Оптички каблови - уређај, врсте и карактеристике

Оптички каблови, за разлику од каблова са бакарним или алуминијумским проводницима, користе провидно оптичко влакно као медијум за пренос сигнала. Сигнал се овде преноси не уз помоћ електричне струје, већ уз помоћ светлости. То значи да се практично не померају електрони, већ фотони, а губици у преносу сигнала су безначајни.

Ови каблови су идеални као средство за пренос информација, јер светлост може да прође кроз провидни фиберглас практично несметано десетинама километара, док се интензитет светлости благо смањује.

Постоји ГОФ-каблови (кабл са стакленим оптичким влакнима) — са стакленим влакнима, и ПОФ каблови (пластични оптички кабл) — са провидним пластичним влакнима. Оба се традиционално називају оптичким или оптичким кабловима.

Уређај оптичког кабла

Оптички кабл има прилично једноставан уређај.У центру кабла налази се светлосни водич од фибергласа (пречник му не прелази 10 микрона), обучен у заштитну пластичну или стаклену шкољку, која обезбеђује потпуну унутрашњу рефлексију светлости због разлике у индексима преламања на граници два медија.

Испоставља се да светлост, све од предајника до пријемника, не може напустити централну вену. Поред тога, светлост се не плаши електромагнетних сметњи, тако да таквом каблу није потребна електромагнетна заштита, већ је потребно само ојачати.

Да би се обезбедила механичка чврстоћа оптичког кабла, предузимају се посебне мере — оне чине кабл оклопним, посебно када су у питању вишежилни оптички каблови који носе више одвојених оптичких влакана истовремено. Висећи каблови захтевају посебно ојачање металом и кевларом.

Најједноставнији дизајн оптичких каблова је стаклена влакна у пластичној љусци… Сложенији дизајн је вишеслојни кабл са елементима за ојачање, на пример, за подводну, подземну или висећу инсталацију.

У вишеслојном оклопном каблу, носећи арматурни кабл је израђен од метала затвореног у полиетиленски омотач. Око њега се постављају пластична или стаклена влакна која носе светлост. Свако појединачно влакно је премазано слојем обојеног лака за кодирање боја и заштиту од механичких оштећења. Снопови влакана су паковани у пластичне цеви напуњене хидрофобним гелом.

Пластична цев може да садржи од 4 до 12 таквих влакана, док укупан број влакана у једном таквом каблу може бити до 288 комада. Цеви су уплетене навојем који затеже филм навлажен хидрофобним гелом — за веће амортизовање механичких утицаја. Цеви и централни кабл су обложени полиетиленом.Следе кевларске жице, које практично обезбеђују оклоп за уплетени кабл. Затим поново полиетилен да га заштити од влаге и на крају спољашњи омотач.

Два главна типа каблова са оптичким влакнима

Постоје две врсте каблова са оптичким влакнима: мултимод и сингле моде. Вишемодни су јефтинији, једномодни су скупљи.

Једномодни кабл обезбеђује да зраци који пролазе кроз влакно иду практично истим путем без значајних међусобних одступања, као резултат тога, сви зраци стигну до пријемника у исто време и без изобличења облика сигнала. Пречник оптичког влакна у једномодном каблу је око 1,3 μм и управо на овој таласној дужини кроз њега се мора преносити светлост.

Из тог разлога се као предајник користи ласерски извор са монохроматским светлом стриктно неопходне таласне дужине.Управо каблови овог типа (синглемоде) данас се сматрају најперспективнијим за даљинске комуникације у будућности, али за сада су скупи и краткотрајни.

Мултимоде кабл мање „тачни” од једномодних. Зракови из предајника пролазе у њега са дисперзијом, а на страни пријемника постоји извесно изобличење облика емитованог сигнала. Пречник оптичког влакна у вишемодном каблу је 62,5 µм, а спољашњи пречник омотача је 125 µм.

Користи конвенционални (не-ласерски) ЛЕД на страни предајника (0,85 μм таласне дужине), а опрема није скупа као ласерски извор светлости, а тренутни мултимодни каблови имају дужи век трајања. Дужина каблова овог типа не прелази 5 км. Типична латенција преноса сигнала је реда величине 5 нс/м.

Предности оптичких каблова

На овај или онај начин, оптички кабл се радикално разликује од обичних електричних каблова својом изузетном заштитом од буке, која обезбеђује максималну сигурност како интегритета тако и поверљивости информација које се преко њега преносе.

Електромагнетне сметње усмерене на оптички кабл нису у стању да искриве светлосни ток, а сами фотони не стварају спољашње електромагнетно зрачење. Без нарушавања интегритета кабла, немогуће је пресрести информације које се преносе кроз њега.

Ширина опсега оптичког кабла је теоретски 10 ^ 12 Хз, што се не може поредити са тренутним кабловима било које сложености. Можете лако да преносите информације брзином до 10 Гбпс по километру.

Сам оптички кабл није тако скуп као танак коаксијални кабл. Али главни удео у повећању цене готове мреже и даље пада на опрему за пренос и пријем, чији је задатак претварање електричног сигнала у светло и обрнуто.

Слабљење светлосног сигнала при проласку кроз оптички кабл локалне мреже не прелази 5 дБ по 1 километру, односно скоро исто као нискофреквентни електрични сигнал. Такође, што је виша фреквенција – то је већа предност оптичког медија у односу на традиционалне електричне жице – слабљење се незнатно повећава. А на фреквенцијама изнад 0,2 ГХз, оптички кабл је очигледно ван конкуренције. Практично је могуће повећати даљину преноса до 800 км.

Оптички каблови су применљиви у мрежама прстенасте или звездасте топологије док у потпуности елиминишу проблеме уземљења и балансирања оптерећења који су увек релевантни за електричне каблове.

Савршен галванску изолацију, заједно са наведеним предностима, омогућава аналитичарима да предвиде да ће у мрежним комуникацијама оптички каблови ускоро у потпуности заменити електричне, посебно имајући у виду све већи недостатак бакра на планети.

Недостаци оптичких каблова

Поштено ради, не можемо не споменути недостатке оптичких система за пренос података, од којих је главна сложеност система инсталирања и високи захтеви за тачност уградње конектора. Микронска одступања током монтаже конектора могу довести до повећања слабљења у њему. Овде вам је потребно заваривање високе прецизности или посебан адхезивни гел, чији је индекс преламања сличан оном код инсталираног фибергласа.

Из тог разлога, квалификација особља не дозвољава попустљивост, за њихову употребу су потребни посебни алати и високе вештине. Најчешће се прибегавају употреби готових комада кабла, на чијим крајевима су већ уграђени готови конектори потребног типа. За гранање сигнала из оптичког влакна користе се специјализовани разделници за неколико канала (од 2 до 8), али при гранању неизбежно долази до слабљења светлости.

Наравно, влакно је мање јак и мање флексибилан материјал од бакра и опасно је савијати влакно у радијусу мањем од 10 цм због његове сигурности.Јонизујуће зрачење смањује транспарентност оптичког влакна, повећава слабљење преношеног светлосног сигнала.

Оптички каблови отпорни на зрачење су скупљи од конвенционалних оптичких каблова. Изненадна промена температуре може изазвати настанак пукотине у влакну. Наравно, оптичко влакно је подложно механичком стресу, удару и ултразвуку; за заштиту од ових фактора користе се специјални мекани материјали који апсорбују звук од омотача каблова.