оптоволоконные кабели.

Одномодовое волокно - самая простая структура. Он содержит очень тонкий сердечник, и все сигналы проходят прямо посередине, не отскакивая от краев. Одномодовые волоконно-оптические кабели обычно используются для кабельного телевидения, Интернета и телефонных приложений, где сигналы передаются одномодовыми волокнами, обернутыми в пучок.

Многомодовое волокно - это другой тип оптоволоконного кабеля. Он примерно в 10 раз больше, чем одномодовый кабель. Световые лучи могут проходить через сердечник по разным путям или в нескольких разных режимах. Эти типы кабелей могут отправлять данные только на короткие расстояния. Поэтому они используются, среди прочего, для соединения компьютерных сетей.

Существует четыре типа многомодовых волоконно-оптических кабелей, определенных "ОМ" (оптический многомодовый). Отраслевая ассоциация обозначила их как OM1, OM2, OM3 и OM4. Они описаны в ISO / IEC 11801. Стандарт OM4 был одобрен TIA / EIA 492AAD. Каждый ОМ имеет минимальное требование к ширине полосы пропускания.

Пленум

Кроме того, волоконно-оптические кабели могут быть изготовлены в соответствии с отраслевыми стандартными требованиями к установке в воздушных пленумах. Они используются внутри зданий со специальными материалами и составами для оболочки. Названные "пленумные кабели", они соответствуют требованиям пламени и токсичности в случае пожара.

Простое и дуплексное оптическое волокно

Простые конструкции волоконно-оптических кабелей содержат одну нить стекла. Чаще всего симплексное волокно используется там, где между устройствами требуется только одна линия передачи и / или приема или когда используется мультиплексный сигнал данных (двунаправленная связь по одному волокну).

Дуплексный оптоволоконный кабель состоит из двух нитей стеклянного или пластикового волокна. Как правило, в формате конструкции "zipcord", этот кабель чаще всего используется для дуплексной связи между устройствами, где требуется отдельная передача и прием.

Другие области применения волоконно-оптических технологий

Кроме пленумных кабельных конструкций, производители оптоволоконных кабелей создают:

"Сиамские" конструкции (два кабеля рядом, каждый со своей курткой)

гибридные кабели (с медными кабелями)

комплектные и композитные кабельные конструкции, которые включают в себя другие оптоволоконные, медные или иногда пары силовых кабелей

Более короткие "патч-кабели" или "оптоволоконные перемычки" используются для соединения различных элементов электронного оборудования в серверной комнате, телекоммуникационном шкафу или центре обработки данных.

Использование оптического волокна в нашей повседневной жизни

Для чего используются оптические волокна? Возможно, вы видели пластиковые волокна с цветными огнями в декоративных целях. Чего вы, возможно, не видели, так это настоящих стекловолоконных оптических кабелей, которые теперь являются основой наших коммуникационных и компьютерных сетей. Многие тысячи миль установленного волоконно-оптического кабеля несут множество типов информации под землей, в туннелях, стенах зданий, потолках и других местах, которые вы не видите. Примеры использования оптического волокна в нашей повседневной жизни включают такие приложения, как:

компьютерные сети

вещание

медицинское сканирование

военная техника

В последние годы возникли другие виды использования оптоволокна. Волоконно-оптические кабели стали основой для MAN, WAN и LAN. Наблюдается тенденция к приложениям "FTTX" или "Fiber to the XXXX". То есть, например, Fiber to the:

Главная (FTTH)

Бордюр (FTTC)

Помещения (FTTP)

Строительство (FTTB)

Узел (FTTN)

Первоначально оптоволоконные кабели использовались в основном для передачи сигналов в более крупные населенные пункты. Со временем эти кабели расширили свою досягаемость до дома, здания и т. д., что привело к тенденции FTTX.