Faseroptik

Lichtleitfaser

Vor ein paar Monaten in meiner Stadt Sie die Verdrahtung des gesamten Glasfasernetzes, um dauerhaft die Kupferverbindungen zu löschen, Was sind sie und wie diese Ersatzstoffe Kupfer für Datenübertragungen?

Die Lichtleitfasern, beziehen sich auf die mittlere und die Technologie mit der Übertragung von Informationen als Lichtimpulse entlang eines zugeordneten Draht oder ein Glas- oder Kunststoffaser. Ein Glasfaserkabel kann eine variable Anzahl dieser Glasfasern enthalten, von wenigen bis zu einigen hundert. Rund um den Glasfaserkern gibt es eine weitere Schicht aus Glas genannt Beschichtung. Eine als Pufferschicht bekannt Rohr schützt die Beschichtung und einer Beschichtungsschicht dient als abschließende Schutzschicht für die Eindraht.

Wie funktioniert die optische Faser

Die optischen Fasern übertragen Daten in der Form von Teilchen von Licht - oder Photonen – dass Puls durch ein Glasfaserkabel. Der Kern aus Glasfasern und die Beschichtung wiesen jeweils einen unterschiedlichen Brechungsindex, der das einfallende Licht in einem bestimmten Winkel biegt. Wenn die Lichtsignale werden durch das faseroptische Kabel geschickt, spiegelt den Kern und die Beschichtung in einer Reihe von Rebounds in einem Zick-Zack, bezeichnet eine innere Totalreflexion auf ein Verfahren anhaftenden. Die Lichtsignale reisen nicht mit der Geschwindigkeit von Licht aufgrund der dichteren Glasschichten, erreichen ca. 70% die Lichtgeschwindigkeit. Zu erneuern oder das Signal auf seiner Reise zu stärken, die Übertragung der optischen Faser erfordert manchmal Repeatern das optische Signal zu regenerieren, indem es in ein elektrisches Signal umzuwandeln, verarbeitet und als optisches Signal ritrasmettesso.

Typen von Glasfaserkabeln

Die Multimode-Faser und Singlemode-Fasern sind die beiden Haupttypen von Glasfaserkabel.

Ldie Faser monomodale Es ist für längere Strecken aufgrund des kleineren Kerndurchmesser von Glasfaser verwendet, Dies reduziert die Dämpfung der Signalstärke. Die kleinste Blende isoliert das Licht in einem einzelnen Strahl, bereitstellt, einen direkteren Weg und erlaubt das Signal einen größeren Abstand zu reisen. Die Singlemode-Faser hat auch eine deutlich höhere Bandbreite im Vergleich zu Multimode-Faser. Die Lichtquelle für die Single-Mode-Faser verwendet wird, ist typischerweise ein Laser. Der Einmodenfaser ist in der Regel teurer, da es genaue Berechnungen erfordert das Laserlicht in einer kleineren Öffnung zu erzeugen,.

Die Multimode-Faser Es ist für kürzere Entfernungen verwendet, da der Kern der breiteren Öffnung Lichtsignale ermöglicht mehr entlang der Route prallen und beziehen. Der größere Durchmesser ermöglicht auf einmal mehr Lichtimpulse durch das Kabel zu senden,, was zu einer erhöhten Datenübertragungs. Dies bedeutet auch, dass es mehr Chancen Verlust sind, Reduktion oder Signalstörungen. Die optischen Multimode-Fasern verwenden typischerweise eine LED, den Lichtimpuls zu erzeugen.

Während die Kupferkabel waren die traditionelle Wahl für die Telekommunikation, Netzwerke und Kabelverbindungen für Jahre, die optische Faser eine übliche Alternative geworden. Die meisten Ferntelefonleitungen sind jetzt mit Glasfaserkabeln hergestellt. Die optische Faser trägt, mehr Informationen als die herkömmlichen Kupferdraht, dank der größeren Bandbreite und höhere Geschwindigkeiten. Da Glas nicht elektrisch leitfähig, Die optischen Fasern sind nicht Gegenstand elektromagnetische Störungen und Signalverluste werden auf ein Minimum reduziert.

auch, die faseroptischen Kabel können in Wasser und verwendet in Hochrisikoumgebungen wie Seekabel eingetaucht werden,, Sie sind auch beständig, dünner und leichter als Kupferkabel und soll nicht zur Wartung oder Austausch unterzogen werden,. Der Kupferdraht ist oftmals die wirtschaftlichste der optischen Fasern, jedoch, und es wird bereits in vielen Bereichen, in denen das Glasfaserkabel installiert wird nicht installiert.

Verwendung von Lichtleitfasern

Das Computernetzwerk ist ein Fall der gemeinsamen Nutzung der optischen Fasern, weil die optischen Faser Fähigkeit, Daten zu senden und zu hohen Bandbreite bereitzustellen,. ähnlich, die optischen Fasern sind in den Getrieben und Elektronik bieten bessere Verbindungen und Leistung häufig verwendete.

Auch die militärische und Raumfahrtindustrie nutzt die optische Faser als ein Medium der Kommunikation und Signalübertragung, Zusätzlich zu seiner Fähigkeit, die Temperaturerfassung bereitzustellen,, Sie sind nützlich aufgrund ihrer geringeren Gewicht und kleineren Abmessungen.

Optische Fasern werden in einer Vielzahl von medizinischen Werkzeugen häufig verwendete präzise Beleuchtung sorgen. Sie helfen auch, minimal-invasives medizinisches Verfahren in. Da die optische Faser ist gegen elektromagnetische Störungen unterliegen, Es ist ideal für verschiedene Tests wie MRI-Scans. Andere medizinische Anwendungen für optische Fasern umfassen die Röntgenbildgebungs, Endoskopie, Lichttherapie und das Operationsmikroskop.

Der Einsatz von modernen Arten von Glasfaserkabeln ist in der Forschung der 50er Jahre verwurzelt. In diesen Jahren, Forschung und Entwicklung bei der Übertragung von sichtbaren Bildern durch optische Fasern führten zu einem gewissen Erfolg in der Welt der Medizin, wo es in den Beleuchtungsgeräten und Fernüberwachung verwendet. in 1966 Charles Kao und George Hockham vorgeschlagen, um die Übermittlung von Informationen über Glasfaser und erkannte, dass, einen praktischen Vorschlag zu machen, wesentlich waren viel geringer Kabelverluste. Dies war die treibende Kraft hinter der Entwicklung optische Verluste in der Faserproduktion zu reduzieren,. heute, diese Verluste sind deutlich niedriger als das ursprüngliche Ziel gesetzt von Kao und Hockham.

Die Vorteile der Glasfaser

Aufgrund der Eigenschaften bei niedrigem Verlust und mit einer hohen Bandbreite der Glasfaserverkabelung, Es kann über größere Entfernungen als Kupferkabel verwendet werden. In Datennetzen, Bereiche können nachgeholt werden 2 km ohne den Einsatz von Repeatern. Das geringe Gewicht und die geringe Größe machen sie auch ideal für Anwendungen, bei denen Kupferkabel unpraktisch Funktion wären; Verwendung Multiplexer, eine Faser, können Hunderte von Kupferkabel ersetzen. Das ist ziemlich beeindruckend für einen kleinen Glasfaden.

Heute gibt es drei Standardgrößen in der Datenkommunikation verwendet,: 50/125, 62,5/125 e 8,3/125. Die Multimode-Kabel 50/125 e 62,5 / 125 mgr; m werden in Datennetzwerken verwendet; obwohl, vor kurzem, die 62.5 Es hat sich die beliebteste Wahl,obwohl die 50/125 Option ist die beste für Gigabit-Ethernet-Anwendungen ist eine Telekommunikationstechnologie, die auf Datenraten bereitstellt 10 Milliarden Bits pro Sekunde .

Ausbreitung des Lichts

Das Licht bewegt sich entlang eines Faserkabels durch einen Prozess namens eine innere Totalreflexion ; Dies wird durch die Verwendung von zwei Arten von Glas ermöglicht, die unterschiedlichen Brechungsindizes haben. Der innere Kern hat einen hohen Brechungsindex und die äußere Beschichtung einen niedrigen Index. Dies ist das gleiche Prinzip der Reflexion sehen Sie, wenn Sie in einem Teich aussehen. Das Wasser im Teich hat einen höheren Brechungsindex als Luft, und wenn man sich seitwärts, Sie werden eine Reflexion der Umgebung sehen; jedoch, Wenn man sich direkt ins Wasser, Sie können den Boden des Teiches sehen.

Für einen bestimmten Winkel zwischen diesen beiden Sicht, das Licht stoppt auf der Wasseroberfläche und durch die Luft-Wasser-Grenzfläche zu reflektieren,, so dass Sie den Boden des Teiches sehen.

In Multimode-Fasern, kommen sugGERS den Namen, es gibt mehrere Ausbreitungsmoden für die Lichtstrahlen. Diese reichen von Moden niedriger Ordnung, nehmen den direkten Weg in der Mitte, der Mode hoher Ordnung, dass nehmen Sie die längste Strecke, während sie von einer Seite entlang der gesamten Faser Prellen. Dies hat den Effekt, dass die Signalspreizung, weil die Strahlen eines Lichtimpulses Ende zu unterschiedlichen Zeiten kommen; dies ist bekannt als intermodale Dispersion , manchmal als Differentialmodus Verzögerungs die DMD. Zur Erleichterung des Problems, Sie wurden Fasern mit abgestuftem Index entwickelt. Ein Unterschied der Typen von faseroptischen Kabeln, die eine Barriere zwischen dem Kern und der Beschichtung, diese haben einen hohen Brechungsindex in der Mitte, die am Umfang mit einem niedrigen Brechungsindex nach und nach reduziert. Dies verlangsamt die Methoden niedrigerer Ordnung, die Strahlen erlauben weiter zu nähern, Reduzieren der intermodalen Dispersion und die Form des Signals zu verbessern.

Eine kurze Geschichte der Faseroptik

Seit der Römerzeit, das Glas wurde in Fasern umgewandelt. in 1790 die Brüder erfunden Chappe den ersten “optische Telegraphen”. Es war ein System, bestehend aus einer Reihe von Lichtern auf Türme montiert, wo Betreiber eine Nachricht von einem Turm übertragen würden.

in 1954, die “Maser” Es wurde von Charles Townes und seine Kollegen an der Columbia University entwickelt. Maser geht zu “Mikrowellenverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung”.

Der Laser wurde eingeführt in 1958 als effiziente Quelle für luce.Il Konzept von Charles Townes und Arthur Schawlow eingeführt wurde, um zu zeigen, dass Maser in dem optischen und infraroten Bereich arbeiten gemacht werden könnte. im Grunde, das Licht hin und her reflektiert wird, in einem Medium mit Energie versorgen verstärktes Licht zu erzeugen, als Gas angeregte Moleküle Funkwellen erzeugen amplifizierte, wie im Fall des Maser. Laser steht für “Verstärkung der Lichtemission durch stimulierte Emission von Strahlung”.

Ein Lasergas Helio-Neon (O-Ne) Es wird in einer Laborumgebung getestet. Das Laserrohr ist aus Bleiglas, das gleiche Glas in Neonröhren verwendet.

in 1960, die erste auf Helium-Neon-Gas kontinuierlich arbeitenden Laser erfunden wurde und getestet. Im gleichen Jahr wurde einen betreibbare Laser erfunden, die einen rosafarbenen synthetischen Rubinkristall als ein Mittel verwendet, und einen Impuls von Licht zu erzeugen.

in 1970 Morton Panish e Izuo Hayashi dei Bell Laboratories, zusammen mit einer Gruppe Körper Ioffe-Institut in Leningrad, Sie haben eine Halbleiterlaserdiode bei Raumtemperatur emittieren kann continuous wave gezeigt.

Militär Wissenschaftler verwendete Lasertechnologie für eine Vielzahl von militärischen Anwendungen.

in 1973, Bell Laboratories hat einen modifizierten chemischen Dampfabscheidungsverfahren entwickelt, das die chemische Dampf und Sauerstoff erwärmt sich ein ultra transparentes Glas zu bilden, die in Serie in der Faser mit niedrigem Verlust hergestellt werden können optische. Dieser Vorgang bleibt der Standard für die Herstellung von Glasfaserkabeln.

Der Faserverstärker mit Erbium dotiert, welches durch Eliminieren der Notwendigkeit für optisch-elektrisch-optischen Repeatern, die Kosten für Fernfasersysteme reduziert, Es wurde erfunden 1986 von David Payne von der University of Southampton und Emmanuel Desurvire bei Bell Labratories. Basierend auf der Laserverstärkertechnik optimiert Desurvire, das erste transatlantische Telefonkabel in Betrieb genommen wird in 1988.

Der erste Lichtwellenleiter, TPC-5, welche optische Verstärker verwendet es wurde im Pazifischen Ozean installiert 1996. Im darauffolgenden Jahr die Verbindung optische Faser rund um den Globus (FLAGGE) Es wurde die längste in einzelnem Kabelnetz in der Welt und zur Verfügung gestellt, die Infrastruktur für die nächste Generation von Internet-Anwendungen.

Kürzlich in der Spitzenklasse Samsung TV, eine winzige Glasfaserkabel c wird zugegeben, umauf das Potenzial für die Übertragung von 12,5 GBPS und ein Außendurchmesser von 1,8mm (fast unsichtbar), Lage alle Informationen zur Ausführung benötigten Bilder in 4K 3D-Audio anzuzeigen über.

Fähig zu halten bis zu 15 m entfernt, die alle TV-Eingänge, setzen nicht die Ästhetik des Raumes in Ort ändern.

Die in U-Boot-Lichtwellenleiterkabel bieten jetzt 99,8% alle interkontinentale Kommunikation als Hauptadern des Internet Der Rest ist Geschichte unserer giormi.

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