Optické káble Ľubomíra Mudrová 3. D

Obsah Čo sú optické káble? Princíp Využitie História

Čo sú optické káble? Optické vlákna + ochranné časti Optické káble sú zložené z optických vlákien a ochranných častí.

Späť Optické vlákno Optický vlnovod priemer: niekoľko jednotiek až desiatok µm obal s menším indexom lomu Jednovidové vlákno Mnohovidové vlákno Optické vlákno je optický vlnovod, vyrobený v tvare dlhého vlákna. Optické vlákno je skonštruované ako valcové jadro priemeru niekoľkých jednotiek až desiatok um z materiálu s určitým indexom lomu, pokryté obalom z materiálu s menším indexom lomu. Jednovidové alebo mnohovidové vlákno Ak má jadro dostatočne veľký priemer, umožňuje šírenie svetla vo viacerých tzv. vidoch (módoch), a takéto vlákno sa nazýva mnohovidové alebo viacvidové (multimódové). Tento režim je však nežiadúci pre diaľkové vysokorýchlostné spoje, keďže svetlo sa v jednotlivých vidoch (módoch) šíri rozličnou rýchlosťou a tak dochádza k „rozťahovaniu“ svetelných pulzov pri ich prechode vláknom. Preto sa pre diaľkové spoje používa tzv. jednovidové (monomódové, singlemódové) vlákno s menším priemerom jadra a jedným nosným svetelným lúčom. Keďže výroba takéhoto vlákna je zložitejšie a kvôli zmenšenej numerickej apertúre je aj obťažnejšie ho nadviazať na laser a detektor, pre menej náročné aplikácie sa používa viacvidové vlákno.

Princíp Späť Pretože jadro má vyšší index lomu než vonkajšia časť – plášť, je svetlo sústredené do jadra. Svetlo, ktoré vchádza do jedného konca optického vlákna, je vedené vláknom a vychádza druhým koncom. Pri dopade svetelného lúča na rozhranie jadra a obalu pod dostatočne veľkým uhlom dopadu (dostatočne „plocho“ či „tupo“), nastáva úplný odraz. Sériou takýchto odrazov sa lúč šíri z jedného konca vlákna na druhé. Z tohoto princípu vyplývajú niektoré technologické obmedzenia pri použití optických vlákien. Predovšetkým ide o ohyb: keďže v ohnutom vlákne dopadá lúč na rozhranie jadro/obal pod iným uhlom ako v rovnom vlákne je možné, že nastane len čiastočný odraz a časť svetla unikne (čo sa pre prenesené svetlo prejaví ako zvýšený útlm). Preto je dôležité dodržať minimálny predpísaný polomer ohybu pre dané vlákno (toto pochopiteľne závisí od pomeru indexov lomu jadra a obalu, takže neexistuje univerzálna hodnota pre všetky vlákna). Ďalším javom je uhol, v ktorom je potrebné umiestniť zdroj svetla, aby jeho svetlo bolo nadviazané do vlákna tak, aby sa ďalej šírilo vláknom (tzv. numerická apertúra). Tento tiež závisí od rozdielov indexov lomu jadra a obalu a tiež od priemeru jadra.

Späť Využitie Prenos informácií: Komunikácie Medicína – endoskopické metódy Automobilový, letecký priemysel Mnohé oblasti techniky Dekorácia interiéru Telekomunikačné procesy pod morom Najdôležitejšou aplikáciou optických vlákien je prenos údajov v telekomunikačnej technike. Využíva sa takmer neobmedzená prenosová kapacita, možnosť prenášať informáciu na viacerých vlnových dĺžkach súčasne a najmä odolnosť voči vonkajším elektromagnetickým vplyvom (čo znamená aj nulový presluch medzi jednotlivými vláknami v kábli). Optické vlákna sa spolu s prípadnými elektrickými vodičmi (pre napájanie prípadných zosilňovačov) a lanami (zabezpečujúcimi mechanickú odolnosť) kompletujú do káblov. Tieto káble sú ukladané v šachtách, pod zem, vzdušným vedením príp. pod morom podobne, ako klasické komunikačné vedenia. V poslednom čase technológia optických komunikácií zlacnela natoľko, že je už pomerne bežné riešiť niektoré úseky LAN sietí pomocou optických vlákien. využívajú sa napríklad vo vojenstve, v automobilovom a leteckom priemysle a v mnohých oblastiach techniky. príklady OV ako senzorov : reflexné senzory (počítanie predmetov na výrobných linkách, kontrola vzhľadu predmetov, snímače čiarového kódu), transmisné senzory (počítanie predmetov, snímanie rýchlosti otáčok a lineárneho posunu, indikácia polohy predmetov), senzory hladiny kvapaliny, senzory využívajúce ohyb a mikroohyb vlákna Pojmy ako gastroskopia, bronchoskopia, rektoskopia, kolonoskopia, rinoskopia, hysteroskopia, cystoskopia a iné, spája jedna fyzikálna podstata – prenos svetla do neprístupných častí tela pomocou optických vlákien. Sú to medicínske, takzvané endoskopické metódy na vyšetrovanie dutých častí tela (žalúdok, pľúca, konečník, hrubé črevo, nos, maternica, močové cesty a iné. Na vyšetrenie slúži endoskop - optický prístroj na princípe optických vlákien, ktorý umožňuje posvietiť si a preniesť obraz z dutých častí tela. Endoskopy sa využívajú aj v priemysle.

História Časová os 1858 Niekoľko slov za hodinu (telegraf) 1866 6 – 8 slov za minútu (telegraf) 1956 36 telefonických kanálov – káble 1978 4 000 telefonických hovorov – káble 1988 280 Mbit/s 40 000 telefonických kanálov – optické káble 2001 640 Gbit/s 9 700 000 telefonických kanálov – optické káble 2007 Vyše 1 Tbit/s – optické káble Problém komunikácie riešili objavy v elektrotechnike – telegraf, telefón, televízia. 2. polovica 20. storočia – objav lasera - objav použitia skleneného vlákna ako médium na prenos informácií. K týmto možnostiam prispeli aj následné technologické vylepšenia ich výroby. V tabuľke je historický prierez množstva prenesených dát podmorskými komunikačnými káblami medzi Európou a Amerikou. Ak by sme zobrali všetky dnes používané optické káble, vlákna sú také dlhé, že by omotali Zem asi 25 000-krát a celková dĺžka vo svete vyrobených káblov rastie každú hodinu o niekoľko tisícok km.

Zdroje http://sk.wikipedia.org/wiki/Optick%C3%A9_vl%C3%A1kno http://sfs.sav.sk/smolenice/pdf_12/19_horvathova_m.pdf Doc. RNDr. Demkanin, PhD., Mgr. horvátová: Fyzika pre 3. ročník gymnázia a 7. ročník gymnázia s osemročným študiom

Ďakujem za pozornosť mudrova1d@gjar-po.sk