Які компоненти оптичного волокна
Які компоненти оптичного волокна? Типове оптичне волокно складається з трьох основних компонентів: ядра, яке несе світло; облицювання, яке оточує серцевину з більш низьким показником заломлення і містить світло; і покриття, яке захищає крихке волокно всередині.
Ядро
Ядро , яке несе світло, є найменшою частиною оптичного волокна. Ядро оптичного волокна зазвичай виготовляється зі скла, хоча деякі з них виготовлені з пластику. Скло, що використовується в ядрі, є надзвичайно чистим діоксидом кремнію (SiO2), матеріалом, яким видно, що ви можете переглядати його через 5 миль, як якщо б ви дивилися через вікно побутового.
У процесі виробництва домішки, такі як германія, пентоксид фосфору або оксид алюмінію, використовуються для підвищення показника заломлення в контрольованих умовах.
Стрижні оптичного волокна виготовляються в різних діаметрах для різних застосувань. Типові скляні сердечники коливаються від 3,7 до 200 метрів. Розміри ядра, які зазвичай використовуються в телекомунікаціях, - 9um, 50um і 62.5um. Пластикові оптичні волокна можуть бути набагато більшими, ніж скло. Популярний розмір пластикового ядра 980um.
Облицювання
Обшивка оточує серцевину і забезпечує нижній показник заломлення, щоб зробити роботу оптичного волокна. При використанні скляної оболонки облицювання і серцевина виготовляються разом з одного і того ж матеріалу на основі діоксиду кремнію в постійно розплавленому стані. Процес виробництва додає різну кількість легуючих домішок до ядра і оболонки для підтримки різниці в показниках заломлення між ними приблизно на 1%.
Типовий сердечник може мати показник заломлення 1,49 при 1300 нм, тоді як оболонка може мати показник заломлення 1,47. Ці цифри, однак, залежать від довжини хвилі. Серцевина того ж волокна буде мати інший показник заломлення при різній довжині хвилі.
Як і серцевина, облицювання виготовляється в стандартних діаметрах. Два найчастіше використовуваних діаметрів - 125um і 140um. Обшивка 125um зазвичай підтримує розміри ядра 9um, 50um, 62.5um і 85um. Облицювання 140um зазвичай має 100-метрове ядро.
Покриття
Покриття являє собою захисний шар оптичного волокна. Покриття поглинає удари, задирки, подряпини і навіть вологість, що може пошкодити облицювання. Без покриття оптичне волокно дуже крихке. Один мікроскопічний нік в обшивці може призвести до розриву оптичного волокна при згинанні. Покриття необхідне для всіх скляних волокон, і вони не продаються без нього.
Покриття є виключно захисним. Це ніяк не сприяє світлопроникності оптичного волокна. Зовнішній діаметр покриття зазвичай або 250um, або 500um. Як правило, покриття є безбарвним. У деяких застосуваннях, однак, покриття забарвлене, так що окремі оптичні волокна в групі оптичних волокон можуть бути ідентифіковані.
Покриття, знайдене на оптичному волокні, вибирається для конкретного типу продуктивності або середовища. Одним з найбільш поширених видів покриття є акрилат. Таке покриття зазвичай наносять у два шари. Первинне покриття наноситься безпосередньо на облицювання. Це покриття є м'яким і забезпечує подушку для оптичного волокна при його згинанні. Вторинне покриття твердіше первинного покриття і забезпечує тверду зовнішню поверхню. Акрилат, однак, обмежений за показником температури. Типові акрилати можуть працювати при температурах до 125º С.
Силікон, вуглець і поліімід являють собою покриття, які можуть бути знайдені на оптичних волокнах, які використовуються в жорстких умовах, таких як ті, що пов'язані з авіонікою, аерокосмікою і простором. Вони також можуть бути використані на оптичних волокнах, призначених для гірничих робіт, або буріння нафти і газу.
Стандарти
Хоча можливі численні комбінації розмірів серцевини та облицювання, необхідні стандарти для того, щоб забезпечити належну відповідність з'єднувачів та обладнання. Це особливо важливо при роботі з такими невеликими компонентами, як ті, що використовуються у волоконній оптиці, де навіть незначні відхилення можуть зробити всю систему марною.
Дві організації публікують стандарти, що визначають продуктивність оптичних волокон, що використовуються в галузі телекомунікацій; це Асоціація промисловості телекомунікацій (TIA) і Міжнародний союз телекомунікацій (ITU). Хоча TIA та ITU публікують багато стандартів оптичного волокна, ключові стандарти, які ви повинні бути знайомі з ANSI / TIA-568-C.3, ITU-TG.653, ITU-TG.655 та ITU-T G.657.
Стандарт ANSI / TIA-568-C.3 застосовується до компонентів кабельних кабелів. Стандарти ITU застосовуються до одномодового волоконно-оптичного кабелю. Нижче наведено їх опис:
> ITU-TG.652: Характеристики одномодового оптичного волокна і кабелю
> ITU-T G.655: Характеристики дисперсійно зміщеного одномодового оптичного волокна і кабелю
> ITU-T G.657: Характеристики одновіконного оптичного волокна і кабелю з відхиленням від нуля дисперсії
Ці стандарти містять важливу інформацію, що визначає продуктивність оптичного волокна, волоконно-оптичного мережного кабелю та компонентів, таких як оптичні з'єднувачі та з'єднувачі .
Матеріали
Оптичні волокна зазвичай виготовляються зі скляною серцевиною і скляною оболонкою, але інші матеріали можуть бути використані, якщо продуктивність волокна повинна бути збалансована з витратами на встановлення волокна, встановлення її з роз'ємами та забезпечення правильного захисту від пошкоджень. У багатьох випадках волокна повинні проходити лише на невеликій відстані, а переваги високої якості всіх скловолокна стають менш важливими, ніж просто економити гроші. Існують також обставини, в яких волокна піддаються впливу жорстких умов, таких як вібрація, екстремальна температура, багаторазове переміщення або постійне переміщення. Різні класифікації волокон розвивалися відповідно до різних умов, факторів витрат і вимог до продуктивності.
Основними класифікаціями волокон за матеріалами є :
Скляні волокна : Вони мають скляну серцевину і скляну обшивку. Вони використовуються, коли потрібні високі швидкості передачі даних, довгі дистанції передачі або комбінація обох. Скловолокна є найбільш крихкими з різних доступних типів, і в результаті вони повинні бути встановлені в середовищах, де вони не будуть піддані великим зловживанням, або вони повинні бути захищені спеціальними кабелями або корпусами, щоб переконатися, що вони є не пошкоджено.
Скловолокна зазвичай зустрічаються у міжміських мережах даних та міжміських мереж.
Пластиковий кремнезем (PCS) : Ці волокна мають скляну серцевину і пластикову обшивку. Серцевина більша, ніж скловолокно; типово 200 мкм з покриттям товщиною 50 мкм. Як і склопластикове скло оптичне волокно, пластичне покриття оптичного волокна PCS зазвичай використовується з термопластичним буфером, який оточує пластикову оболонку. Типова специфікація PCS волокна буде 200 / 300мкм. Пластикова оболонка також служить захисним шаром для скляної серцевини, тому покриття, яке зазвичай знаходиться на скляному волокні, не входить до складу волокон PCS. Волокна PCS зазвичай використовуються для промислового зондування та медичного / стоматологічного застосування.
Твердий кремнезем (HCS) : Ці волокна подібні до PCS волокна, але вони мають скляну серцевину з оболонкою з жорсткого полімеру або іншого матеріалу, зазвичай сильніше, ніж інші обшивальні матеріали. Жорстке кремнеземне волокно зазвичай використовується в місцях, де міцність є основним фактором, наприклад, виробництво, автоматизація фабрики та інші області, де удари і вібрації призведуть до ненадійності стандартних скляних волокон. Оптичні волокна HCS зазвичай набагато більші, ніж скло оптичні волокна. Дуже популярний розмір - 200/230 мкм.
Пластикові волокна : Ці волокна мають пластикову серцевину і пластикову обшивку. Їх вибирають за їх низьку вартість, міцність і простоту використання, а також встановлюються там, де не потрібно високу пропускну здатність і довгі відстані передачі. Хоча пластикові волокна не підходять для передач на великій відстані, високої продуктивності, вони все ще можуть переносити сигнали з корисними швидкостями передачі даних на відстані менше 100 метрів. Дуже популярний розмір - 980 / 1000мкм. Пластикове волокно, як правило, розраховане на видимі хвилі в діапазоні 650 нм. Деякі типові місця для пластмасових волокон включають системи домашнього розваги, автомобільні та виробничі системи управління. Вони також можуть використовуватися у зв'язках між комп'ютерами та периферійними пристроями та в медичному обладнанні.
Переваги основного пластику оптичного волокна
Легко збуджуватися про високу пропускну здатність та можливості передачі на великі відстані скляного оптичного волокна. Це явно перевершує будь-яке інше середовище. Тим не менш, багато додатків не вимагають високої пропускної здатності на великих відстанях. У вашому будинку є багато застосувань для оптичного волокна. Можливо, у вас вже є домашня система розваг, яка використовує пластикові оптичні волокна, або ви можете володіти автомобілем, який використовує оптичне волокно для підключення аудіопристроїв або пристрою зміни DVD-дисків. Жодне з цих програм не вимагає високої пропускної здатності на великих відстанях. Ці додатки ідеально підходять для волоконно-оптичного волокна з великим ядром. Пластичне оптичне волокно, як правило, розроблене для роботи на видимій довжині хвилі в діапазоні 650 нм. Можливість бачити світло при виході з оптичного волокна має значну перевагу; немає дорогого тестового обладнання. Вимірювач потужності необхідний для вимірювання світла, що виходить зі скляного оптичного волокна, що працює в інфрачервоному діапазоні. Лічильники електроенергії можуть коштувати дорожче, ніж система домашнього дозвілля.
Велике ядро пластичного оптичного волокна має ще одну перевагу перед маленькими скляними волокнами: легко вирівняти з іншим волокном або джерелом світла або детектором. Уявіть, як вирівняти два людські волосся так, щоб кінці торкалися і були відцентровані. А тепер уявіть собі робити те ж саме з двома сирими локшиною спагетті.
