Optická vlákna

1. duben 2011 | 06.00 |
› 

Optická vlákna se dnes běžně používají pro přenos informací prostřednictvím světla na velké vzdálenosti při vyšších přenosových rychlostech dat než u jiných druhů komunikace. Vlákna se používají místo kovových vodičů, protože signály jsou přenášeny s menší ztrátou a zároveň jsou světelné paprsky v nich šířené imunní vůči elektromagnetickému rušení. Informace v nich přenášené jsou v bezpečí - nedají se z vlnovodu jednoduše vyvázat ven. V optických vláknech se využívá efektu, který vzniká při přechodu světla z prostředí opticky hustšího (větší index lomu) do prostředí opticky řidšího (menší index lomu). Při překročení jistého mezního úhlu dopadu už nenastává lom paprsku na rozhraní dvou optických prostředí, ale paprsek se odráží zpět. Nastává úplný odraz světla. A právě to je princip vedení světelných signálů v optických vláknech: obě optická prostředí i úhel, pod jakým světelné paprsky vstupují do vlákna, musí být vhodně volena tak, aby po celé délce vlákna docházelo pouze k úplným odrazům.

Optické vlákno může být jak skleněné, tak rovněž i plastové. Neustálými úplnými odrazy světla přenáší signály ve směru své podélné osy. Skleněná optická vlákna jsou téměř vždy vyrobená z křemene, ale pro větší vlnové délky jsou používány  např. chalkogenní skla. Stejně jako ostatní skla, i tato skla mají index lomu kolem 1,5.

Běžné optické vlákno se skládá ze tří základních částí:
– jádro (core) - jde o nejdůležitější prvek vlákna určený pro vlastní přenos dat. Průměr jádra závisí na typu kabelu. Obvyklé rozměry jsou 9, 50 a 62,5 mikrometrů. Index lomu materiálu jádra bývá 1,48.
– obal jádra (cladding), který chrání a zpevňuje jádro. Spolu s jádrem má průměr 125 mikrometrů. Index lomu bývá kolem 1,46.
– primární ochrana (buffer) - akrylátovým lakem tvořená vrstva, která slouží k prvotní ochraně optického vlákna od nepříznivých účinků okolního prostředí. Spolu s jádrem a obalem jádra má průměr 250 mikrometrů.
– sekundární ochrana tvořená z plastických hmot zvyšující průměr na 900 mikrometrů. Na tuto vrstvu pak dále navazují další vrstvy, které vlákno chrání zejména proti mechanickému namáhání, případně chemickému působení okolí.

Optická vlákna se používají díky své výborné ohebnosti, jsou často svázána do svazků jako kabely. Dokonce se používají také pro efektní osvětlení v lampách.

Při přenostu informace na velké vzdálenosti světlo prochází přes vlákno s malým útlumem ve srovnání s elektrickými kabely s kovovými vodiči. Teoreticky by mohlo být dosahováno rychlosti přenosu až 111 gigabitů za sekundu, i když v aplikovaných systémech jsou typické rychlosti 10 nebo 40 Gb/s.

Každé vlákno může přenášet mnoho nezávislých signálů, každý s použitím jiné vlnové délky světla. Jednotlivé  vlákno může přenášet mnohem více dat než jeden elektrický kabel.

I v optických vlnovodech vznikají ztráty světla  nejrůznějším způsobem: 
– absorpcí (fotony jsou absorbovány materiálem, nečistotami...)
– rozptylem
– geometrickými efekty, které se uplatňují tam, kde je vlákno ohýbáno.

Optická vlákna se vyrábí několika různými metodami.Při výrobě standardních optických vláken jsou nejprve konstruována vlákna o velkém průměru preforem s pečlivě kontrolovaným profilem indexu lomu. Pak se tahem preforem tvoří dlouhé, tenké optické vlákno. Nejpoužívanější metody jsou dvě:
– metoda dvojího kelímku (Vlákno je vyráběno ze dvou koncentrických kelímků, v jednom je roztavený materiál jádra a  ve druhém je materiál pláště. Takto je možné neustálým dodáváním taveniny do kelímků vyrábět optická vlákna libovolné délky.
– metoda "tyčka v tyčce". Vlákno je vyráběno natavením tyčky materiálu jádra zaseknutého v trubce z materiálu pláště.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 2.33 (6x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře