Apa itu kabel serat optik?

Kabel serat optik banyak digunakan saat ini untuk transmisi data. Di beberapa bidang TI, mereka telah sepenuhnya menggantikan jalur komunikasi tradisional berdasarkan konduktor logam. Jalur optik sangat efektif di mana sejumlah besar data harus ditransmisikan melalui jarak jauh.

Dasar fisik serat optik

Prinsip fisik operasi serat optik didasarkan pada prinsip refleksi total. Jika kita mengambil dua media dengan indeks bias yang berbeda n₁ dan N₂, dan N₂<n₁ (misalnya, udara dan kaca atau kaca dan plastik transparan) dan membiarkan seberkas cahaya membentuk sudut ke antarmuka, maka dua peristiwa akan terjadi.

Sebuah sinar (ditunjukkan dengan warna merah pada gambar), diluncurkan dari kiri atas (sepanjang panah), akan dibiaskan sebagian dan akan melalui media dengan indeks bias n₂ sudut₁<α - bagian balok ini ditandai dengan garis putus-putus.Bagian lain dari balok akan dipantulkan dari antarmuka pada sudut yang sama. Jika balok ditembakkan pada sudut yang lebih dangkal (sinar hijau pada gambar), maka hal yang sama akan terjadi - pemantulan parsial dan pembiasan parsial pada sudut₁.

Jika sudut datang dikurangi lebih lanjut (berkas biru pada gambar), maka bagian sinar yang dibiaskan dapat "meluncur" hampir sejajar dengan antarmuka media (garis putus-putus biru). Penurunan lebih lanjut dalam sudut datang (pancaran sinar hijau pada sudut ) akan menyebabkan lompatan kualitatif - bagian yang dibiaskan tidak akan ada. Sinar akan sepenuhnya dipantulkan dari antarmuka antara dua media. Sudut ini disebut sudut pantul total, dan fenomena itu sendiri disebut pantul total. Hal yang sama akan diamati dengan penurunan lebih lanjut dalam sudut datang.

Perangkat serat optik

Serat optik dibangun berdasarkan prinsip ini. Ini terdiri dari dua lapisan koaksial dengan kepadatan optik yang berbeda.

Jika berkas cahaya memasuki ujung terbuka serat dengan sudut yang lebih besar dari sudut pantul cahaya, sinar itu akan dipantulkan sepenuhnya dari batas kontak dua media dengan indeks bias yang berbeda, dengan redaman rendah pada setiap "loncatan".

Bagian luar serat optik terbuat dari plastik. Bagian dalam juga dapat dibuat dari plastik transparan, kemudian dapat ditekuk pada sudut yang cukup besar (bahkan digulung menjadi cincin, dan cahaya yang masuk ke dalam masih akan berpindah dari satu ujung ke ujung lainnya dengan redaman tergantung pada sifat optik dari plastik dan panjang pemandu cahaya). Untuk kabel tulang punggung di mana fleksibilitas tidak begitu penting, inti dalam biasanya terbuat dari kaca.Ini mengurangi redaman, mengurangi biaya serat, tetapi menjadi sensitif terhadap tikungan.

Untuk meningkatkan throughput jalur optik, serat diproduksi dalam versi dua mode atau multi mode. Untuk melakukan ini, penampang inti ditingkatkan menjadi 50 mikron atau 62,5 mikron (dibandingkan 10 mikron untuk mode tunggal). Dua atau lebih sinyal dapat secara bersamaan ditransmisikan melalui serat optik tersebut.

Konstruksi saluran transmisi optik ini memiliki kelemahan tertentu. Salah satunya adalah dispersi cahaya yang disebabkan oleh jalur yang berbeda dari setiap sinyal. Mereka belajar menghadapinya dengan membuat inti dengan indeks bias gradien (berubah dari tengah ke tepi). Karena ini, rute balok yang berbeda diperbaiki.

Kabel dengan serat multimode terutama digunakan untuk jaringan lokal (dalam gedung yang sama, satu perusahaan, dll.), dan dengan serat mode tunggal - untuk saluran utama.

Perangkat jalur serat

FOCL mentransmisikan sinyal cahaya yang dihasilkan oleh LED atau laser. Sinyal listrik dihasilkan di pemancar. Perangkat akhir juga membutuhkan sinyal berupa impuls listrik. Oleh karena itu, perlu dilakukan transformasi data asli sebanyak dua kali. Diagram garis serat optik yang disederhanakan ditunjukkan pada gambar.

Sinyal dari pemancar diubah menjadi pulsa cahaya dan ditransmisikan melalui jalur optik. Kekuatan emitor di sisi transmisi terbatas, oleh karena itu, pada saluran panjang pada interval tertentu, perangkat dipasang yang mengkompensasi redaman - amplifier optik, regenerator, atau repeater.Di sisi penerima ada konverter lain yang mengubah sinyal optik menjadi sinyal listrik.

Desain kabel optik

Untuk mengatur jalur serat optik, serat individu digunakan sebagai bagian dari kabel optik. Desainnya tergantung pada tujuan saluran transmisi dan metode peletakan, tetapi secara umum mengandung beberapa serat dengan lapisan pelindung individu (dari goresan dan kerusakan mekanis). Perlindungan seperti itu biasanya dilakukan dalam dua lapisan - pertama, cangkang majemuk, dan di atasnya - lapisan tambahan plastik atau pernis. Serat diselubungi dalam selubung umum (seperti kabel listrik konvensional), yang menentukan ruang lingkup kabel dan dipilih dengan mempertimbangkan pengaruh eksternal yang akan dialami saluran selama operasi.

Saat meletakkan di baki kabel, ada masalah melindungi saluran dari hewan pengerat. Dalam hal ini, perlu untuk memilih kabel yang selubung luarnya diperkuat dengan pita baja atau pelindung kawat. Serat kaca juga digunakan sebagai pelindung terhadap kerusakan.

Jika kabel diletakkan di dalam pipa, selubung yang diperkuat tidak diperlukan. Tabung logam andal melindungi terhadap gigi tikus dan tikus. Kulit luarnya bisa dibuat ringan. Ini membuatnya lebih mudah untuk mengencangkan kabel di dalam pipa.

Jika garis akan diletakkan di tanah, perlindungan dilakukan dalam bentuk pelindung kawat pelindung korosi atau batang fiberglass. Ini memberikan ketahanan tinggi tidak hanya untuk kompresi, tetapi juga untuk peregangan.

Jika kabel akan diletakkan di daerah laut, di seberang sungai dan penghalang air lainnya, di tanah berawa, dll., perlindungan tambahan dari pita polimer aluminium diterapkan. Ini adalah bagaimana air dicegah masuk.

Juga, banyak kabel di dalam selubung umum mengandung:

• batang penguat yang berfungsi untuk memberikan struktur kekuatan yang lebih besar di bawah pengaruh mekanis eksternal dan selama pemanjangan termal saluran;
• pengisi - benang plastik yang mengisi area kosong antara serat dan elemen lainnya;
• batang listrik (tujuannya adalah untuk meningkatkan beban tarik).

Dalam bentang besar, saluran ditangguhkan pada kabel, tetapi ada kabel mandiri. Kabel logam pendukung dibangun langsung ke dalam cangkang.

Sebagai jenis jalur serat optik yang terpisah, kabel patch optik harus disebutkan. Kabel ini berisi satu atau dua serat (mode tunggal atau mode ganda) yang terbungkus dalam selubung umum. Di kedua sisi, kabel dilengkapi dengan konektor untuk koneksi. Kabel tersebut memiliki panjang pendek dan dimaksudkan untuk menghubungkan peralatan pada jarak pendek atau untuk meletakkan komunikasi intrakabinet.

Keuntungan dan kerugian dari kabel optik

Keuntungan yang tidak diragukan dari kabel optik, yang menentukan distribusi luas jalur komunikasi tersebut, meliputi:

• kekebalan kebisingan tinggi - sinyal cahaya tidak terpengaruh oleh radiasi elektromagnetik rumah tangga dan industri, dan saluran itu sendiri tidak memancarkan (ini mempersulit akses tidak sah ke informasi yang dikirimkan dan tidak menimbulkan masalah kompatibilitas elektromagnetik);
• isolasi galvanik penuh antara sisi penerima dan sisi transmisi;
• tingkat redaman rendah - jauh lebih sedikit daripada saluran kabel;
• umur panjang;
• throughput yang besar.

Dalam kenyataan modern, penting juga bahwa kabel tidak menarik pencuri logam.

Optik bukan tanpa cacat. Pertama-tama, ini adalah kerumitan pemasangan dan koneksi, yang memerlukan peralatan, peralatan, dan bahan khusus, dan juga memaksakan peningkatan persyaratan pada kualifikasi personel yang terlibat dalam pemasangan dan pemeliharaan saluran. Sebagian besar kesalahan dalam FOCL terkait dengan kesalahan instalasi, yang mungkin tidak segera muncul. Awalnya, biaya jalur itu sendiri juga tinggi, tetapi perkembangan teknologi memungkinkan untuk menyamakan kerugian ini ke tingkat yang kompetitif.

Jalur komunikasi optik telah menempati sektor yang serius di pasar bahan komunikasi. Di masa mendatang, mereka tidak melihat alternatif yang serius kecuali ada terobosan teknologi.

Artikel serupa: