Mis on optilise kiu komponendid
Millised on optilise kiu komponendid? Tüüpiline optiline kiud koosneb kolmest põhikomponendist: südamikust, mis kannab valgust; ümbris, mis ümbritseb südamikku madalama murdumisnäitajaga ja sisaldab valgust; ja kattekiht, mis kaitseb habras kiu sees.
Tuum
Valgust kandev südamik on optilise kiu väikseim osa. Optilise kiu südamik on tavaliselt valmistatud klaasist, kuigi mõned on valmistatud plastist. Südamikus kasutatav klaas on äärmiselt puhas ränidioksiid (SiO2), mis on nii selge materjal, et saaksite vaadata läbi 5 miili, nii nagu te vaataksite läbi majapidamisakna.
Tootmisprotsessis kasutatakse murdumisnäitaja tõstmiseks kontrollitud tingimustes dopante, näiteks germaani, fosforpentoksiidi või alumiiniumoksiidi.
Optiliste kiudude südamikud on valmistatud erinevateks läbimõõtudeks erinevate rakenduste jaoks. Tüüpilised klaasist südamikud ulatuvad 3,7-st kuni 200-ni. Telekommunikatsioonis tavaliselt kasutatavad põhisuurused on 9um, 50um ja 62,5um. Plastkiudoptilised südamikud võivad olla palju suuremad kui klaas. Populaarne plastist südamiku suurus on 980um.
Kattekiht
Kate ümbritseb südamikku ja annab optilise kiu tööks alumise murdumisnäitaja. Klaasist katte kasutamisel valmistatakse kate ja südamik koos samast ränidioksiidipõhisest materjalist püsivalt sulatatud olekus. Tootmisprotsess lisab südamikule ja kattele erinevad kogused lisandeid, et säilitada nende vahelise murdumisnäitajate vahe umbes 1%.
Tüüpilise südamiku murdumisnäitaja 1300 nm juures võib olla 1,49, samas kui katte murdumisnäitaja võib olla 1,47. Need numbrid on siiski sõltuvad lainepikkusest. Sama kiu südamikul on erinev murdumisnäitaja erineval lainepikkusel.
Sarnaselt südamikuga valmistatakse kattekiht standardse läbimõõduga. Kaks kõige sagedamini kasutatavat läbimõõdu on 125um ja 140um. 125-liitrine kate toetab tavaliselt südamiku suurusi 9, 50, 62,5 ja 85um. 140-liitrise kattega on tavaliselt 100-kordne südamik.
Kate
Kate on optilise kiu kaitsev kiht. Kattekiht neelab lööke, nikke, kraapte ja isegi niiskust, mis võib kate kahjustada. Ilma katteta on optiline kiud väga habras. Ühekordne mikroskoopiline nikliga kattekiht võib põhjustada optilise kiu purunemise, kui see on painutatud. Klaaskiudude jaoks on oluline kattekiht ja neid ei müüda ilma selleta.
Kate on ainult kaitsev. See ei aita optilise kiu valgust kandvat võimet mingil moel kaasa. Kattekihi välisläbimõõt on tavaliselt kas 250 või 500 mg. Üldiselt on kate värvitu. Mõnes rakenduses on kattekiht värvitud, nii et optiliste kiudude rühmas saab tuvastada üksikuid optilisi kiude.
Kiudoptiline kiht valitakse konkreetse toimivuse või keskkonna jaoks. Üks kord kõige levinumat tüüpi katet on akrülaat. See kate kantakse tüüpiliselt kahele kihile. Esmane kate kantakse otse kattele. See kattekiht on pehme ja tagab optilise kiudude pehmenduse, kui see on painutatud. Sekundaarne kattekiht on raskem kui primaarne kate ja tagab kõva välispinna. Akrülaat on siiski piiratud temperatuuritõhususega. Tüüpilised akrülaadid võivad töötada temperatuuril kuni 125 ° C.
Silikoon, süsinik ja polüimiid on katted, mida võib leida optilistel kiududel, mida kasutatakse karmides keskkondades, nagu need, mis on seotud avioonika, lennunduse ja kosmosega. Neid võib kasutada ka kaevandamiseks või nafta ja gaasi puurimiseks mõeldud optilistel kiududel.
Standardid
Kuigi paljud tuum- ja kattepindade kombinatsioonid on võimalikud, on standardid vajalikud, et tagada ühenduste ja seadmete nõuetekohane sobitamine. See on eriti oluline komponentide puhul, mis on väikesed kui kiudoptilises kasutuses olevad komponendid, kus isegi väikesed kõrvalekalded võivad muuta kogu süsteemi kasutuks.
Kaks organisatsiooni avaldavad standardeid, mis määratlevad telekommunikatsioonisektoris kasutatavate optiliste kiudude jõudluse; nad on Telekommunikatsioonitööstuse Liit (TIA) ja Rahvusvaheline Telekommunikatsiooni Liit (ITU). Kuigi TIA ja ITU avaldavad mitmeid optilise kiu standardeid, on peamised standardid, mida peaksite tundma ANSI / TIA-568-C.3, ITU-TG.653, ITU-TG.655 ja ITU-T G.657.
ANSI / TIA-568-C.3 standard on kohaldatav ruumide optiliste kiudude kaablite komponentidele. ITU standardeid kohaldatakse ühemoodilise kiudoptilise kaabli suhtes. Nende kirjeldused on järgmised:
> ITU-TG.652: Ühemoodilise optilise kiu ja kaabli omadused
> ITU-T G.655: Dispersiooni nihkega ühemoodilise optilise kiu ja kaabli omadused
> ITU-T G.657: Mitte-null-dispersioon-nihkega ühemoodilise optilise kiu ja kaabli omadused
Need standardid sisaldavad olulist teavet, mis määratleb optilise kiu, kiudoptilise võrgukaabli ja selliste komponentide nagu optilised ühendused ja ühendused .
Materjalid
Optilised kiud valmistatakse tavaliselt klaasist südamikust ja klaasist kattega, kuid muid materjale võib kasutada, kui kiudude jõudlus peab olema tasakaalustatud kiudude paigaldamise maksumusega, kinnitades need ühenditega ja tagades selle nõuetekohase kaitse kahjustuste eest. Paljudel juhtudel peavad kiud töötama vaid lühikese vahemaa tagant ning kvaliteetsete klaaskiudude eelised muutuvad vähem tähtsaks kui lihtsalt raha kokkuhoid. On ka olukordi, kus kiud on avatud karmidele tingimustele, nagu vibratsioon, äärmuslik temperatuur, korduv käitlemine või pidev liikumine. Erinevad kiu klassifikatsioonid on arenenud nii, et need sobiksid erinevatele tingimustele, kuluteguritele ja toimivusnõuetele.
Peamised kiudude klassifikatsioonid materjalide kaupa on järgmised :
Klaaskiud : Neil on klaasist südamik ja klaasvooder. Neid kasutatakse siis, kui on nõutavad suured andmeedastuskiirused, pikkade edastuste kaugused või mõlema kombinatsioon. Klaaskiud on erinevatest tüüpidest kõige haavatavamad, mistõttu tuleb need paigaldada sellistesse keskkondadesse, kus neid ei kuritarvitata, või neid tuleb kaitsta spetsiaalsete kaablite või korpustega, et tagada nende olemasolu. ei ole kahjustatud.
Klaaskiud leidub tavaliselt pikamaa- ja interbuildingu- ja interoffice-võrgustike rakendustes.
Plastiga plakeeritud ränidioksiid (PCS) : nendel kiududel on klaasist südamik ja plastkate. Tuum on suurem kui kõik klaaskiud; tüüpiliselt 200 um, mille kattekihi paksus on 50 um. Nagu silikoonitud klaaskiudoptiline, kasutatakse PCS-i optilise kiu plastkatet tavaliselt ka plastikust ümbritseva termoplastse puhvriga. Tüüpiline PCS-i kiudude spetsifikatsioon oleks 200/300 um. Plastkate on ka klaasist südamiku kaitsekihiks, nii et PCS-kiududel ei ole tavaliselt klaaskiust tavaliselt leiduvat katet. PCS kiudusid kasutatakse tavaliselt tööstuslike andurite ja meditsiiniliste / hambaravi rakenduste jaoks.
Raskesti kaetud ränidioksiid (HCS) : Need kiud on sarnased PCS-kiududega, kuid neil on klaasist südamik, mis on valmistatud kõvast polümeerist või muust materjalist, tavaliselt tugevam kui teised kattematerjalid. Raskesti kaetud ränidioksiidkiudu kasutatakse tavaliselt kohtades, kus tugevus on esmane kaalutlus, näiteks tootmine, tehase automaatika ja muud piirkonnad, kus šokk ja vibratsioon muudavad standardklaaskiud usaldusväärseks. HCS optilised kiud on tavaliselt palju suuremad kui klaaskiud. Väga populaarne suurus on 200 / 230µm.
Plastkiud : Need kiud on plastikust ja plastikust kattega. Need valitakse nende madala hinna, vastupidavuse ja kasutusmugavuse poolest ning need on paigaldatud suure ribalaiuse ja pikkade vahemaade kaugusele. Kuigi plastkiud ei sobi kaugekõnede, suure jõudlusega ülekanneteks, võivad nad siiski kanda signaale, mille kasulik kiirus on väiksem kui 100 m kaugusel. Väga populaarne suurus on 980 / 1000µm. Plastkiud on tavaliselt ette nähtud nähtavate lainepikkuste jaoks 650nm vahemikus. Mõned tüüpilised plastkiudude asukohad on koduse meelelahutuse süsteemid, autotööstus ja tootmiskontrollisüsteemid. Neid võib kasutada ka arvutite ja välisseadmete ning meditsiiniseadmete vahelistes seostes.
Suure südamiku plastkiudude eelised
Klaaskiudoptiliste kiudude suurte ribalaiuste ja kauglevi ülekandevõimsuste puhul on lihtne saada põnevil. See ületab selgelt teisi kandjaid. Paljud rakendused ei vaja aga suurt vahemaad suurtel vahemaadel. Teie kodus on palju kiudoptilisi rakendusi. Võimalik, et teil on juba olemas kodu meelelahutussüsteem, mis kasutab plastist optilist kiudaineid, või teil võib olla auto, mis kasutab audio-seadmete või DVD-vahetaja ühendamiseks plastist optilist kiudaineid. Ükski neist rakendustest ei nõua suurt ribalaiust suurtel vahemaadel. Need rakendused on ideaalsed suurte plastikust kiudoptiliste kiudude jaoks.Plastiline optiline kiud on tavaliselt ette nähtud töötama nähtaval lainepikkusel 650 nm ulatuses. Valguse nägemisel optilisest kiust väljudes on märkimisväärne eelis; kallis testimisseade ei ole vajalik. Infrapuna-vahemikus töötavast klaaskiust kiust väljuva valguse mõõtmiseks on vaja võimsusmõõturit. Võimsusmõõturid võivad maksta rohkem kui teie kodu meelelahutussüsteem.
Plastikust optilise kiu suur südamik on teise klaaskiudega võrreldes veel üks eelis: seda on lihtne ühendada teise kiudude või valgusallikaga või detektoriga. Kujutage ette kahe inimese karvade joondamist nii, et otsad puudutaksid ja oleksid täiesti tsentreeritud. Kujutage ette, et teeme sama sama kahe koogimata spagetitoodiga.