ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО

Используя оптоволоконные провода для соединения с интернетом, многие из нас мало понимают, что это за кабель и каким образом он информацию передаёт. Первый шаг в разработке будущей оптоволоконной системе – выбор изделия исходя из его технических характеристик, а также подбор передатчиков и приемников. В статье будет изложена информация о конструкции оптоволоконного кабеля, об оптических светодиодах и разъемах.

Конструкция кабеля 

Оптоволоконные провода выпускаются в различных вариациях:

  • Конструкция. Одно- и многожильные кабели;
  • Прокладка. Воздушная прокладка или непосредственная укладка в грунт;
  • Оболочка. Негорючая – для прокладки между перекрытиями, сверхпрочная – для тактических кабелей военного назначения и т.д.

Любой оптоволоконный кабель имеет хотя бы один волоконный световод. Остальные конструктивные элементы защищают световод от повреждений. Обычно используют две схемы защиты тонких оптических волокон: с помощью неплотно облегающей трубки и с помощью плотно прилегающей оболочки.

Первый способ. Оптоволокно находится внутри пластмассовой защитной трубки, внутренний диаметр которой больше внешнего диаметра волокна. Поскольку оптоволокно свободно «плавает» в трубке, механические усилия, действующие на кабель снаружи, обычно его не достигают. Такой кабель очень устойчив к продольным воздействиям, возникающим при протяжке через кабельные каналы или при прокладке кабеля на опорах. Поскольку в световоде нет значительных механических напряжений, кабели такой конструкции имеют малые оптические потери;

Второй способ. Пластиковое покрытие наносится прямо на поверхность световода. Полученное изделие имеет меньший диаметр и массу, большую устойчивость к ударным воздействиям и гибкость. Есть и минус – поскольку оптоволокно жестко зафиксировано внутри кабеля, его стойкость к растяжению не столь высока, как при использовании свободно облегающей защитной трубки.

В любом случае, световод сначала заключаются в слой синтетической оплетки, определяющей прочность кабеля на растяжение, а уже позже все элементы помещаются во внешнюю защитную оболочку из поливинилхлорида или другого подобного материала. К конструкции многожильных кабелях часто добавляет дополнительный центральный усиливающий элемент.

Оптические волокна

Основной элемент оптоволокна – оптическое волокно. Можно выделить:

  • Многомодовое волокно – для прокладки кабеля на расстояние до 10 км (сердцевина диаметром в 50 мкм);
  • Одномодовое волокно – на расстояние свыше 10 км (сердцевина диаметром в 8-10 мкм).

Сердцевина состоит из сверхчистого стекла, окруженной обычным стеклом с более высоким показателем преломления. При таком сочетании свет, проходящий через волокно, отражается от границы двух стекол, примерно как теннисный шарик, запущенный в трубу. В световоде с плавным профилем показателя преломления, который целиком изготовлен из сверхчистого стекла, свет распространяется не с резким, а с постепенным изменением направления, как в толстой линзе. В оптоволокне обоих типов свет надежно заперт и выходит из него только на дальнем конце.

Потери в оптоволокне возникают из-за поглощения и рассеяния на неоднородностях стекла, а также из-за механических воздействий на кабель, при котором световод изгибается так сильно, что свет начинает выходить через оболочку наружу. Величина поглощения в стекле зависит от длины волны света.

Оптические разъемы

Свет передается только по очень тонкой сердцевине оптоволокна, поэтому важно очень точно совмещать его с излучателями в передатчиках, фотодетекторами в приемниках и световодами в оптических соединениях. Эта функция возлагается на оптические разъемы, которые изготавливаются с очень высокой точностью (допуски имеют порядок тысячных долей миллиметра).

Хотя существует много типов оптических разъемов, сейчас наиболее распространен разъем типа ST (Он состоит из изготовленного с высокой точностью штифта, в который выходит оптоволокно, пружинного механизма, который прижимает штифт к такому же штифту в ответной части разъема и кожуха, механически разгружающего кабель.

Разъемы ST выпускаются в вариантах для одномодового и многомодового оптоволокна. Основное различие заключено в центральном штифте и его не так просто заметить визуально. Однако следует внимательно относиться к выбору варианта разъема: если одномодовые разъемы еще можно использовать с многомодовыми излучателями и детекторами, то разъемы для многомодового кабеля с одномодовым будут работать плохо или вообще приведут к неработоспособности системы.