Serat optik, singlemode dan serat multimode
Serat optik, serat single-mode dan multimode.
Konduktor serat optik adalah gelombang cahaya radiasi elektromagnetik (mod) tercermin dalam gerakan dari dinding dan inti mereka (batang).
Struktur dan desain serat optik
Serat mode tunggal. Serat multimode
Fitur material dan aturan operasi
Serat optik:
Perkembangan teknologi modern dan studi tentang sifat-sifat gelombang cahaya memungkinkan terciptanya lingkungan transportasi baru yang secara kualitatif optik radiasi. Panduan karena pandu gelombang bajanya memiliki penampang melingkar dengan diameter sangat kecil, sama dengan hanya beberapa nm (hampir seperti rambut manusia). Untaian tipis transparan ini disebut serat optik, dan itulah yang ditransmisikan sekarang, sebagian besar informasi dalam jaringan komunikasi modern.
Tidak seperti serat optik, serat optik konduktor adalah gelombang cahaya radiasi elektromagnetik (mod) tercermin dalam gerakan dari dinding dan inti mereka (batang). Karena bandwidth yang besar dan kecepatan pergerakan data, setiap tahun produk menemukan aplikasi luas di banyak sektor ekonomi. Mereka digunakan untuk meningkatkan jalur komunikasi, meningkatkan kekuatan pemrosesan, memecahkan masalah dalam energi dan industri medis, dalam aplikasi militer.
Serat optik jalur komunikasi (FOCL) ganti tradisional “pasangan bengkok” di jaringan telekomunikasi terpenting dengan berbagai tingkat kerumitan. Penyebaran cahaya yang terjadi karena kelipatan gelombang beberapa refleksi dari permukaan bagian dalam cangkang. Karena perbedaan indeks bias yang kecil (tentang 1%) dari gelombang yang dipantulkan oleh inti pada sudut yang berbeda, jangan melampaui batas serat dan bergerak di dalamnya, memungkinkan Anda mentransfer data dengan kecepatan tinggi. Menurut data yang diperoleh dari penelitian yang dilakukan para ahli Jepang, itu bisa mencapai 255 Tbps, bahkan pada jarak yang jauh 1000 km.
Kemajuan serat optik:
Pergerakan gelombang masuk serat optik dipelajari pada akhir abad XIX, tetapi teknologi yang diperlukan masih kurang. Sistem telepon optik pertama yang mengirimkan sinyal suara telah dipatenkan di Amerika sejak awal 1934, tapi gelombang sudah teredam setelah beberapa meter dari pintu masuk fiber. Untuk mengubah situasi hanya bisa masuk 1970, saat ditemukan bahan, memastikan kerugian yang cukup rendah (17 dB / km), dan selama dua tahun berikutnya karyanya telah menghasilkan 4 dB / km pada Pertama dalam produksi kaca kuarsa bekas saja, tapi kemudian mulai menambahkan forcincinnati, bahan foraluminium dan chalcogenide, indeks bias yang mendekati 1.5.
Kini ada penyempurnaan dan optimalisasi plastik serat optik dengan cangkang inti dan polimetilmetakrilata vtorpolimermash. Atenuasi yang diharapkan di dalamnya urutan besarnya lebih rendah dari yang ada. Juga, untuk meningkatkan indikator teknis mulai berjuang dengan serat yang keluar dari putaran dan konsentris, kemungkinan keseleo dan bengkoknya, memulai proses pemilihan struktur profil yang optimal. Pabrikan yang berbeda sudah ada banyak modifikasi serat, jadi untuk pilihan yang tepat, penting untuk mengetahui struktur internal dan klasifikasi.
Struktur dan desain serat optik:
Terlepas dari banyaknya variasi teknologi yang ada untuk membuat serat optik dalam pembuatan artikel, dimungkinkan untuk mengalokasikan tiga tahap utama. Yang pertama membuat blanko dalam bentuk bilah yang memiliki profil dan indeks bias yang diinginkan. Sesaat ia meregang dan menjadi cangkang pelindung. Yang ketiga (jika diperlukan) pada serat menerapkan penguat dan pelindung lapisan (penyangga). Untuk memperoleh indeks bias target pada serat optik pada pembuatannya dapat ditambahkan berbagai zat aditif: titanium, fosfor, germanium, boron, dll.
Mengingat dimensi geometris dari inti dan cangkang dalam, dan jarak di antara mereka, konduktor optik yang diterima bisa mode tunggal (menyampaikan hanya satu mode utama) dan multi-mode (memindahkan berbagai mode spasial). Serat optik yang digunakan untuk telekomunikasi dibagi ke dalam kategori berikut:
- mode tunggal kuarsa;
- multimode kuarsa;
- plastik dan polimer (POF);
- kuarsa di dalam cangkang polimer (HCS).
Dalam mode tunggal untaian kerugian kecil di tikungan, multi-mode optimal untuk jarak yang jauh, polimer lebih fungsional, kuarsa jauh lebih murah. Ketika profil serat memiliki refraksi yang sama melintasi penampang batang tengah, dia melangkah. Ketika refraksi berangsur-angsur berkurang dari pusat inti ke cangkang menjadi gradien profil. Refraksi dalam serat indeks bertingkat dapat memiliki parabola, struktur segitiga dan rusak. Ada varietas lain serat, terjadi lebih jarang.
Selama pergerakan gelombang cahaya di filamen optik teredam dan tersebar. Radiasi ini menempati spektrum elektromagnetik dalam jangkauan 100 nm - 1 mm, tapi kenyataannya, informasi ditransmisikan lebih sering dalam inframerah-dekat (760-1600 nm) dan terlihat (380-760 nm) jarak. Area di mana atenuasi jendela transparansi rendah. Dalam inframerah dekat tiga di antaranya: 850, 1310 dan 1550 nm. Mereka mungkin sedikit berbeda untuk setiap jenis serat, tetapi di dalamnya optimal untuk mengirimkan sinyal informasi.
Dalam jaringan teknik berfungsi sebagai sumber radiasi laser kuantum optik, pada jarak kecil - LED. Sinar monokromatiknya yang terfokus sempit dari radiasi koheren menciptakan spektrum frekuensi elektromagnetik kontinu yang lebar. Sebagai penerima yang mengubah sinyal optik menjadi listrik menggunakan dioda p-in dan avalanche. Parameter optik serat disertifikasi secara ketat oleh: core singlemode fiber memiliki diameter 9 ± 1 µm, serat multimode - 50, 62.5, 120, 980 µm, shell adalah 125 ± 1 dan 490, 1000 µm, masing-masing.
Serat mode tunggal:
Serat mode tunggal memberikan sinyal yang lebih stabil dan transmisi data berkecepatan tinggi, tetapi mereka membutuhkan sumber cahaya yang lebih bertenaga dan mahal daripada perangkat multi-mode. Juga mereka saluran optik yang sangat sempit, yang secara signifikan meningkatkan kompleksitas penginstalan, tetapi juga menghilangkan varian miodowy. Dari utas mode tunggal, ada tiga subkategori:
- kecepatan dengan varian yang tidak bias (SM, SMF) adalah yang paling umum;
- normal dengan dispersi bergeser (DS, DSF) ke arah jendela transparansi ketiga dengan redaman minimum cenderung nol;
- standar dengan dispersi bukan nol bergeser (NZ, NZDS, NZDSF) dioptimalkan untuk mengirimkan beberapa panjang gelombang.
Serat multimode:
Serat multimode ditandai dengan kinerja tertinggi transfer data jarak pendek, kecepatan tinggi dan lebar pita lebar. Itu, berbeda dengan mode tunggal, dimana hampir mencapai batas teknologi, terus membaik. Intinya memiliki diameter yang besar, yang memberikan pembiasan tambahan, dispersi mengurangi distorsi yang terjadi pada penyebaran beberapa mode dengan sudut pantulan yang berbeda. Pada akhirnya, pulsa cahaya dalam benang tersebut di bawah pengaruh faktor-faktor di atas diubah dari persegi panjang menjadi bel.
Fitur material dan aturan operasi:
Bandwidth optik serat tergantung pada atenuasi (kerugian) dan dispersi. Setiap pengurangan parameter ini memungkinkan untuk meningkatkan jarak antara titik-titik regenerasi paksa sinyal. Kerugian bisa disebut sebagai faktor internal dan eksternal sendiri. Yang pertama adalah heterogenitas batang inti (inti) dari produk, ditandai dengan pembiasannya, penyerapan bahan dan pengotor komponennya sendiri. Yang kedua terjadi saat memutar, pembengkokan dan pembengkokan benang.
Karena itu, kondisi teknis aturan aplikasi reglementiert ketat, pengelompokan, dan pemeliharaan serat. Dampak mekanis eksternal yang berlebihan dapat menyebabkan retakan mikro dan gangguan integritas cangkang, dan ini akan menyebabkan refleksi internal yang tidak rata pada utas. Penting juga untuk memantau homogenitas material dalam proses pembuatan filamen dan distribusi kotoran yang seragam, mampu beresonansi pada frekuensi yang berbeda.
Bekerja dengan optik serat memberlakukan persyaratan ketat pada personel layanan. Pertama dan terpenting adalah kebersihan konektor dan kualitas koneksi yang diperlukan. Bertentangan dengan kesalahpahaman populer, tantangan terbesar untuk serat optik seringkali adalah korosi hidrogen. Kopling optik kontak ditangguhkan pada waktunya, tetapi konsekuensi yang sudah tidak dapat diubah, di mana benang kehilangan propertinya dan menjadi rusak total. Sambungan yang buruk membuat serat dapat menyerap kelembapan dan pada saat yang sama menjadi area yang berkontribusi pada kerugian atenuasi tambahan dari sinyal yang ditransmisikan.
Keunggulan serat optik:
Hari ini, semua proyek yang menggunakan serat menerima pengembangan yang intens. Pertama-tama, itu FOL (FOL), jaringan komputer, pengawasan video dan kontrol akses, dimana “optik” mendominasi di semua posisi. Mereka hampir menghilangkan gangguan yang tidak sah, garis tidak akan terbakar, tidak teroksidasi, tidak larut, memberikan kecepatan dan bandwidth yang lebih besar dalam transmisi data. Mereka tidak takut gangguan dan medan elektromagnetik tidak terpengaruh oleh korsleting, jangan memancarkan apapun ke lingkungan.
Penggunaan serat optik:
Serat optik digunakan sebagai sensor yang mengukur tegangan, suhu, tekanan dan parameter lainnya. Mereka kompak dan tidak membutuhkan dukungan tambahan, mentolerir suhu tinggi (dibandingkan dengan prototipe semikonduktor). Mereka ditempatkan pada perangkat yang melakukan perlindungan busur. Juga berdasarkan mereka adalah hidrofon untuk perangkat seismik dan sonar, giroskop laser untuk mobil dan pesawat ruang angkasa.
Terimakasih untuk serat optik sensor interferometri bekerja, pengontrol medan magnet dan listrik, endoskopi laboratorium. Mereka dapat mengatur cakupan di daerah yang sulit, mengarahkan cahaya matahari dan buatan di lokasi yang diinginkan. Akhirnya, serat membantu membentuk gambar di wilayah spektrum yang berbeda. Atas prinsip ini, mengembangkan senjata modern, membantu menciptakan boneka target bahkan seukuran kapal induk dan pengawasan radar disorientasi.
Catatan: © Foto //www.pexels.com, //pixabay.com
