Γνώσεις σχετικά με τις οπτικές ίνες

Οι οπτικές ίνες είναι κατασκευασμένες από γυαλί ή πλαστικό. Τα περισσότερα έχουν διάμετρο περίπου μιας ανθρώπινης τρίχας και μπορεί να έχουν μήκος πολλά μίλια. Το φως ταξιδεύει κατά μήκος του κέντρου της ίνας από το ένα άκρο στο άλλο και μπορεί να εφαρμοστεί ένα σήμα. Τα συστήματα οπτικών ινών είναι ανώτερα από τους μεταλλικούς αγωγούς σε πολλές εφαρμογές. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημά τους είναι το εύρος ζώνης. Λόγω του μήκους κύματος του φωτός, σήματα που περιέχουν περισσότερες πληροφορίες μπορούν να μεταδοθούν από μεταλλικούς αγωγούς (ακόμη και ομοαξονικούς αγωγούς). Άλλα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν:

Ηλεκτρική μόνωση - Οι οπτικές ίνες δεν απαιτούν σύνδεση γείωσης. Ο πομπός και ο δέκτης είναι απομονωμένοι μεταξύ τους, επομένως δεν υπάρχουν προβλήματα βρόχου γείωσης. Επιπλέον, δεν υπάρχει κίνδυνος σπινθήρων ή ηλεκτροπληξίας.

Ανοσία σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές - Οι οπτικές ίνες δεν επηρεάζονται από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI) και δεν εκπέμπουν οι ίδιες ακτινοβολία για να προκαλέσουν άλλες παρεμβολές.

Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας - Αυτό επιτρέπει μεγαλύτερες διαδρομές καλωδίων και λιγότερους ενισχυτές επαναλήπτη.

Ελαφρύτερο και μικρότερο - Οι οπτικές ίνες ζυγίζουν λιγότερο και απαιτούν λιγότερο χώρο από τους μεταλλικούς αγωγούς με ισοδύναμη ικανότητα μεταφοράς σήματος.

Το χάλκινο σύρμα είναι περίπου 13 φορές βαρύτερο. Οι οπτικές ίνες είναι επίσης ευκολότερες στην εγκατάσταση και απαιτούν λιγότερο χώρο στον αγωγό.

Εφαρμογές

Μερικές από τις κύριες περιοχές εφαρμογής για οπτικές ίνες είναι:

Επικοινωνίες – Η μετάδοση φωνής, δεδομένων και βίντεο είναι οι πιο κοινές χρήσεις για οπτικές ίνες, όπως:

– Τηλεπικοινωνίες

– Τοπικά δίκτυα (LAN)

– Συστήματα Βιομηχανικού Ελέγχου

– Στρατιωτικά Συστήματα Διοίκησης, Ελέγχου και Επικοινωνιών Avionics Systems

Ανίχνευση – Οι οπτικές ίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μετάδοση φωτός από μια απομακρυσμένη πηγή σε έναν ανιχνευτή για τη λήψη πληροφοριών πίεσης, θερμοκρασίας ή φασμάτων. Οι οπτικές ίνες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν απευθείας ως αισθητήρες για τη μέτρηση πολλών περιβαλλοντικών επιπτώσεων όπως η καταπόνηση, η πίεση, η αντίσταση και το pH. Οι περιβαλλοντικές αλλαγές επηρεάζουν την ένταση του φωτός, τη φάση ή/και την πόλωση με τρόπους που μπορούν να ανιχνευθούν στο άλλο άκρο της ίνας.

Μετάδοση ισχύος – Οι οπτικές ίνες μπορούν να προσφέρουν πολύ υψηλές δυνάμεις για εργασίες όπως κοπή με λέιζερ, συγκόλληση, σήμανση και διάτρηση.

Φωτισμός – Μια δέσμη οπτικών ινών ενωμένη με μια πηγή φωτός στο ένα άκρο μπορεί να φωτίσει δυσπρόσιτες περιοχές, για παράδειγμα, μέσα στο ανθρώπινο σώμα σε συνδυασμό με ένα ενδοσκόπιο. Επιπλέον, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως επιγραφές ή απλά ως διακοσμητικός φωτισμός.

Η οπτική ίνα αποτελείται από τρία βασικά ομόκεντρα συστατικά: πυρήνα, επένδυση και εξωτερική επίστρωση

Ο πυρήνας είναι συνήθως κατασκευασμένος από γυαλί ή πλαστικό, αλλά μερικές φορές χρησιμοποιούνται άλλα υλικά ανάλογα με το επιθυμητό φάσμα μετάδοσης. Ο πυρήνας είναι το τμήμα της ίνας που μεταδίδει φως. Η επένδυση συνήθως κατασκευάζεται από το ίδιο υλικό με τον πυρήνα, αλλά με ελαφρώς χαμηλότερο δείκτη διάθλασης (συνήθως περίπου 1% χαμηλότερο). Αυτή η διαφορά στο δείκτη διάθλασης προκαλεί συνολική εσωτερική ανάκλαση στα όρια του δείκτη διάθλασης κατά μήκος της ίνας, επιτρέποντας στο φως να ταξιδεύει προς τα κάτω στην ίνα χωρίς να διαφεύγει από τα πλευρικά τοιχώματα.

Η επίστρωση περιλαμβάνει συνήθως ένα ή περισσότερα στρώματα πλαστικού υλικού για την προστασία της ίνας από το φυσικό περιβάλλον. Μερικές φορές ένα μεταλλικό τζάκετ προστίθεται στην επίστρωση για να παρέχει περαιτέρω φυσική προστασία.

Οι οπτικές ίνες συνήθως καθορίζονται από τις διαστάσεις τους, όπως η εξωτερική διάμετρος του πυρήνα, η επένδυση και η επίστρωση. Για παράδειγμα, το 62,5/125/250 αναφέρεται σε μια ίνα με πυρήνα διαμέτρου 62,5 micron, επένδυση διαμέτρου 125 micron και εξωτερική επίστρωση διαμέτρου 0,25 mm.