Wtyczka wielomodowego światłowodu w standardzie ST
Włókno jednomodowego światłowodu dla fali dł. 1390/1410nm pozbawione kolejnych warstw płaszcza. Średnica zewnętrznego płaszcza to 0,9mm. Średnica wewnętrznego płaszcza ("bufora") to 250цm, średnica szklanego włókienka to 125цm, wewnątrz którego istnieje 9-mikrometrowy rdzeń.
Odbicia wiązki światła w światłowodzie
Światłowód – przezroczyste włókno (szklane albo wykonane z tworzyw sztucznych), w którym przebiega się propagacja światła.
Aby wyeliminować – lub, przynajmniej, znacząco ograniczyć – wypromieniowanie światła przez boczne powierzchnie światłowodu, stosuje się odpowiednio dobrany poprzeczny gradient współczynnika załamania światła. W najprostszym przypadku, gradient ten realizowany jest skokowo – wewnątrz światłowodu współczynnik załamania ma wartość wyższą, niż na zewnątrz; utrzymanie promieni światła w obrębie takiego światłowodu zachodzi na skutek całkowitego wewnętrznego odbicia. W przypadku, kiedy współczynnik załamania maleje z odległością od osi światłowodu w sposób ciągły, mówimy o światłowodach gradientowych.
Kable światłowodowe przyłącza się bezpośrednio do karty sieciowej (jeśli ma ona stosowne złącza) albo używając konwerter nośników. Z jednej strony konwertera podłącza się kabel światłowodowy a z drugiej np. skrętkę, łącząc w ten sposób obie technologie sieciowe. Wielokrotnie stosuje się tu Transceiver. Montuje się go w złączu AUI występującym w wielu starszych kartach sieciowych albo HUB-ach. Istnieją także koncentratory dedykowane specjalnie dla łącz światłowodowych.
Zasada działania
W zrozumieniu zasady działania światłowodu skokowego (a zatem sposobu utrzymania światła w jego wnętrzu), pomocne bywają przedstawione tu rysunki, na których promienie światła biegną prostoliniowo, odbijając się od ścianek światłowodu. Światłowód gradientowy działa podobnie, lecz promienie – zamiast po odcinkach prostoliniowych, poruszają się po krzywoliniowych trajektoriach, utrzymywanych wewnątrz światłowodu przez ciągły gradient współczynnika załamania.
Takie wyobrażenie działania światłowodu jest jednak uproszczone – tym bardziej, im mniejsze rozmiary poprzeczne ma rozważany światłowód. W rzeczywistości, istotną rolę w działaniu światłowodu odgrywa dyfrakcja. Zamiast promieni światła (będących podstawą przybliżonej optyki geometrycznej) trzeba rozważać światło jako falę. Przybliżenie optyki geometrycznej jest sensowne zaledwie dla światłowodów o dużych rozmiarach poprzecznych, traci natomiast sens, kiedy rozmiar poprzeczny światłowodu staje się porównywalny z długością fali światła. Zjawiska falowe posiadają szczególnie duże znaczenie w przypadku światłowodów jednomodowych, w których ściśle dobiera się długość fali transmitowanego światła do kształtu oraz rozmiarów poprzecznych światłowodu.
-
Światłowód jest to falowód transmitujący fale elektromagnetyczne. Z uwagi na z tym, synonimem określenia "światłowód" jest "falowód optyczny".
Klasyfikacja
Światłowody są wykorzystywane jako elementy urządzeń optoelektronicznych, składniki optycznych układów zintegrowanych, media transmisji sygnałów na duże odległości, jak także do celów oświetleniowych. Światłowody bywają klasyfikowane ze względu na ich geometrię (planarne, paskowe albo włókniste), strukturę modową (jednomodowe, wielomodowe), rozkład współczynnika załamania (skokowe oraz gradientowe) oraz odmiana stosowanego materiału (szklane, plastikowe, półprzewodnikowe).
Światłowód warstwowy (planarny)
Schemat światłowodu warstwowego składającego się z trzech warstw o wielorakich współczynnikach załamania
Najprostszy światłowód warstwowy składa się z trzech warstw, z których środkowa ma wyższy współczynnik załamania, niż warstwy zewnętrzne. Światło jest uwięzione w tej warstwie na skutek całkowitego wewnętrznego odbicia, o ile kierunki rozchodzenia się promieni składają się na z płaszczyzną warstwy kąty mniejsze od kąta granicznego.
Światłowód paskowy
Światłowód paskowy powstaje, kiedy propagacja wiązki w warstwie zostaje ograniczona w dwóch kierunkach. Światłowody paskowe są wykorzystywane w układach fotoniki zintegrowanej oraz w laserach półprzewodnikowych. W układach fotoniki zintegrowanej służą do prowadzenia światła, tworząc bardziej rozbudowane struktury jak np. interferometr Macha-Zehndera albo złożone przyrządy jak multipleksery długości fali dla systemów WDM.
Światłowód włóknisty
(inne nazwy: włókno światłowodowe, włókno optyczne)
Schemat ilustrujący rozchodzenie się światła w wielomodowym światłowodzie włóknistym
Światłowód włóknisty to zwykle falowód dielektryczny o przekroju kołowym, otoczony przez płaszcz z innego materiału dielektrycznego o mniejszym współczynniku załamania. Włókna światłowodowe wykonywane są najczęściej ze szkła krzemionkowego, czasem z innych szkieł albo z plastiku. Światłowody plastikowe są stosowane na krótkich odległościach.
-
Standardy światłowodów telekomunikacyjnych
Światłowody telekomunikacyjne produkowane są z uwzględnieniem szeregu norm, ułatwiających wykonywanie systemów transmisji danych.
Do zakańczania światłowodów używa się tzw. pigtaili. Pigtail jest to krótki odcinek jednowłóknowego kabla zakończonego z jednej strony wtykiem (półzłączką). Wtyczki bywają zakańczane w kilku standardach, przykładowo FC, SC, ST, E2000, F3000, LC, LX.5, MU. Końcówki różnią się standardem polerowania, a także tłumiennością wtrąceniową oraz odbiciową, związaną odpowiednio z możliwością niecentrycznego połączenia włókien (część światła przechodzi wówczas do płaszcza dołączonego światłowodu, zamiast do jego rdzenia) oraz odbiciem od płaszczyzn złącza w sytuacji, kiedy nie są one ściśle dopasowane.
Patchcord to krótki odcinek jednowłóknowego kabla obustronnie zakończonego wtykiem służący do połączenia ze sobą urządzeń teletransmisyjnych z przełącznicą światłowodową albo dołączenia przyrządów pomiarowych.
Połączenia światłowodów
Spawanie mechaniczne (za pomocą szybkozłączek) opiera się na dosunięciu w kapilarze szybkozłączki odpowiednio wcześniej przygotowanych włókien tak, aby w przestrzeni kapilary szybkozłączki zaniknęła przerwa pomiędzy włóknami (metoda ta nadaje się do krótkich połączeń światłowodowych).
Spawanie światłowodów łukiem elektrycznym – to metoda trwałego łączenia światłowodów. Do spawania światłowodów służą spawarki światłowodowe, które spajają ze sobą włókna za pomocą łuku elektrycznego. Jakość spawów określają: tłumienność własna oraz wytrzymałość mechaniczna na rozciąganie.
Adaptery światłowodowe to elementy toru światłowodowego łączące ze sobą dwa złącza światłowodowe. Adaptery dzieli się na wielomodowe oraz jednomodowe, które z kolei dzielą się na simplexowe, duplexowe oraz inne. Adaptery potrafią łączyć ze sobą te same typy złącz (np. SC z SC albo FC z FC) oraz są to adaptery standardowe oraz różnego typu (np. SC z FC albo SC z ST) oraz są to adaptery hybrydowe.
Splittery
Splitter optyczny to urządzenie bierne, które rozdziela moc sygnału optycznego światłowodowego niesionego po jednym włóknie wejściowym na dwa włókna wyjściowe albo więcej. Optyczna moc wejściowa zwykle dzielona jest równomiernie pomiędzy dwoma włóknami wyjściowymi. Splittery używa się także, do łączenia sygnału optycznego.Zastosowanie tych podzespołów jest powszechne min.w sieciach telekomunikacyjnych, laboratoriach pomiarowych, sieciach telewizji kablowej CATV. Z uwagi na budowę wyróżnia się splittery:
a) FTB - zgrzewane
b) PLC - planarne
Ciekawostki
Pierwszy w Polsce kabel światłowodowy stał się zaprojektowany oraz zbudowany pod koniec lat 70. XX wieku przez pracowników naukowych Uniwersytetu Marii Skłodowskiej-Curie w Lublinie[1].
Przypisy
Sprawdź też
