Оптични кабели — устройство, видове и характеристики

Оптичните кабели, за разлика от кабелите с медни или алуминиеви проводници, използват прозрачно оптично влакно като носител за предаване на сигнал. Сигналът се предава тук не с помощта на електрически ток, а с помощта на светлина. Това означава, че практически не се движат електрони, а съответно фотони и загубите при предаване на сигнал се оказват незначителни.

Тези кабели са идеални като средство за предаване на информация, тъй като светлината може да преминава през прозрачно фибростъкло практически безпрепятствено в продължение на десетки километри, докато интензитетът на светлината намалява леко.

Има GOF-кабели (кабел от стъклени оптични влакна) — със стъклени влакна, и POF кабели (пластмасов оптичен кабел) — с прозрачно пластмасово влакно. И двата традиционно се наричат ​​оптични или оптични кабели.

Оптично кабелно устройство

Оптичният кабел има доста просто устройство. В центъра на кабела има световод от фибростъкло (диаметърът му не надвишава 10 микрона), облечен в защитна пластмасова или стъклена обвивка, която осигурява пълно вътрешно отражение на светлината поради разликата в показателите на пречупване на границата на две медии.

Оказва се, че светлината, чак от предавателя до приемника, не може да напусне централната вена. В допълнение, светлината не се страхува от електромагнитни смущения, следователно такъв кабел не се нуждае от електромагнитно екраниране, а само трябва да бъде подсилен.

За да се осигури механична якост на оптичния кабел, се вземат специални мерки — те правят кабела брониран, особено когато става въпрос за многожилни оптични кабели, носещи няколко отделни световода едновременно. Окачените кабели изискват специална армировка с метал и кевлар.

Най -простият дизайн на оптични кабели е стъклени влакна в пластмасова обвивка… По-сложен дизайн е многослоен кабел с подсилващи елементи, например за подводен, подземен или окачен монтаж.

В многослоен брониран кабел носещият подсилващ кабел е изработен от метал, затворен в полиетиленова обвивка. Около него са разположени носещи светлина пластмасови или стъклени влакна. Всяко отделно влакно е покрито със слой цветен лак за цветно кодиране и за защита срещу механични повреди. Сноповете влакна са опаковани в пластмасови тръби, напълнени с хидрофобен гел.

Една пластмасова тръба може да съдържа от 4 до 12 такива влакна, докато общият брой влакна в един такъв кабел може да бъде до 288 броя. Тръбите са оплетени с конец, който стяга филма, навлажнен с хидрофобен гел — за по -голямо амортизиране на механичните влияния. Тръбите и централният кабел са затворени в полиетилен. Следват нишки от кевлар, които практически осигуряват броня на многожилния кабел. След това отново полиетилен, за да го предпази от влага, и накрая външната обвивка.

Двата основни типа оптични кабели

Има два вида оптични кабели: многомодов и едномодов. Многомодовите са по -евтини, едномодовите са по -скъпи.

Едномодов кабел осигурява лъчите, преминаващи през влакното, практически по един и същи път без значителни взаимни отклонения, в резултат на това всички лъчи пристигат в приемника едновременно и без изкривяване на формата на сигнала. Диаметърът на оптично влакно в едномодов кабел е около 1,3 μm и именно с тази дължина на вълната светлината трябва да се предава през него.

Поради тази причина като предавател се използва лазерен източник с монохроматична светлина със строго необходима дължина на вълната.Именно кабелите от този тип (едномодов) днес се считат за най-обещаващи за комуникации на дълги разстояния в бъдеще, но засега са скъпи и краткотрайни.

Многомодов кабел по -малко «точни» от едномодовите. Гредите от предавателя преминават в него с разпръскване, а отстрани на приемника има известно изкривяване на формата на предавания сигнал. Диаметърът на оптичното влакно в многомодовия кабел е 62,5 µm, а външният диаметър на обвивката е 125 µm.

Той използва конвенционален (не лазерен) светодиод от страната на предавателя (0,85 μm дължина на вълната) и оборудването не е толкова скъпо като лазерен източник на светлина, а сегашните многомодови кабели имат по -дълъг живот. Дължината на кабелите от този тип не надвишава 5 км. Типичната латентност при предаване на сигнал е от порядъка на 5 ns / m.

Предимства на оптичните кабели

По един или друг начин оптичният кабел се различава коренно от обикновените електрически кабели със своята изключителна шумозащита, която осигурява максимална безопасност както на целостта, така и на поверителността на информацията, предавана през него.

Електромагнитните смущения, насочени към оптичен кабел, не са в състояние да изкривят светлинния поток, а самите фотони не генерират външно електромагнитно излъчване. Без нарушаване на целостта на кабела е невъзможно да се прихване информацията, предавана през него.

Пропускателната способност на оптично-оптичен кабел е теоретично 10 ^ 12 Hz, което не може да се сравни с кабели с ток с всякаква сложност. Можете лесно да прехвърляте информация със скорост до 10 Gbps на километър.

Самият оптичен кабел не е скъп, почти колкото тънкия коаксиален кабел. Но основният дял от покачването на цената на завършената мрежа все още пада върху предавателното и приемащото оборудване, чиято задача е да преобразува електрически сигнал в светлина и обратно.

Затихването на светлинен сигнал при преминаване през оптичен кабел на локална мрежа не надвишава 5 dB на 1 километър, тоест почти същото като това на нискочестотен електрически сигнал. Освен това, колкото по -висока е честотата — толкова по -силно е предимството на оптичната среда пред традиционните електрически проводници — затихването се увеличава незначително. А при честоти над 0,2 GHz оптичният кабел недвусмислено е извън конкуренцията. Практически е възможно да се увеличи разстоянието на предаване до 800 км.

Оптичните кабели са приложими в мрежи с пръстеновидна или звездна топология, като същевременно елиминират напълно проблемите със заземяването и балансирането на натоварването, които винаги са от значение за електрическите кабели.

Идеално галванична изолация, заедно с горните предимства, позволява на анализаторите да прогнозират, че в мрежовите комуникации оптичните кабели скоро ще заменят напълно електрическите, особено предвид нарастващия дефицит на мед на планетата.

Недостатъци на оптичните кабели

За справедливост не можем да не споменем недостатъците на оптичните системи за предаване на данни, основният от които е сложността на инсталирането на системи и високите изисквания за точността на инсталирането на конектори. Отклоненията на микрона по време на монтажа на конектора могат да доведат до увеличаване на затихването в него. Тук се нуждаете от високо прецизно заваряване или специален лепилен гел, чийто коефициент на пречупване е подобен на този в самия монтиран фибростъкло.

Поради тази причина квалификацията на персонала не позволява снизходителност, необходими са специални инструменти и високи умения за тяхното използване. Най-често прибягват до използването на готови парчета кабел, в краищата на които вече са инсталирани готови съединители от необходимия тип. За разклоняване на сигнала от оптичното влакно се използват специализирани сплитери за няколко канала (от 2 до 8), но при разклоняване неизбежно настъпва затихване на светлината.

Разбира се, влакното е по -малко здрав и по -малко гъвкав материал от медта и е опасно да се огъва влакното до радиус по -малък от 10 cm за неговата безопасност. Йонизиращото лъчение намалява прозрачността на оптичното влакно, увеличава затихването на предавания светлинен сигнал.

Радиационно устойчивите оптични кабели са по -скъпи от конвенционалните оптични кабели. Внезапната промяна в температурата може да доведе до образуване на пукнатина във влакното. Разбира се, оптичното влакно е уязвимо към механично натоварване, удар и ултразвук; за защита от тези фактори се използват специални меки звукопоглъщащи материали от кабелните обвивки.