Fiiberoptilise side eelised
● Suur sidevõimsus
● Pikk relee vahemaa
● Immuunsus elektromagnetiliste häirete suhtes
● Rikkalikud ressursid
● Kerge ja väikese suurusega fiiberoptika
Optilise kommunikatsiooni arengu lühiajalugu
● Üle 2000 aasta tagasi: majakatornid – tuled, lipusignaalid
● 1880: Optiline telefon – juhtmeta optiline side
● 1970: Fiiberoptiline side
● 1966: "Fiiberoptika isa" dr Kao Kuen pakkus esmakordselt välja fiiberoptilise side idee.
● 1970: Corning Institutioni Kapron tootis fiiberoptilisi materjale kadudega 20 dB/km.
● 1977: Chicago esimene kommertsliin 45 Mb/s.
Elektromagnetiline spekter
Valguse murdumine/peegeldus ja täielik sisemine peegeldus
Kuna valgus liigub erinevates ainetes erineva kiirusega, siis valguse liikumisel ühelt ainelt teisele toimub murdumine ja peegeldus kahe aine vahelisel kokkupuutepinnal. Lisaks muutub murdunud valguse nurk langeva valguse nurgaga. Kui langeva valguse nurk saavutab või ületab teatud nurga, kaob murdunud valgus ja kogu langev valgus peegeldub tagasi; see on täielik sisemine peegeldus. Erinevad materjalid murravad sama lainepikkusega valgust erinevate nurkade all (st erinevatel materjalidel on erinevad murdumisnäitajad) ja sama materjal erineva nurga all erineva lainepikkusega valgust. Kiudoptiline side põhineb neil põhimõtetel. Peegeldusvõime jaotus: Optilisi materjale iseloomustav oluline parameeter on murdumisnäitaja, mida tähistatakse tähega N. Valguse kiiruse C vaakumis ja valguse kiiruse V suhe materjalis on materjali murdumisnäitaja.
N＝C/V
Kiudoptilises sides kasutatava kvartsklaasi murdumisnäitaja on ligikaudu 1,5.
Fiiberoptiline struktuur
Paljas fiiberoptiline kaabel koosneb tavaliselt kolmest kihist:
Esimene kiht: kõrge -murdumisnäitaja-klaasist südamik (südamiku läbimõõt on tavaliselt 9-10 μm, (üherežiimiline) 50 või 62,5 (mitmemoodiline).
Teine kiht: madala -murdumisnäitajaga-räniklaasist kattekiht keskel (läbimõõt on tavaliselt 125 μm).
Kolmas kiht: välimine tugevdav vaikkate.
Valguse algteadmised
1) Tuum: kõrge murdumisnäitaja, kasutatakse valguse edastamiseks;
2) Kattekiht: madal murdumisnäitaja koos südamikuga moodustab tingimused täielikuks sisemiseks peegelduseks;
3) Jope: kõrge tugevusega, talub suuremat lööki ja kaitseb optilist kiudu.
3 mm fiiberoptiline kaabel oranž MM multirežiim
Kollane SM üksikrežiim
Kiudoptilise kaabli mõõtmed:
Välisläbimõõt on tavaliselt 125 µm (keskmine juuksekarv on 100 µm)
Siseläbimõõt: ühe-režiimiga 9 µm, mitmerežiimiga 50/62,5 µm
Numbriline ava
Mitte kogu optilise kiu otspinnale langev valgus ei kandu läbi kiu; edastatakse ainult teatud nurgavahemikus langev valgus. Seda nurka nimetatakse optilise kiu numbriliseks apertuuriks. Suurem numbriline ava on fiiberoptilise splaissimise jaoks kasulik. Erinevate ettevõtete toodetud optiliste kiudude numbriline ava on erinev.
Optiliste kiudude tüübid
Sõltuvalt valguse ülekanderežiimist kius võib optilised kiud klassifitseerida järgmiselt:
Mitm{0}}režiim (MM)
Üks{0}}režiim (SM)
Multi-Mode Fiber: sellel on paksem keskne klaassüdamik (50 või 62,5 μm), mis võimaldab edastada mitut valgusrežiimi. Selle intermodaalne hajuvus on aga märkimisväärne, piirates edastatavate digitaalsete signaalide sagedust ja see piirang süveneb kauguse suurenedes. Näiteks 600 MB/km kiudoptikul on 2 km kaugusel ainult 300 MB/km. Seetõttu on mitmemoodilise kiu edastuskaugus suhteliselt lühike, tavaliselt vaid mõni kilomeeter.
Ühemoodi{0}}kiud: sellel on õhem keskne klaassüdamik (tavaliselt 9 või 10 μm läbimõõduga), mis võimaldab valgust edastada ainult ühel viisil. See on sisuliselt samm{4}}indekskiud, kuid südamiku läbimõõt on väga väike. Teoreetiliselt võimaldab see valguskiudu siseneda ainult ühel sirgjoonelisel-teel ja levida südamikus sirgjooneliselt. Kiudimpulsi laienemine on minimaalne. Seetõttu on selle intermodaalne hajuvus väga väike, mistõttu sobib see pika-vahemaaside jaoks. Suurt rolli mängib aga selle kromaatiline dispersioon, mis tähendab, et ühemoodilisel -moodikiul on kõrged nõuded valgusallika spektraallaiusele ja stabiilsusele, st spektraallaius peab olema kitsas ja stabiilsus hea.
Fiiberoptiline klassifikatsioon
Materjali järgi:
● Klaaskiud: nii südamik kui ka vooder on klaasist. Väike kadu, pikk edastuskaugus, kõrge hind.
● Silikoonkiud ümbrisega: südamik on klaas, kattekiht on plastik. Klaaskiuga sarnased omadused, madalam hind.
● Plastic Fiber: nii südamik ja vooder on plastikust. Suur kadu, väga lühike edastuskaugus, väga madal hind. Kasutatakse laialdaselt kodutehnikas, heliseadmetes ja lähi{2}}pildiedastuses.
● Optimaalse edastussageduse akna järgi: tavaline ühe-režiimi kiud ja dispersioon-nihutatud ühe-režiimi kiud.
● Tavaline: kiutootjad optimeerivad kiu edastussagedust ühe lainepikkuse jaoks, näiteks 1300 nm.
● Dispersioon{0}}Nihke: kiu tootjad optimeerivad kiu edastussagedust kahe lainepikkuse jaoks, näiteks 1300 nm ja 1550 nm.
● Järsult nihkunud: murdumisnäitaja muutub järsult südamikust klaaskatteks. Madalad kulud, suur intermodaalne hajutamine. Sobib lühikese-vahemaa ja väikese kiirusega-side jaoks, näiteks tööstuslikuks juhtimiseks. Kuid ühemoodilistel{5}}kiududel on intermodaalne dispersioon väga madal, seega on need kõik liigitatud-indeksiga kiud.
●Sorditud-indekskiud: murdumisnäitaja väheneb järk-järgult südamikust kattekihini, võimaldades kõrge-režiimi valgusel levida sinusoidaalselt. See vähendab intermodaalset hajutatust, suurendab kiu ribalaiust ja pikendab edastuskaugust, kuid see on kallim. Enamik mitmemoodilisi kiude on tänapäeval klassifitseeritud{4}}indeksikiud.
