Optische kabels - apparaat, typen en kenmerken

Optische kabels gebruiken, in tegenstelling tot kabels met koperen of aluminium geleiders, een transparante optische vezel als medium om een ​​signaal over te brengen. Het signaal wordt hier niet met behulp van elektrische stroom, maar met behulp van licht overgedragen. Dit betekent dat er praktisch geen elektronen bewegen, maar fotonen, en signaaloverdrachtsverliezen blijken onbeduidend te zijn.

Deze kabels zijn ideaal als middel om informatie over te brengen, omdat licht tientallen kilometers vrijwel ongehinderd door transparant glasvezel kan gaan, terwijl de intensiteit van het licht iets afneemt.

Er bestaat GOF-kabels (glasvezelkabel) — met glasvezels, en POF-kabels (kunststof optische kabel) — met transparante kunststofvezel. Beide worden traditioneel optische of glasvezelkabels genoemd.

Optisch kabelapparaat

Glasvezelkabel heeft een vrij eenvoudig apparaat.In het midden van de kabel bevindt zich een lichtgeleider van glasvezel (de diameter is niet groter dan 10 micron), gekleed in een beschermende plastic of glazen schaal, die zorgt voor totale interne reflectie van licht vanwege het verschil in brekingsindices aan de grens van twee media.

Het blijkt dat het licht, helemaal van zender tot ontvanger, de centrale ader niet kan verlaten. Bovendien is licht niet bang voor elektromagnetische interferentie, daarom heeft zo'n kabel geen elektromagnetische afscherming nodig, maar hoeft alleen te worden versterkt.

Om de mechanische sterkte van de optische kabel te waarborgen, worden speciale maatregelen genomen - ze maken de kabel gepantserd, vooral als het gaat om meeraderige optische kabels die meerdere afzonderlijke optische vezels tegelijkertijd dragen. Hangende kabels vereisen een speciale versteviging met metaal en Kevlar.

Het eenvoudigste ontwerp van glasvezelkabels is glasvezels in een plastic omhulsel… Een complexer ontwerp is een meerlaagse kabel met verstevigingselementen voor bijvoorbeeld onderwater-, ondergrondse of hangende installatie.

In een meerlagige gepantserde kabel is de ondersteunende versterkende kabel gemaakt van metaal ingesloten in een polyethyleen omhulsel. Er wordt lichtdragend plastic of glasvezels omheen geplaatst. Elke afzonderlijke vezel is gecoat met een gekleurde vernislaag voor kleurcodering en bescherming tegen mechanische beschadiging. De vezelbundels zijn verpakt in plastic tubes gevuld met een hydrofobe gel.

Een plastic buis kan 4 tot 12 van dergelijke vezels bevatten, terwijl het totale aantal vezels in een dergelijke kabel tot 288 stuks kan zijn. De pijpen zijn verstrengeld met een draad die de film strakker maakt, bevochtigd met een hydrofobe gel - voor een betere demping van mechanische invloeden. De leidingen en centrale kabel zijn ingesloten in polyethyleen.De volgende zijn Kevlar-strengen, die praktisch een bepantsering bieden voor de gevlochten kabel. Dan weer polyethyleen om het tegen vocht te beschermen, en tot slot de buitenschaal.

De twee belangrijkste soorten glasvezelkabels

Er zijn twee soorten glasvezelkabels: multimode en single mode. Multi-mode zijn goedkoper, single-mode zijn duurder.

Single-mode kabel zorgt ervoor dat de stralen die door de vezel gaan nagenoeg dezelfde weg afleggen zonder noemenswaardige onderlinge afwijkingen, hierdoor komen alle stralen tegelijkertijd en zonder vervorming van de signaalvorm bij de ontvanger aan. De diameter van een optische vezel in een single-mode kabel is ongeveer 1,3 μm, en het is bij deze golflengte dat er licht doorheen moet.

Om deze reden wordt als zender een laserbron gebruikt met monochromatisch licht van een strikt noodzakelijke golflengte.Juist kabels van dit type (single-mode) worden tegenwoordig beschouwd als de meest veelbelovende voor communicatie over lange afstanden in de toekomst, maar voorlopig zijn duur en van korte duur.

Multimode kabel minder "nauwkeurig" dan single-mode. De stralen van de zender gaan er verspreid doorheen en aan de zijkant van de ontvanger is er enige vervorming van de vorm van het verzonden signaal. De diameter van de optische vezel in de multimode kabel is 62,5 µm en de buitendiameter van de mantel is 125 µm.

Het maakt gebruik van een conventionele (niet-laser) LED aan de zenderzijde (0,85 μm golflengte), en de apparatuur is niet zo duur als een laserlichtbron, en de huidige multimode kabels hebben een langere levensduur. De lengte van kabels van dit type is niet langer dan 5 km. Typische signaaltransmissielatentie is in de orde van grootte van 5 ns/m.

Voordelen van glasvezelkabels

Op de een of andere manier verschilt de optische kabel radicaal van gewone elektrische kabels door zijn uitzonderlijke geluidsisolatie, die maximale veiligheid garandeert van zowel de integriteit als de vertrouwelijkheid van de informatie die er doorheen wordt verzonden.

Elektromagnetische interferentie gericht op een optische kabel kan de lichtstroom niet verstoren en de fotonen zelf genereren geen externe elektromagnetische straling. Zonder de integriteit van de kabel te verbreken, is het onmogelijk om de informatie die er doorheen wordt verzonden te onderscheppen.

De bandbreedte van een glasvezelkabel is theoretisch 10 ^ 12 Hz, wat niet te vergelijken is met huidige kabels van enige complexiteit. Je zet gemakkelijk informatie over met een snelheid tot 10 Gbps per kilometer.

Glasvezelkabel zelf is niet zo duur als dunne coaxkabel. Maar het grootste deel van de prijsstijging van het voltooide netwerk valt nog steeds op de zend- en ontvangstapparatuur, wiens taak het is om een ​​elektrisch signaal om te zetten in licht en vice versa.

De verzwakking van een lichtsignaal bij het passeren van een optische kabel van een lokaal netwerk is niet hoger dan 5 dB per 1 kilometer, dat wil zeggen bijna hetzelfde als die van een laagfrequent elektrisch signaal. Ook geldt dat hoe hoger de frequentie, hoe sterker het voordeel van het optische medium ten opzichte van traditionele elektrische draden, de verzwakking marginaal toeneemt. En bij frequenties boven 0,2 GHz is optische kabel duidelijk buitenspel. Het is praktisch mogelijk om de transmissieafstand te vergroten tot 800 km.

Glasvezelkabels zijn toepasbaar in ring- of stertopologienetwerken, terwijl de problemen met aarding en taakverdeling die altijd relevant zijn voor elektrische kabels volledig worden geëlimineerd.

Perfect galvanische isolatie, samen met de bovenstaande voordelen, stelt analisten in staat om te voorspellen dat optische kabels in netwerkcommunicatie binnenkort elektrische kabels volledig zullen vervangen, vooral gezien het groeiende tekort aan koper op de planeet.

Nadelen van glasvezelkabels

Eerlijk gezegd kunnen we niet anders dan de nadelen van optische datatransmissiesystemen noemen, waarvan de belangrijkste de complexiteit van installatiesystemen en de hoge eisen aan de nauwkeurigheid van het installeren van connectoren is. Micronafwijkingen tijdens de montage van de connector kunnen leiden tot een toename van de demping daarin. Hier heeft u uiterst nauwkeurig lassen of een speciale kleefgel nodig, waarvan de brekingsindex vergelijkbaar is met die van de geïnstalleerde glasvezel zelf.

Om deze reden staat de kwalificatie van het personeel geen clementie toe, speciaal gereedschap en hoge vaardigheden zijn vereist voor het gebruik ervan. Meestal nemen ze hun toevlucht tot het gebruik van kant-en-klare stukjes kabel, aan de uiteinden waarvan al kant-en-klare connectoren van het vereiste type zijn geïnstalleerd. Om het signaal van de optische vezel te vertakken, worden gespecialiseerde splitters gebruikt voor verschillende kanalen (van 2 tot 8), maar bij vertakking treedt onvermijdelijk lichtverzwakking op.

Vezel is natuurlijk een minder sterk en minder flexibel materiaal dan koper, en het is gevaarlijk om de vezel voor de veiligheid te buigen tot een straal van minder dan 10 cm.Ioniserende straling vermindert de transparantie van de optische vezel, verhoogt de verzwakking van het doorgelaten lichtsignaal.

Stralingsbestendige glasvezelkabels zijn duurder dan conventionele glasvezelkabels. Een plotselinge verandering in temperatuur kan een scheur in de vezel veroorzaken. Natuurlijk is optische vezel kwetsbaar voor mechanische belasting, schokken en ultrageluid; om tegen deze factoren te beschermen, worden speciale zachte geluidsabsorberende materialen gebruikt van de kabelmantels.