Виды оптоволокна. Виды оптоволоконных кабелей: классификация, характеристики и применение

19.02.201816.07.2020 alexxlabРазное

Какие бывают типы оптоволоконных кабелей. Чем отличаются одномодовые и многомодовые оптоволокна. Для чего используются разные виды оптических кабелей. Как выбрать оптоволоконный кабель для конкретных задач.

Содержание

Основные виды оптоволоконных кабелей

Оптоволоконные кабели можно классифицировать по нескольким основным признакам:

По количеству передаваемых мод: одномодовые и многомодовые
По материалу сердцевины: кварцевые и полимерные
По конструкции: с плотным и свободным буфером
По назначению: для внутренней и наружной прокладки
По способу прокладки: подвесные, подземные, подводные

Рассмотрим подробнее основные виды оптоволоконных кабелей и их характеристики.

Одномодовые и многомодовые оптоволокна

Одним из ключевых параметров классификации является количество передаваемых мод. По этому признаку выделяют:

Одномодовые оптоволокна

Одномодовые волокна имеют очень тонкую сердцевину диаметром 8-10 мкм. По ней распространяется только одна мода излучения. Основные характеристики:

Низкое затухание сигнала
Высокая пропускная способность
Возможность передачи на большие расстояния (до 100 км)
Узкая полоса пропускания
Высокая стоимость

Многомодовые оптоволокна

Многомодовые волокна имеют более толстую сердцевину 50-62,5 мкм. По ним распространяется множество мод излучения. Характеристики:

Более высокое затухание сигнала
Меньшая пропускная способность
Ограниченная дальность передачи (до 2-5 км)
Широкая полоса пропускания
Более низкая стоимость

Многомодовые волокна применяются в основном в локальных сетях, одномодовые — для магистральных линий связи.

Виды оптоволокна по материалу сердцевины

По материалу, из которого изготовлена сердцевина, выделяют:

Кварцевые оптоволокна

Сердцевина и оболочка изготовлены из чистого кварцевого стекла с добавками. Характеристики:

Очень низкие потери сигнала
Высокая механическая прочность
Стойкость к температурным воздействиям
Долговечность

Полимерные оптоволокна

Сердцевина и оболочка изготовлены из полимерных материалов. Особенности:

Более высокие потери сигнала
Меньшая механическая прочность
Ограниченный температурный диапазон
Низкая стоимость

Кварцевые волокна используются для ответственных магистральных линий, полимерные — в локальных сетях.

Конструкция оптоволоконных кабелей

По конструкции буферного покрытия различают:

Кабели с плотным буфером

Оптическое волокно плотно окружено пластиковой оболочкой. Преимущества:

Высокая механическая прочность
Устойчивость к изгибам
Удобство при оконцевании

Кабели со свободным буфером

Волокна свободно располагаются в гелезаполненной трубке. Особенности:

Защита от влаги
Компенсация температурных расширений
Возможность высокой плотности волокон

Кабели с плотным буфером чаще используются внутри зданий, со свободным — для наружной прокладки.

Виды оптоволокна по назначению

По назначению и условиям прокладки выделяют:

Внутренние оптические кабели

Предназначены для прокладки внутри зданий и сооружений. Характеристики:

Негорючие защитные оболочки
Гибкость и удобство монтажа
Стойкость к перегибам

Наружные оптические кабели

Используются для прокладки вне помещений. Особенности:

Прочная защитная оболочка
Стойкость к УФ-излучению
Влагостойкость
Широкий температурный диапазон

Внутренние кабели прокладывают в кабельных каналах и лотках, наружные — в грунте, под водой или подвешивают на опорах.

Классификация по способу прокладки

В зависимости от способа прокладки различают следующие виды оптических кабелей:

Подвесные оптические кабели

Предназначены для подвески на опорах ЛЭП, контактной сети, столбах освещения. Характеристики:

Наличие силового элемента (троса)
Стойкость к растягивающим нагрузкам
Защита от атмосферных воздействий

Подземные оптические кабели

Используются для прокладки в грунте. Особенности:

Броня для защиты от механических повреждений
Влагостойкая оболочка
Стойкость к агрессивным средам

Подводные оптические кабели

Предназначены для прокладки под водой. Характеристики:

Герметичная оболочка
Стальная броня
Стойкость к высокому давлению

Выбор типа кабеля зависит от условий прокладки и эксплуатации оптической линии связи.

Как выбрать оптоволоконный кабель

При выборе оптического кабеля необходимо учитывать следующие факторы:

Требуемая пропускная способность и дальность передачи
Условия прокладки и эксплуатации
Механические и климатические воздействия
Электромагнитная обстановка
Требования к пожарной безопасности
Стоимость кабеля и монтажа

Правильный выбор типа оптоволоконного кабеля позволит построить надежную и эффективную линию связи с оптимальными характеристиками и стоимостью.

Типы и виды оптического кабеля. Классификация оптоволокна.

Век информационных технологий оперирует громадными массивами данных из самых разнообразных сфер нашей жизни. Мы обмениваемся в сети большими медиафайлами, госучреждения, банки, аэропорты, институты, компании, тысячи и сотни тысяч других субъектов каждую секунду передают и получают терабиты разнообразнейшей информации. И сегодня от каналов связи, кроме физической способности пропускать через себя такие колоссальные объемы, требуется еще и предельно высокая скорость обмена, которая иногда имеет критически важное значение.

Когда был придуман и успешно запущен в «массы» оптический кабель, интернет получил новый фундаментальный фактор, позволивший мировой сети развиваться еще более быстрыми темпами. Созданный на основе принципа передачи информации через оптические сигналы данный тип кабеля связи обеспечил практически мгновенную передачу дата-массивов любого объема на громадные дистанции. Фотоны движутся на скоростях близких к световым, почти не затухают, не чувствительны к электрошумам, их сложно перехватить. Волоконная оптика работает на высоких частотах, относительно компактна, довольно проста для масштабирования и монтажа.

Данный материал посвящен вопросу классификации оптических кабельных изделий связи, мы выделим их основные разновидности и расскажем об особенностях каждой их них.

Описание и конструкция

Конструкция оптического кабеля

Как и силовые, оптоволоконные провода чрезвычайно разнообразны по конструкции, типам исполнения, сфере использования и прочим критериям. Оптический кабель, обеспечивающий интернет широкополосным каналом для транспортировки информации, обязательно имеет в своей конструкции такие элементы:

оптоволокна или стекловолоконные нити из высококачественного кварцевого стекла, которые скручены по продуманной схеме и представляют собой заключенную в оболочку сердцевину. По ней за счет последовательных и полных отражений распространяется свет. При этом сердцевина имеет высочайший уровень преломления, а оболочка – низкий,
оптический модуль – это центральная полимерная или металлическая трубка, в которой заключены хрупкие оптические волокна,
центральный силовой элемент из стеклопластика, стального каната, проволоки или стренги присутствует в многомодульных магистральных марках кабеля,
наружная защитная оболочка.

Кроме того, в конструкцию оптоволоконного изделия могут включаться:

армирующие арамидные нити, гофростальная или проволочная броня,
демпфирующие амортизаторы,

заполнители типа гидрофобных гелей или водоблокирующих нитей,
металлические проводники.

Также существуют марки оптического кабеля с тросом д

Оптические волокна. Классификация. / Хабр

Оптические волокно стандарт де-факто при построении магистральных сетей связи. Протяженность волоконно-оптических линий связи в России у крупных операторов связи достигает > 50 тыс.км.
Благодаря волокну мы имеем все те преимущества в связи, которых не было раньше.
Вот и попробуем рассмотреть виновника торжества — оптическое волокно.

В статье попробую написать просто о оптических волокнах, без математических выкладок и с простыми человеческими объяснениями.

Статья чисто ознакомительная, т.е. не содержит уникальных знаний, всё что будет описано может быть найдено в куче книг, однако, это не копипаст, а выжимка из «кучи» информации только лишь сути.

Классификация

Чаще всего волокна подразделяют на 2 общих типа волокон

1. Многомодовые волокна
2. Одномодовые

дадим пояснение на «бытовом» уровне что есть одномод и многомод.
Представим гипотетическую систему передачи с волокном воткнутым в нее.
Нам надо передать двоичную информацию. Импульсы электричества в волокне не распространяются, ибо диэлектрик, поэтому мы будим передавать энергию света.
Для этого нам нужен источник световой энергии. Это могут быть светодиоды и лазеры.
Теперь мы знаем что мы используем в качестве передатчика — это свет.

Подумаем как свет вводится в волокно:
1) Световое излучение имеет свой спектр, поэтому если сердцевина волокна широкая (это в многомодовом волокне), то больше спектральных составляющих света попадет в сердцевину.
Например мы передаем свет на длине волны 1300нм (к примеру), сердцевина многомода широкая, то и путей распространения у волн больше. Каждый такой путь и есть моды

2) Если же сердцевина маленькая (одномодовое волокно), то путей распространения волн соотвественно уменьшается. И так как дополнительных мод гораздо меньше, то и не будет и модовой дисперсии (о ней ниже).

Это основное отличие многомодового и одномодового волокон.
Спасибо enjoint, tegger, hazanko за замечания.

Многомодовые в свою очередь делятся на волокна со ступенчатым показателем преломления (step index multi mode fiber) и с градиентным (graded index m/mode fiber).

Одномодовые делятся на ступенчатые, стандартные (standard fiber), со смещенной дисперсией (dispersion-shifted) и ненулевой смещенной дисперсией (non-zero dispersion-shifted)

Конструкция оптического волокна

Каждое волокно состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления.
Сердцевина (которая и является основной средой передачи энергии светового сигнала) изготавливается из оптически более плотного материала, оболочка — из менее.

Так, например, запись 50/125 говорит о том, что диаметр сердцевины равен 50 мкм, оболочки — 125мкм.

Диаметры сердцевины равные 50мкм и 62,5мкм являются признаками многомодовых оптических волокон, а 8-10мкм, соответственно, одномодовым.
Оболочка же, как правило, всегда имеет диаметр размером 125мкм.

Как видно диаметр сердцевины одномодового волокна имеет намного меньший размер, нежели диаметр многомодового. Меньший диаметр сердцевины позволяет уменьшить модовую дисперсию (о которой, возможно, будет написано в отдельной статье, а также вопросы распространения света в волокне), а соответственно увеличить дальность передачи. Однако, тогда бы одномодовые волокна вытеснили многомоды, благодаря более лучшим «транспортным» характеристикам, если бы не необходимость использовать дорогие лазеры с узким спектром излучения. В многомодовых волокнах используются светодиоды с более размазанным спектром.

Поэтому для недорогих оптических решений, таких как локальные сети интернет-провайдеров применения многомода случается.

Профиль показателя преломления

Вся пляска с бубном у волокна с целью увеличения скорости передачи была вокруг профиля показателя преломления. Так как основным сдерживающим фактором увеличения скорости является модовая дисперсия.
Кратко суть в следующем:
когда излучение лазера поступает в сердцевину волокна, то сигнал передается по ней в виде отдельных мод (грубо: лучей света. А на самом деле разные спектральные составляющие вводимого сигнала)
Причем входят «лучи» под разными углами, поэтому время распространения энергии отдельно взятых мод различается. Это проиллюстрировано на рисунке ниже.

Здесь отображены 3 профиля преломления:
ступенчатый и градиентный для многомодового волокна и ступенчатый для одномодового.
Видно, что в многомодовых волокнах моды света распространяются по различным путям, но, из-за постоянного коэффициента преломления сердцевины с ОДИНАКОВОЙ скоростью. Те моды, которые вынуждены идти по ломанной линии приходят позже, чем моды, идущие по прямой. Поэтому исходный сигнал растягивается во времени.
Другое дело с градиентным профилем, те моды которые раньше шли по центру — замедляются, а моды, которые шли по ломанному пути, наоборот, ускоряются. Это произошло оттого, что коэффициент преломления сердечника теперь непостоянен. Он увеличивается параболически от краев к центру.
Это позволяет увеличить скорость передачи и получить распознаваемый сигнал на приеме.

Области применения оптических волокон

Многомодовое волокно	Одномодовое волокно
MMF 50(62.5)/125 Градиентное	SF 9/125 ступенчатое	SF 9/125 со смещенной дисперсией (с ненулевой смещенной дисп.)
ЛВС(GigaEther,FDDI,ATM)	Протяженные ЛВС, магистрали SDH	Сверхпротяженные магистрали SDH

К этому можно добавить, что магистральные кабели теперь все почти идут с ненулевой смещенной дисперсий, что позволяет использовать на этих кабелях спектральное волновое уплотнение (WDM) без нужды замены кабеля.
А при построении пассивных оптических сетей часто используют многомодовое волокно.

Спасибо тем, кто конструктивно критиковал.

PS
если будет интересно, то могут появиться статьи о
— дисперсии
— типах волоконно-оптических кабелей (не волокон)
— системах передачи, используемых для wdm/dwdm уплотнения.
— процедура сварки оптических волокон. и типы сколов.

Оптоволоконные кабели, виды и характеристики

Оптоволоконный кабель (он же волоконно-оптический) — это принципиально иной тип кабеля по сравнению с другими типами электрических или медных кабелей. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент — это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.

Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля, только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром порядка 1-10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции — стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. В данном случае мы имеем дело с режимом так называемого полного внутреннего отражения света от границы двух веществ с разными коэффициентами преломления (у стеклянной оболочки коэффициент преломления значительно ниже, чем у центрального волокна). Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется, однако иногда ее все-таки применяют для механической защиты от окружающей среды (такой кабель иногда называют броневым, он может объединять под одной оболочкой несколько оптоволоконных кабелей).

Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам этот сигнал принципиально не порождает внешних электромагнитных излучений. Подключиться к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как это требует нарушения целостности кабеля. Теоретически воз¬можная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 1012 Гц, что несравнимо выше, чем у любых электрических кабелей. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля. Однако в данном случае необходимо применение специальных оптических приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в целом.

Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет около 5 дБ/км, что примерно соответствует показателям электрических кабелей на низких частотах. Но в случае оптоволоконного кабеля при росте частоты передаваемого сигнала затухание увеличивается очень незначительно, и на больших частотах (особенно свыше 200 МГц) его преимущества перед электрическим кабелем неоспоримы, он просто не имеет конкурентов.

Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки. Самый главный из них — высокая сложность монтажа (при установке разъемов необходима микронная точность, от точности скола стекловолокна и степени его полировки сильно зависит затухание в разъеме). Для установки разъемов применяют сварку или склеивание с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом случае для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Поэтому чаще всего оптоволоконный кабель продается в виде заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже установлены разъемы нужного типа.

Хотя оптоволоконные кабели и допускают разветвление сигналов (для этого выпускаются специальные разветвители на 2-8 каналов), как правило, их используют для передачи. Ведь любое разветвление неизбежно сильно ослабляет световой сигнал, и если разветвлений будет много, то свет может просто не дойти до конца сети.

Оптоволоконный кабель менее прочен, чем электрический, и менее гибкий (типичная величина допустимого радиуса изгиба составляет около 10-20 см). Чувствителен он и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, то есть увеличивается затухание сигнала. Чувствителен он также к резким перепадам температуры, в результате которых стекловолокно может треснуть. В настоящее времы выпускаются оптические кабели из радиационно стойкого стекла (стоят они, естественно, дороже).

Оптоволоконные кабели чувствительны также к механическим воздействиям (удары, ультразвук) — так называемый микрофонный эффект. Для его уменьшения используют мягкие звукопоглощающие оболочки.

Применяют оптоволоконный кабель только в сетях с топологией «звезда» и «кольцо». Никаких проблем согласования и заземления в данном случае не существует. Кабель обеспечивает идеальную гальваническую развязку компьютеров сети. В будущем этот тип кабеля, вероятно, вытеснит электрические кабели всех типов или, во всяком случае, сильно потеснит их. Запасы меди на планете истощаются, а сырья для производства стекла более чем достаточно.

Существуют два различных типа оптоволоконных кабелей:

Многомодовый, или мультимодовый, кабель, более дешевый, но менее качественный;
Одномодовый кабель, более дорогой, но имеющий лучшие ха¬рактеристики.

Основные различия между этими типами связаны с разным режимам прохождения световых лучей в кабеле.

В одномодовом кабеле практически все лучи проходят один и тот же путь, в результате чего все они достигают приемника одновременно, и форма сигнала практически не искажается. Одномодовый кабель имеет диаметр центрального волокна около 1,3 мкм и передает свет только с такой же длиной волны (1,3 мкм). Дисперсия и потери сигнала при этом очень не¬значительны, что позволяет передавать сигналы на значительно большее расстояние, чем в случае применения многомодового кабеля. Для одномодового кабеля применяются лазерные приемопередатчики, использующие свет исключительно с требуемой длиной волны. Такие приемопередатчики пока еще сравнительно дороги и не слишком долговечны. Однако в перспективе одномодовый кабель должен стать основным благодаря своим прекрасным характеристикам.

В многомодовом кабеле траектории световых лучей имеют заметный разброс, в результате чего форма сигнала на приемном конце кабеля искажается. Центральное волокно имеет диаметр 62,5 мкм, а диаметр внешней оболочки — 125 мкм (это иногда обозначается как 62,5/125). Для передачи используется обычный (не лазерный) светодиод, что снижает стоимость и увеличивает срок службы приемопередатчиков по сравнению с одномодовым кабелем. Длина волны света в многомодовом кабеле равна 0,85 мкм. Допустимая длина кабеля достигает 2-5 км. В настоящее время многомодовый кабель — основной тип оптоволоконного кабеля, так как он дешевле и доступнее. Задержка распространения сигнала в оптоволоконном кабеле не сильно отличается от задержки в электрических кабелях. Типичная величина задержки для наиболее распространенных кабелей составляет около 4-5 нс/м.

Оптоволокно: понятие, виды, назначение

Волоконная оптика как термин — это учение о распространении светового потока в оптическом волокне. Как продукция волоконная оптика – это все то, что имеет в составе оптико-волоконный элемент.

Оптическое волокно – это изготовленная из кварцевого стекла тонкая жила, внутри которой течет световой луч, не покидая ее пределов. Сегодня существует оптоволокно с пластиковым сердечником, характеристики которого близки к натуральному кварцу. Смысл один – световой пучок отражается от стенок жилы и сохраняет свое информационное содержание вне зависимости от дальности передачи данных. Именно оптоволокно – самый лучший материал трансляции цифрового сигнала без затухания на дальние расстояния.

Появление и развитие оптоволокна

Световые сигналы, как метод обмена информацией, используются со времен появления огня. Идея информирования светом в новом времени впервые была апробирована Р.Гуком, который создал оптический телеграф, способный передавать информацию с помощью интервальной трансляции световых видимых сигналов, которые можно было увидеть на разных расстояниях невооруженным глазом или в подзорную трубу.

Далее появился другой сигнальный аппарат, который разработал Клоп Шапп. Здесь была трансформирована не только идея использования световых импульсов, но и введена систематизация подаваемых аппаратом сигналов. Теперь наборы знаков были унифицированы, а для их расшифровки был составлен словарь. Телеграфы нового типа быстро распространились не только на родине создателя во Франции, но и по всему континенту.

После этого был еще ряд доработок световых телеграфов, пока в 1960 году не появился лазер. Открытие принадлежит советским ученым, которые не только открыли новую форму светового луча, но и заложили базу для дальнейшего развития методик передачи данных светом.

Современные оптико-волоконные линии связи отличаются большей долговечностью, качеством, стойкостью к внешним воздействиям и разы превосходят медные кабельные сети передачи данных. Несмотря на более высокую стоимость, оптоволокно быстро и уже почти полностью заменило магистральные телекоммуникационные сети, обеспечив высокую скорость, чистоту и защиту сигнала от помех.

Материалы для оптоволокна

Как мы говорили выше, оптоволоконный кабель в сердечнике имеет кварцевый или полимерный стержень. Натуральный кварц обуславливает следующие характеристики кабельной продукции:

Высокую оптическую проницаемость, что позволяет транслировать волны разных диапазонов.
Малое затухание (потери сигнала), что является определяющим преимуществом для использования оптоволокна при построении магистралей большой протяженности.
Температурную стойкость – оптико-волоконные кабели могут эксплуатироваться при экстремально высоких температурах.
Большую гибкость – световоды на основе кварцевого оптоволокна могут иметь до 1000 микрометров в диаметре.

К минусам стоит отнести снижение пропускной способности в зонах с инфракрасным излучением: здесь сигнал затухает и использование дорогостоящих кабелей нецелесообразно.

Структура оптического кабеля

Вне зависимости от того, используется кварцевый или полимерный материал, структура кабеля одинакова. Ее образуют:

Сердечник. Отвечает за распространение светового луча вдоль длины кабеля. Диаметр напрямую влияет на доступную площадь «попадания» светового луча, а значит – возможность подачи излучения для качественной доставки сигнала. Коэффициент преломления в сердечнике равен 1,48.
Внутренняя оболочка. Отвечает за отражение светового луча и «корректировку» его траектории. Иными словами, не дает лучу покинуть пределы сердечника. Чем выше отражающая мощность оболочки, чем быстрее распространяется луч, передается сигнал и меньше его потери.
Внешняя обшивка. Это буфер от внешних воздействий. Защищает внутренние компоненты кабеля от факторов среды, включая химические и механические воздействия. Предельно допустимая толщина обшивки не превышает 250 микрон.

Виды кабельной продукции на основе волоконной оптики

Сегодня существует два вида оптоволокна – одномодовое и многомодовое . Они различаются характеристиками и диаметром сердечника.

Диаметр сердечника одномодового волокна не превышает 8 микрон. Именно этот тип используется для трансляций на дальние расстояния, так как межмодовая дисперсия здесь практически равна нулю. Дело в том, что в столь малом диаметре можете перемещаться только один луч, поэтому возможность возникновения помех отсутствует.

Многомодовое волокно в диаметре может составлять 62,5 микрона. Здесь большая площадь приема, что позволяет двигаться нескольким лучам одновременно. При этом ввод лучей, как правило, происходит под разными углами, что повышает рассеивание из-за отражения этих лучей от поверхности оболочки. Соответственно, скорость и качество сигнала снижаются, поэтому подобные линии используются для локальных сетей и передачи сигнала между близлежащими строениями.

Многомодовое волокно бывает:

Градиентным. Его особенность – разная плотность сердечника на разных его участках. Это позволяет управлять потоком, «разгоняя» луч на участках смены плотности, что увеличивает общую скорость передачи данных.
Ступенчатым. Волокно с одинаковой плотностью сердечника на всем протяжении кабеля. Вероятность межмодовой дисперсии здесь выше, а скорость передачи – ниже.

Область применения

Оптическое волокно применяется в любых сферах, где требуется построение телекоммуникационных сетей и проведение технических изысканий с использованием оптических датчиков.

Такие датчики позволяют измерять давление, температуру, расстояние, массу, звуковые волны, ток, магнитное поле, концентрацию газа, дозу радиационного излучения и ряд других физических показателей.

Оптоволокно широко применяется для акустических наблюдений в добывающей промышленности. Специалисты фиксируют звуковые вибрации вдоль нефтепроводов и газопроводов для выявления вероятности аварии или несанкционированного вмешательства.

Ученые-биологи с помощью оптоволокна исследуют поведение животных. Специальные датчики улавливают звуковые сигналы, с помощью которых коммуницируют киты и дельфины.

В качестве световода оптоволокно применяют в медицине для диагностики заболеваний и при эндоскопических операциях. Тонкий гибкий оптоволоконный кабель позволяет разглядеть, что происходит внутри человеческого тела.

Применение оптических волокон не ограничивается сферами науки и техники. Материал используется даже при создании произведений искусств. Оптические световоды выступают частью арт-инсталляций. Также широко применяются в наружной рекламе.

Преимущества оптоволоконного Интернета

Свойства оптоволоконного кабеля обеспечивают превосходство связи в сравнении с кабельными и DSL-технологиями.

Оптоволокно позволяет передавать информация на очень высокой скорости (10Гбит/с и выше) даже на максимальных загрузках сети.
Сигнал передается практически без задержки (единицы мс). Для сравнения: у 3G-интернета задержки составляют 100мс, у спутникового — до 1000мс.
За счет использования оптоволокна создается высокая степень защиты от помех. Чувствительность к наводкам электромагнитных полей и другим воздействиям минимальна.
Оптический кабель обладает высокой гибкостью, у него компактные габариты и маленький вес. Долговечен.
Оптоволокно устойчиво в агрессивных средах. Практически не подвергается химическим воздействиям.
Возможность подключить дополнительные сервисы в один канал: видеонаблюдение, IP-телефония, цифровое телевидение, системы контроля доступа.
Благодаря оптоволокну сеть надежна и безопасна. Перехватить передаваемую информацию очень проблематично. Защита от неавторизированного доступа со стороны третьих лиц.

Оптоволокно. Виды оптического кабеля.

Оптоволоконные линии связи применяются сейчас повсеместно. Их достоинства (высокая пропускная способность, передача от точки к точке на большие расстояния практически без потерь, защита информации) предоставляют столько возможностей, что провайдеры и операторы связи готовы мириться с их дороговизной и другими недостатками.

В связи с этим мы планируем опубликовать цикл статей о нюансах работы с оптоволоконным кабелем. Сегодня — статья первая.

Какие виды оптоволоконного кабеля чаще всего применяют в Украине?

Различных типов оптического кабеля существует огромное множество. Прежде всего, он разделяется на наружный и внутренний (для укладки внутри помещений). Последний достаточно экзотичен, т.к. его использование оправдано лишь в огромных дата-центрах. Существует еще множество видов классификации ОК (оптического кабеля), к примеру с защитой и без защиты, одномодовый и многомодовый и т.п.

Однако на практике монтажники наших провайдеров чаще всего работают с наружным одномодовым оптоволоконным кабелем с защитой. Тип кабеля определяется способом прокладки магистрального канала.

Внешнюю линию оптической связи можно проложить несколькими способами:

По воздуху (подвесить на опорах ЛЭП или на других опорах) — соответственно используется подвесной оптический кабель;
Под землей (непосредственно в грунт, в кабельной канализации, в коллекторах и туннелях) — для этих целей применяется подземный оптоволоконный кабель;
Под водой. Этот вид прокладки и соответствующий ему тип кабеля у нас применяются чрезвычайно редко ввиду дороговизны такой линии и сложности проведения.

Оптический кабель для подвеса.

Подвесной оптический кабель может иметь отдельно вынесенный трос (так называемый кабель типа «восьмерка»), усиленный центральный трос или кевларовую оболочку, которые берут на себя основную силовую нагрузку.

Кевлар применяется в целях облегчения кабеля с одновременным усилением сопротивления разрыву. Кроме того, если подвес делают рядом с силовыми линиями ж/д, к примеру, то вместо металла используют кевлар – во избежание электрических наводок.

Такой кабель выполняется полностью диэлектрическим и может крепиться на опорах линий освещения, низковольтных линиях электропередачи и т.п.

Кабель для подвеса на опорах высоковольтных ЛЭП.

Здесь недостаточно сделать кабель диэлектрическим. При подвесе на опорах высоковольтных линий необходимо также защитить кабель от коротких замыканий проводов ЛЭП, а также от ударов молний. Так как в этом случае высокая температура, возникающая при разряде, попросту портит кабель.

Для этих целей предназначена грозозащитная армированная оболочка, состоящая из алюминированных стальных или алдреевых проволок. Она сохраняет температуру внутри оптоволокна на допустимом уровне.

Реже самонесущий кабель просто обвивается вокруг грозозащитного троса. В этом случае конструкция кабеля облегчена — силовой элемент тоньше, т.к. часть сопротивления разрыву берет на себя трос.

Подземный кабель для укладки в кабельную канализацию.

Лучшее решение при подземном проведении кабельных коммуникаций – это использование кабельной канализации. Это удешевляет стоимость прокладки сети, т.к. сама канализация уже построена, и можно сэкономить на защите кабеля.

Оптоволоконный кабель в этом случае идет с минимальной броней. Представлена она металлической гофрированной лентой, которая защищает кабель от повреждения грызунами.

При прокладке в туннелях и коллекторах также не требуется усиленная защита.

Подземный оптический кабель для укладки непосредственно в грунт.

В этом случае броня посерьезнее и состоит из металлической проволоки, расположенной по кругу. Однако защитить, скажем, от экскаватора она не сможет. Именно поэтому в грунте на некотором расстоянии над кабелем дополнительно прокладывается специальная лента сигнальных цветов с надписями «Не копать», а наверху устанавливаются предупреждающие таблички.

В следующий раз:

Составляющие оптоволоконного кабеля и их функции.

Еще по этой теме:

Оптоволокно — теперь и под землей

Подвесной оптоволоконный кабель – навстречу скоростным сетям

Монтаж оптических линий связи

Волоконно-оптический кабель. Какие функции выполняет оптоволокно? Типы оптоволоконных кабелей

Автор Исхаков Максим На чтение 8 мин. Просмотров 1.6k. Опубликовано 30.03.2019

Волоконно-оптическая система работает путем передачи световых импульсов, генерируемых световым излучателем, расположенным на одном конце волокна. Эта система представляет собой структуру, состоящую из прозрачного, центрально расположенного сердечника из кварцевого стекла, окруженного оболочкой и специальным защитным покрытием.

Ниже вы узнаете какие функции выполняет волоконно-оптический кабель, детально рассмотрим преимущества оптоволокна, узнаем на какие виды он разделяется.

Знаете ли Вы?
99% интернет-информации во всем мире проходит через оптоволокно, которое проложено по дну морей и океанов на глубине до 8 км? Для того, чтобы кабель не был раздавлен сильным давлением воды, его специально “бронируют”. Посмотреть на бронированный оптический кабель можно в каталоге LAN-ART.”

Оптическое волокно – строительство

Использование подходящих материалов в качестве сердечника и оболочки оптоволоконного кабеля, имеющих различные коэффициенты преломления, приводит к тому, что луч света движется только в ядре. Материал сердцевины имеет более высокий показатель преломления, и, таким образом, происходит полное внутреннее отражение света от оболочки до сердечника. Защитное покрытие изготовлено из термопластичных материалов для защиты оболочки. Различаются одномодовые и многомодовые волокна: в линиях электропередачи используются только одномодовые волокна, благодаря значительному снижению затухания, что важно для длинных линий.

Задачи

Основной целью использования волоконно-оптических кабелей в электроэнергетике является обеспечение связи между силовыми подстанциями. Это связано с использованием современной автоматизации для защиты линий электропередач от воздействия короткого замыкания. Защитная автоматика расположена на каждой электростанции, и для обеспечения ее нормальной работы требуется быстрое соединение между станциями. Высоковольтные воздушные линии электропередачи (110 кВ) и сверхвысокого напряжения (220 и 400 кВ) имеют значительную протяженность. Использование большего количества оптоволокна в линиях электропередачи, дает возможность аренды оптоволоконных линий другим операторам. Это позволяет создать глобальную волоконно-оптическую сеть, предназначенную для коммерческого использования (Интернет, телекоммуникации, мультимедиа и т.д.).

На видео: Как работает оптоволокно?

Преимущества, виды и типы оптического волокна

Интенсивный рост использования волоконно-оптических кабелей в мире продолжается уже более 40 лет. Это связано со многими преимуществами волоконной оптики. Наиболее важными являются: очень высокая пропускная способность одного волокна, низкое затухание сигнала даже на очень больших расстояниях, малые размеры и небольшой вес, полная устойчивость к радиопомехам и электромагнитному полю. Из-за актуальных экологических проблем, важной особенностью волокон является отсутствие какого-либо воздействия на окружающую среду, что очень важно при проектировании оптоволоконных линий. Эти соединения в значительной степени надежны, просты в использовании, обеспечивают безопасность на рабочем месте и значительную эффективность, поэтому они становятся все более популярными.

Типы проводов с оптическими волокнами в линиях электропередач

Волоконно-оптические кабели производятся в виде пучков, содержащих от десятка до нескольких сотен волокон в одном пучке. Кабели с оптоволоконными кабелями могут использоваться в силовых линиях в качестве: фазные проводники (под напряжением) или молниеотводы (заземляющие потенциальные проводники) и самонесущие диэлектрические (дополнительные кабели в линии, содержащей только волоконно-оптические кабели). Существует несколько типов проводников, связанных с оптическими волокнами.
OPGW (Optical Ground Wire – оптический провод заземления) – молниеотводы, обычно используемые в воздушных линиях электропередачи напряжением 110 кВ.

С точки зрения конструкции, различают два типа проводов:

провода, состоящие из одной центральной трубки (из алюминиевой или нержавеющей стали), содержащей оптические волокна, и наружный слой из алюминиевых сплавов ,
шланги с раструбом из нержавеющей стали, они состоят из нескольких стальных проволок, образующих жилы и наружного слоя из алюминиевых сплавов. Оптические волокна помещаются в специальную трубку из нержавеющей стали и являются сердцевиной кабеля.

Наиболее важными преимуществами этих кабелей являются следующие:

возможность применения в существующих линиях (в место обычных из стали и алюминиевых проводов типа AFL), в большинстве случаев без необходимости усиления конструкции колонны,
простой монтаж, с использованием существующего кабеля,
надежность и долговечность.

ADSS (All Dielectric Self Supporting) – оптоволоконные кабели без металлических элементов. Они сделаны из центрально расположенного сердечника FRP в форме стержня, окруженного несколькими трубками, содержащими оптические волокна.
Между внутренней и внешней оболочкой кабеля находятся очень прочные арамидные волокна, которые придают кабелям ADSS соответствующую механическую прочность.

Кабели ADSS характеризуются небольшим увеличением провисания. При выборе точки крепления кабелей ADSS, необходимо также учитывать распределение напряженности электрического поля между фазовыми проводами, так как в случае дождя или высокой влажности воздуха, наружная оболочка подвергается микроразрядам. Размещение проводов в зоне с слишком большим электрическим полем, приводит к быстрому разрушению их оболочки. Решением этой проблемы является использование полупроводниковых кабелей, которые из-за высокой напряженности электромагнитного поля обычно используются в линиях напряжением не более 110 кВ. При более высоком напряжении используются специальные кабели, изготовленные из материалов, устойчивых к воздействию электрического поля. При проектировании подвески кабелей ADSS на существующих линиях электропередач, необходимо учитывать дополнительное напряжение, воздействующее на несущие конструкции, и создать соответствующие усиления.

MASS (Metallic Aerial Self Supporting) – самонесущие кабели из алюминиевой стальной проволоки в сочетании с оптоволокном. Они очень похожи на кабели OPGW, но не являются молниеотводом или электрической функцией в линии. По этой причине кабели MASS обычно свисают чуть ниже, чем фазовые провода.

Данное решение является альтернативой стандартному способу крепления оптоволоконных кабелей в высоковольтных линиях и обычно используется, когда необходимо увеличить количество волокон в линии, а заменить существующие OPGW, OPPC или ADSS кабели либо невозможно, либо экономически нецелесообразно. Благодаря высокой механической прочности, небольшому весу и диаметру эти тросы немного увеличивают нагрузку на конструкцию столба.

Sky Wrap – диэлектрический оптоволоконный кабель, обмотанный вокруг традиционного молниеотвода или фазовой линии электропередачи. Он используется в ситуациях, когда существующий традиционный оптоволоконный кабель находится в хорошем состоянии и его замена на кабель OPGW экономически нецелесообразна или если существует необходимость увеличения количества волокон в установленном кабеле OPGW. Sky Wrap собирается с помощью специальных роботов с собственным приводом, перемещающихся по кабелю и дистанционно управляемых с земли. Преимуществом использования этих кабелей является: низкая дополнительная нагрузка на линии (значительно меньше, чем, например, у кабелей ADSS), низкая чувствительность к колебаниям (благодаря спиральной обмотке с контролируемым напряжением), возможность установки также на существующие кабели OPGW, простой и быстрый монтаж, низкая стоимость всей системы по сравнению с другими решениями. Кабели Sky Wrap также могут использоваться в линиях напряжением 15 кВ, после чего их монтаж выполняется с помощью робота.

На видео: Монтаж sky Wrap кабеля

ADL (All Dielectric Lashed Cables) – диэлектрические оптоволоконные кабели, прикрепляемые к молниеотводу с помощью кевларовой ленты. Они отличаются от Sky Wrap тем, что закреплены на несущем кабеле и фиксируется снизу. Установка осуществляется с помощью специального самоходного робота.

Использование волоконно-оптических кабелей в линиях электропередач

В линиях электропередач можно использовать различные типы кабелей, связанные с оптоволоконными кабелями. На выбор типа кабеля влияют многие факторы. Наиболее важными из них являются: напряжение в линии, наличие молниеотвода, тип, состояние и максимальное расстояние между опорными конструкциями линии, расположение линии в конкретной климатической зоны (посадка). Каждый тип трубы имеет определенный метод подвески на опорных конструкциях.

Кабельные аксессуары

Чтобы подвесить различные типы кабелей с оптическими волокнами в линиях электропередачи, необходимо использовать соответствующие аксессуары для проводника данного типа. Наиболее популярными кабелями, используемыми для подвески проводов, являются оплетка из стальной проволоки и дополнительные элементы оборудования, которые позволяют закрепить их на несущих конструкциях. Оптоволоконные кабели почти всегда требуют активной антивибрационной защиты, что исключает опасность, вызванную так называемыми ветровыми колебаниями. Чаще всего используются демпферы типа Stockbridge и специальные спиральные демпферы для кабелей ADSS. Соединение оптических изготавливаются путем их сварки, затем их помещают в специальные герметичные распределительные коробки (гильзы), закрепленные на несущих конструкциях линии.

Специальное применение оптических волокон

Контроль температуры в кабельных линиях

Одним из интересных применений волоконно-оптических волокон является система DTS (Distributed Temperature Sensing), используемая для контроля температуры высоковольтных кабельных линий. Этот метод основан на изменении затухания специальных волокон в зависимости от их температуры. В обратном проводнике силовых кабелей размещаются такие оптические волокна, которые подключены к специальному устройству, обеспечивающему оперативный мониторинг температуры жилы кабеля и нарушения структуры в его окружении, например, при выполнении работ вблизи кабельной линии (здесь используется явление демпфирования волокна в зависимости от деформации волокна). Данная система может быть использована сетевыми операторами в чрезвычайных ситуациях, когда возникает временная необходимость в нагрузке ЛЭП большим током. Эта информация позволяет оператору сети спланировать выключение линии и выполнить соответствующие ремонтные работы заранее. .

Оптоволокно – контроль температуры фазных проводников в воздушных линиях

Аналогичное решение может быть использовано в воздушных линиях электропередач. Специальное оптическое волокно, помещенное в проводник типа OPPC, позволяет определять фактическую температуру фазовых проводников при заданных погодных условиях. Мониторинг позволяет диспетчеру динамически загружать линию и в более широкой перспективе, так называемое, интеллектуальное управление сетью или “умные сети”.

Оптоволоконный кабель. Виды и устройство. Установка и применение

В современном мире необходимо качественно и быстро передавать информацию. Сегодня нет более совершенного и эффективного способа передачи данных, чем оптоволоконный кабель. Если кто-то думает, что это уникальная разработка, то он глубоко ошибается. Первые оптические волокна появились еще в конце прошлого столетия, и до сих пор ведутся работы по развитию этой технологии.

На сегодняшний день мы уже имеем передающий материал, уникальный по свойствам. Его применение получило широкую популярность. Информация в наше время имеет большое значение. С помощью нее мы общаемся, развиваем экономику и быт. Скорость передачи информации при этом должна быть высокой для того, чтобы обеспечить необходимый темп современной жизни. Поэтому сейчас многие интернет провайдеры внедряют оптоволоконный кабель.

Этот тип проводника предназначен только на передачу импульса света, несущего часть информации. Поэтому его применяют для передачи информативных данных, а не для подключения питания. Оптоволоконный кабель дает возможность повысить скорость в несколько раз, в сравнении с проводами из металла. При эксплуатации он не имеет побочных явлений, ухудшения качества на расстоянии, перегрева провода. Достоинством кабеля на основе оптических волокон является невозможность влияния на передаваемый сигнал, поэтому ему не нужен экран, блуждающие токи на него не действуют.

Классификация

Оптоволоконный кабель имеет большие отличия от витой пары, исходя из области применения и места монтажа. Выделяют основные виды кабелей на основе оптического волокна:

Для внутреннего монтажа.
Установки в кабельные каналы, без брони.
Установки в кабельные каналы, бронированный.
Укладки в грунт.
Подвесной, не имеющий троса.
Подвесной, с тросом.
Для подводного монтажа.

Устройство

Самое простое устройство имеет оптоволоконный кабель для внутреннего монтажа, а также кабель обычного исполнения, не имеющего брони. Наиболее сложная конструкция у кабелей для подводного монтажа и для монтажа в грунт.

Кабель для внутреннего монтажа

Внутренние кабели делят на абонентские, для прокладки к потребителю, и распределительные для создания сети. Оптику проводят в кабельных каналах, лотках. Некоторые разновидности прокладывают по фасаду здания до распредкоробки, либо до самого абонента.

Устройство оптоволокна для внутренней прокладки состоит из оптического волокна, специального защитного покрытия, силовых элементов, например, троса. К кабелю, прокладываемому внутри зданий, предъявляются требования пожарной безопасности: стойкость к горению, низкое выделение дыма. Материал оболочки кабеля состоит из полиуретана, а не полиэтилена. Кабель должен быть легким, тонким и гибким. Многие исполнения оптоволоконного кабеля облегчены и защищены от влаги.

Внутри помещений кабель обычно прокладывается на небольшие расстояния, поэтому о затухании сигнала и влиянии на передачу информации речи не идет. В таких кабелях количество оптоволокна не более двенадцати. Существуют и гибридные оптоволоконные кабели, имеющие в составе витую пару.

Кабель без брони для кабельных каналов

Оптика без брони применяется для монтажа в кабельные каналы, при условии, что не будет механических воздействий снаружи. Такое исполнение кабеля применяется для тоннелей и коллекторов домов. Его укладывают в трубы из полиэтилена, вручную или специальной лебедкой. Особенностью такого исполнения кабеля является наличие гидрофобного наполнителя, гарантирующего нормальную эксплуатацию в кабельном канале, защищает от влаги.

Кабель с броней для кабельных каналов

Оптоволоконный кабель с броней применяется тогда, когда присутствуют нагрузки снаружи, например, на растяжение. Броня выполняется по-разному. Броня в виде ленты применяется, если нет воздействия агрессивных веществ, в кабельных каналах, тоннелях и т.д. Конструкция брони состоит из стальной трубы (гофрированная, либо гладкая), с толщиной стенки 0,25 мм. Гофрирование выполняют тогда, когда это является одним слоем защиты кабеля. Оно защищает оптическое волокно от грызунов, увеличивает гибкость кабеля. При условиях с большим риском повреждений применяют броню из проволоки, например, на дне реки, или в грунте.

Кабель для укладки в грунт

Для монтажа кабеля в грунт применяют оптоволокно с броней из проволоки. Могут использоваться также кабели с ленточной броней, усиленные, но они не нашли широкого применения. Для прокладки оптоволокна в грунт задействуют кабелеукладчик. Если монтаж в грунт осуществляется в холодное время при температуре менее -10 градусов, то кабель заранее нагревают.

Для мокрого грунта применяют кабель с герметичным оптоволокном в металлической трубке, а броня из проволоки пропитывается водоотталкивающим составом. Специалисты делают расчеты по укладке кабеля. Они определяют допустимые растяжения, нагрузки на сдавливание и т. д. Иначе по истечении определенного времени оптические волокна повредятся, и кабель придет в негодность.

Броня оказывает влияние на величину допускаемой нагрузки на растяжение. Оптоволокно с броней из проволоки выдерживает нагрузку до 80 кН, с ленточной броней нагрузка может быть не более 2,7 кН.

Подвесной оптоволоконный кабель без брони

Такие кабели устанавливаются на опоры линий связи и питания. Так производить монтаж проще и удобнее, чем в грунт. При этом есть важное ограничение – во время монтажа температура не должна опускаться ниже -15 градусов. Сечение кабеля имеет круглую форму. Благодаря этому уменьшаются нагрузки от ветра на кабель. Расстояние между опорами должно быть не больше 100 метров. В конструкции есть силовой элемент в виде стеклопластика.

Благодаря силовому элементу кабель может выдержать большие нагрузки, направленные вдоль него. Силовые элементы в виде арамидных нитей применяют при расстояниях между столбами до 1000 метров. Достоинством арамидных нитей, кроме малой массы и прочности, являются диэлектрические свойства арамида. При ударе молнии в кабель, никаких повреждений не будет.

Сердечники подвесных кабелей по их типу делят на:

Кабель с сердечником в виде профиля, оптоволокно устойчиво к сдавливанию и растяжению.
Кабель с модулями скрученного вида, оптические волокна проложены свободно, имеется устойчивость к растяжению.
С оптическим модулем, сердечник кроме оптоволокна ничего в составе не имеет. Недостаток такого исполнения – неудобно идентифицировать волокна. Преимущество – малый диаметр, низкая стоимость.

Оптоволоконный кабель с тросом

Тросовое оптоволокно является самонесущим. Такие кабели применяются для прокладки по воздуху. Трос бывает несущим или навивным. Есть модели кабеля, в котором оптоволокно находится внутри молниезащитного троса. Кабель, усиленный профильным сердечником, обладает достаточной эффективностью. Трос состоит из стальной проволоки в оболочке. Эта оболочка соединена с оплеткой кабеля. Свободный объем заполнен гидрофобным веществом. Такие кабели прокладывают с расстоянием между столбами не более 70 метров. Ограничением кабеля является невозможность прокладки на линию электропитания.

Кабели с тросом для грозовой защиты устанавливаются на высоковольтных линиях с фиксацией на заземление. Тросовый кабель используется при рисках его повреждения животными, либо на большие дистанции.

Оптоволоконный кабель для укладки под водой

Такой тип оптоволокна обособлен от остальных, потому что его укладка проходит в особых условиях. Все подводные кабели имеют броню, конструкция которой зависит от глубины прокладки и рельефа дна водоема.

Некоторые виды подводного оптоволокна по исполнению брони с:

Одинарной броней.
Усиленной броней.
Усиленной двойной броней.
Без брони.

1› Изоляция из полиэтилена.
2› Майларовое покрытие.
3› Двойная броня из проволоки.
4› Гидроизоляция алюминиевая.
5› Поликарбонат.
6› Центральная трубка.
7› Заполнитель гидрофобный.
8› Оптоволокно.

Размер брони не зависит от глубины прокладки. Армирование защищает кабель только от обитателей водоема, якорей, судов.

Сварка оптоволокна

Для сварки используется сварочный аппарат специального типа. В его составе содержится микроскоп, зажимы для фиксации волокон, дуговая сварка, камера термоусадки для нагрева гильз, микропроцессор для управления и контроля.

Краткий техпроцесс сварки оптоволокна:

Снятие оболочки стриппером.
Подготовка к сварке. На концы надеваются гильзы. Концы волокон обезжириваются спиртом. Конец волокна скалывается специальным приспособлением под определенным углом. Волокна укладываются в аппарат.
Сварка. Волокна выравниваются. При автоматическом управлении положение волокон устанавливается автоматически. После подтверждения сварщика, волокна свариваются аппаратом. При ручном управлении все операции проводятся вручную специалистом. При сварке волокна плавятся дугой электрического тока, совмещаются. Затем свариваемое место прогревается во избежание внутренних напряжений.
Проверка качества. Автомат сварки проводит анализ картинки места сварки по микроскопу, определяет оценку работы. Точный результат получают рефлектометром, который выявляет неоднородность и затухание на линии сварки.
Обработка и защита свариваемого места. Надетая гильза сдвигается на сварку и закладывается в печь для термоусадки на одну минуту. После этого гильза остывает, ложится в защитную пластину муфты, накладывается запасное оптическое волокно.

Достоинства оптоволоконного кабеля

Основным достоинством оптоволокна является повышенная скорость передачи информации, практически нет затухания сигнала (очень низкое), а также, безопасность передачи данных.

Невозможно подключиться к оптической линии без санкций. При любом включении в сеть оптические волокна повредятся.
Электробезопасность. Она повышает популярность и область применения таких кабелей. Их все больше используют в промышленности при опасности взрывов на производстве.
Имеет хорошую защиту от помех природного происхождения, электрооборудования и т.д.

Fructans

Фруктан — это термин, используемый для описания небольшой цепочки молекул фруктозы.

Олигофруктоза и инулин — две основные разновидности фруктана в рационе. Они могут кормить полезные бактерии в кишечнике, и было показано, что они помогают лечить некоторые виды диареи (26).

Однако фруктаны также классифицируются как FODMAP, типы углеводов, которые, как известно, вызывают проблемы с пищеварением у многих людей (27).

Фактически, фруктаны и другие FODMAP вызывают неблагоприятные симптомы у 3 из 4 человек с синдромом раздраженного кишечника, распространенным расстройством пищеварения (28).

Крупнейшим источником фруктанов в современном рационе является пшеница (29).

Beta-Glucan

Польза для здоровья от бета-глюканов подробно документирована. Эти волокна имеют специфическую молекулярную структуру, которая делает их очень вязкими в кишечнике.

Бета-глюканы могут улучшить чувствительность к инсулину и снизить уровень сахара в крови.Они также могут значительно снизить уровень холестерина и увеличить чувство сытости (30).

Основными источниками пищи бета-глюканов являются овес и ячмень.

Глюкоманнан

Глюкоманнан представляет собой вязкое волокно, которое обычно продается в качестве добавки для похудения.

Многочисленные исследования показали, что глюкоманнан может вызывать умеренную потерю веса, бороться с запорами и улучшать факторы риска сердечных заболеваний (31, 32, 33, 34).

Итог: Фруктаны — это волокна, которые могут вызывать у некоторых людей неблагоприятные пищеварительные симптомы.Бета-глюкан и глюкоманнан представляют собой растворимые вязкие волокна с большой пользой для здоровья.

Волокна, которые являются растворимыми, вязкими и ферментируемыми, кажутся самыми здоровыми на сегодняшний день. Стойкие крахмалы также невероятно полезны.

Хорошие источники здоровой клетчатки включают овощи, фрукты, овес, бобовые, орехи, темный шоколад, авокадо, семена чиа и различные другие продукты.

Однако здесь, вероятно, нет необходимости зацикливаться на деталях. Пока вы едите много цельных растительных продуктов, потребление клетчатки должно о себе заботиться.

Различные типы волокон: список искусственных и натуральных текстильных волокон

Текстильные волокна относятся к нитям или нитям, которые тканы, связаны, спутаны или связаны для использования в тканях различного назначения. Чтобы поместить это в перспективу, Ткань сделана из пряжи, и пряжа сделана из волокон.

Текстильные волокна обычно классифицируются как натуральных текстильных волокон и искусственных волокон. Как человек, продвинутый в текстильной технологии, он обнаружил множество искусственных, а также натуральных волокон, которые были благом для дизайнеров, ищущих различные характеристики в текстиле, с помощью которого они создают свои творения.

Полиэфирные волокна
Акриловые волокна
Модакриловые волокна
Нейлоновые волокна
Виниловые волокна
Полипропиленовые волокна
Полиуретановые волокна
Поливинилхлоридные волокна
Полиэтиленовые волокна
Винилиденовое волокно
Полихлаловые волокна
Бензоатные волокна
Волокна бензоата
27

Общая категория	Типы волокон
Овощные волокна	Волокна луба Листовые волокна Волокна семян и фруктов
Волокна животного происхождения	Шерстяные волокна Нитчатые волокна
Минеральные волокна	Асбест
Регенерированные волокна	Районные волокна Полиносные волокна Купраммониевые волокна
Полусинтетические волокна	Ацетатные волокна Триацетатные волокна Волокна Promix
Синтетические волокна
Неорганические волокна	Стекловолокно Металлические волокна Углеродные волокна

Натуральные волокна

Натуральные волокна — это волокна, полученные из растений и животных; они также классифицируются как растительные волокна, животные волокна и минеральные волокна.

1 Растительные волокна

Лубяные волокна представляют собой прочные целлюлозные волокна, полученные из внешней / внутренней коры растений. Наиболее заметными из них являются джут, конопля (стебель абаки), лен (лен), кенаф, ротанг, лоза и рами (трава реи и фарфора).
Листовые волокна — это волокна листа сизаля (лист агавы) и волокна листа манилы, пина. (Лист ананаса)
Волокна семян и фруктов — это хлопок, капок (дерево капок) и койра (кокосовая шелуха)

2 Животные волокна (также называемые белковыми волокнами)

Волокна и шерстяные волокна

Шерсть является наиболее широко используемым животным волокном; его получают из кожи разных пород овец.

Основными волокнами волос, которые используются для изготовления текстиля, являются мохер, кашемир, альпака, лхама, вукна, каша, верблюжья шерсть, кроличья шерсть, конский волос, волокна чиенгора (шерсть собаки). Волосы Яка любимы для изготовления одежды. Волокна животного происхождения, как правило, более жесткие, чем шерстяные, хотя некоторые, например, верблюжьи, мягкие. Кошачьи волосы и коровьи волосы также используются.

Шелк — это волокно животного происхождения, полученное в виде нити в основном из шелкопряда Bombyx mori. Другие породы шелкопряда, пауки, особый вид раковин также производят разные виды шелка.Более подробную информацию о животных волокнах и животных тканях можно найти здесь.

Ознакомьтесь с публикацией о различных типах шерсти, различных типах хлопка, различных типах шелка для более подробной информации

Более подробные сообщения: натуральные волокна; 20 лучших животных волокон и животных тканей, которые сделаны из них.

3 Минеральные волокна

Это волокна, полученные из природных минеральных источников или изготовленные из неорганических и минеральных солей. Асбест представляет собой минеральное волокно (силикат магния и кальция), и ткань из этого волокна в основном используется для промышленных целей.

Искусственные волокна

4 Неорганические волокна

Металлические волокна

Алюминий, серебро , золото, нержавеющая сталь также используются для изготовления волокон.Металлические волокна — это изготовленные / искусственные волокна с высоким блеском, состоящие из металла, металла с пластиковым покрытием или пластика с металлическим покрытием. Они используются для изготовления как ткани, так и декоративной пряжи

Стекловолокно

Это тонкие полупрозрачные искусственные волокна с большой прочностью на растяжение, отличной термостойкостью и огнестойкостью; в основном они используются для изготовления предметов домашнего обихода, а не одежды.

Искусственный каучук

Это сочетание искусственного и синтетического каучука.

5 Регенерированные волокна

Районные волокна

Это красивые шелкоподобные волокна, изготовленные из хлопкового линта / древесной массы (целлюлозы). Драпируемость искусственных тканей делает их любимыми при изготовлении одежды. Вискозные волокна очень хорошо окрашивают и хорошо впитывают влагу. Районные волокна используются для одежды (особенно для изготовления женской одежды) и предметов интерьера; они также используются для изготовления шапок, шапок, влажных тканей и т. д. Ознакомьтесь с публикацией об одежде из вискозы (вискоза) — для получения более подробной информации об этом волокне и его уходе

Polynosic Fibers

Это волокно очень похоже на волокна Rayon, но прочность этого волокна больше, чем у вискозы.

Купраммониевое вискозное волокно

Купраммониевое вискозное волокно изготавливается из целлюлозы, растворенной в растворе купраммония (медь и аммиак). Ткань из этого волокна очень тонкая и тонкая, но высокого качества.

6 Полусинтетические волокна

Ацетатные волокна

В этом волокне в качестве сырья также используется древесная масса, которую затем обрабатывают уксусной кислотой. Ацетатные волокна — это красивые мягкие блестящие волокна, которые очень прочны.

Триацетатные волокна

Это волокна, в которых больше уксусной кислоты, чем ацетатных волокон

Азлоновые волокна

Это искусственные / синтетические волокна, изготовленные из натуральных волокон. встречающиеся белки, такие как молоко, соя и яйца.

7 Синтетические волокна

Связанный пост: Полный список 30 лучших синтетических тканей и волокон, из которых они изготовлены

Полиэфирные волокна

Полиэфирные волокна являются одними из наиболее используемых из всех синтетических волокон. Они представляют собой исключительно тонкие волокна и могут смешиваться с другими волокнами, такими как хлопок и шерсть, для создания более качественных тканей с множеством преимуществ. Они обладают уникальными характеристиками, такими как стабильность, прочность, устойчивость к образованию морщин, что делает их идеальными для пошива одежды.

Связанный пост: Что такое полиэстер? Уход за полиэстером и вопросы по его усадке.

Нейлоновые волокна

Это одно из самых прочных текстильных волокон, обладающее такими качествами, как стойкость к истиранию, простота обслуживания, устойчивость к образованию складок, устойчивость к химическим веществам. Нейлоновые волокна используются для изготовления всех видов одежды, но особенно для изготовления спортивной одежды и нижнего белья.

Связанный пост: Что такое нейлон?

Полиуретановые волокна

Эти волокна вы будете знать под названием спандекс. Это очень эластичные волокна.Одежда изготавливается путем смешивания полиуретановых волокон с другими волокнами; они используются для изготовления купальных костюмов, женского белья и т. д.

Акриловые волокна

Это текстильное волокно из акрилового пластического компонента (85% акрилонитрила). Волокно чрезвычайно мягкое, легкое и очень близко к характеристикам шерсти. Качество удержания тепла делает его любимым волокном для изготовления ткани для свитеров и другой зимней одежды. Moda acrylic — превосходный вид акрилового волокна.Одним из недостатков акрилового волокна является то, что оно не впитывает влагу.

Олефиновые волокна

Олефиновое волокно является очень прочным, стойким к истиранию и образованию пятен, а также окрашивает быстрое синтетическое волокно. Это популярное волокно для изготовления тканей для активной и спортивной одежды

Теперь у вас есть базовые знания о том, какие волокна делают ткани, которые составляют такую важную часть нашей жизни. Для более подробной информации ознакомьтесь с сообщениями по различным аспектам текстиля и полным списком различных типов тканей.

Похожие посты: 20 проверок качества для покупки хорошей ткани.

типов волокон

Основные волоконно-оптические технологии		37
Таблица 2-3	Окно частот	Используется нормальная длина волны

Сравнение

Частота

Windows и

Операционная

Используемая длина волны

800-900 нм (нм)	850 нм
1250-1350 нм	1310 нм
1500-1600 нм	1550 нм

описано ранее.Общие длины волн, используемые сегодня в волоконных системах, показаны в таблице 2-3. Эта таблица показывает, что передатчик, работающий на 850 нм, будет генерировать диапазон частот от 800 до 900 нм, открывая дверь для рассеивания. То же самое верно и для других рабочих частот.

Уже обсуждение привело к различиям в реальном стекле. Есть оптоволокно, и есть оптоволокно. Характеристики стекла различаются в зависимости от материалов и производителя.Не все волокна одинаковы. При первом внедрении качество волокна было ниже, чем у современной технологии. Кроме того, химические вещества, используемые для производства стекла, меняют характеристики. Оригинальное стекло было очень «потерянным» и едва подходило для использования в системах связи. Первые оптоволоконные системы в телекоммуникационных сетях производили потери в диапазоне 20 децибел на километр. Улучшения в 1980-х создали стекло, которое уменьшило потери до 1 децибела на километр. Более новые волокна имеют потери 0.2 децибела на километр или лучше. Химические вещества (присадки), добавленные в стекло, изменяют показатель преломления стекла, создавая большее поглощение, что является проблемой.

Волокно

производится с использованием диоксида кремния (стекло). Кремнезем подходит для нижнего предела рабочих частот в диапазоне от 800 до 1100 нанометров. Другие формы волокна используют смесь диоксида германия в стекле. Этот тип волокна работает лучше в диапазоне от 1300 до 1500 нанометров. Таким образом, можно экстраполировать, что качество различных стекол различно и что при использовании разных составов стекла могут быть достигнуты лучшие результаты.Добавки, добавленные в стеклянную смесь, создают более высокие скорости и меньше потерь.

Типы оптоволоконных кабелей

Различия между волокнами сводятся к многомодовому и однорежимному расположению. Однако для создания волоконно-оптического кабеля в пошаговых индексных кабелях используется другая форма композиции. Три вида кабелей

1. многомодовый ступенчатый индекс

2. Многомодовый градуированный индекс

3.Одиночный режим

Многорежимное пошаговое индексное волокно Когда волокно впервые использовалось в области связи, технология все еще развивалась.Многомодовое волокно использовалось в качестве средства более надежной передачи сигналов связи на стекле. Многомодовое волокно, как следует из названия, имеет несколько путей, по которым свет может достигать конца волокна. С другой стороны, одномодовое волокно имеет только один путь, по которому свет может пройти, чтобы добраться до другого конца. Используя большой кусок (кусок) чистого стекла, разработчики прессовали волокно в более тонкие стеклянные нити.

Многомодовые волокна — более толстое стекло по современным стандартам. Эти многомодовые волокна были разработаны в двух разных типах: ступенчатый индекс и градуированный индекс, оба работают по-разному.Рисунок 2-6 иллюстрирует многомодовое волокно, использующее режим пошагового индекса. В этом случае стекло очень толстое (по современным стандартам) в центре сердечника (приблизительно от 120 до 400 микрон1). Толщина стекла имеет решающее значение для па

1А микрон или микрометр составляет одну миллионную часть метра.

Основные волоконно-оптические технологии

мудрец света и путь, используемый для перехода от одного конца к другому.Индекс шага — это самая толстая форма волокна с использованием сердцевины толщиной от 120 до 400 микрон; свет преломляется и отражается внутри заключенного в оболочку волокна. Это концепция, разработанная в первые дни, используя полное внутреннее отражение. Центральное ядро из-за плотности стекла преломляет свет под разными углами. В то же время внешняя оболочка на стекле используется для отражения света обратно в центр волокна. Эта комбинация преломления и отражения света, наряду с плотностью стекла, заставляет свет идти разными путями (или отражениями) к концу кабеля.Различные световые лучи, вставленные в волокно, будут проходить по разным длинам и, следовательно, разному количеству времени, чтобы добраться до конца кабеля.

Простая аналогия для размышлений об этой концепции — видеоигры в паддбол. Вы все, наверное, видели видеоигры, в которых вы должны продолжать отбивать прыгающий мяч от весла до какого-то стенового барьера. Когда вы отскакиваете от мяча, путь от поверхности весла к стене проходит совсем по-другому и выбивает несколько прямоугольных блоков.Тем не менее, обратный отскок может пойти по другому пути обратно к веслу, и наоборот. Мяч может отскакивать очень хаотично, с несколькими отскоками по бокам, прежде чем попасть к барьеру. В других случаях кажется, что мяч движется по траектории, которая направлена прямо к барьеру. Эта разница отражается в ширине проема, чтобы попасть из одной точки в другую. Однако, если отверстие сужено, и мяч может идти только по более короткому пути, например, когда вы пробиваете барьер, мяч идет по более прямому пути и пробивает отверстие в одном месте.Сужая отверстие между веслом и барьером, шарик движется более коротким путем к барьеру. Более того, отскок приходит гораздо быстрее. На самом деле, игра значительно ускоряется, и вы должны быть готовы к хорошей координации рук и глаз, поскольку скорость движения.

Рисунок 2-6

Step index fiberoptics

Рисунок 2-7

Возможны различные пути в многомодовом пошаговом индексе.

Глава 2

Путь	Путь	2
Путь			3
1			3
1
		Путь

Эта та же самая концепция может быть применена к оптоволоконным сетям.Если взглянуть на это с несколько иной точки зрения, свет будет отражаться внутри стекла, как показано на Рисунке 2-7. Здесь несколько путей показаны в геометрических отскоках, которые могут иметь место внутри самого стекла.

Многомодовое волокно с градиентным индексом Вторая форма многомодового волокна использует градуированный индекс стекла, в отличие от ступенчатого индекса. По существу, изменение уровней преломления света изменяется, чтобы компенсировать преломление и плотность стекла. В волокне с индексом шага модальная дисперсия (распространение света), как обсуждалось ранее, частично отвечает за снижение пропускной способности волокна.Используя градуировку плотности стекла от центральной центральной части, емкость волокна может быть увеличена. Проще говоря, чем плотнее стекло, тем более преломляющая поверхность стекла. Чем больше происходит рефракция, тем длиннее путь. Имея индекс шага, путь во внешней части стекла длиннее пути в центре стекла. Это означает, что свет приходит в разное время, потому что длина пути различна. Если центральный сердечник имеет более высокий уровень преломления, а внешние части стекла должны быть более тонкими (и, следовательно, менее преломляющими), можно использовать характеристики стекла, чтобы получить примерно такую же длину волны на кабеле и, следовательно, увеличить скорость прохождения.Градиентное волокно показано на рисунке 2-8. Ставка —

Рисунок 2-8	62,5
Многомодовая оценка	или
индекс волокна.	50 мкм

Основные волоконно-оптические технологии

Чем выше оценка индекса, тем большую пропускную способность вы можете ожидать.В настоящее время в двух формах волокна с градиентным индексом используется центральный проводник 62,5 или 50 микрон с внешней оболочкой 125 микрон на стекле.

Здесь аналогия также поможет с пониманием. Мы можем нейтрализовать эффекты толстого и тонкого стекла, создавая другой фактор сопротивления. Если тонкое стекло находится на внешнем крае, а более толстое стекло — в центре, значения можно нейтрализовать. Это дает нам среднюю скорость. Подумайте о гоночной трассе. Летние Олимпийские игры используют этот эффект, когда они готовят почву для скачек.Если вы бежите по внешнему краю беговой дорожки, диаметр продолговатого бега, который вы бежите, больше, чем если бы вы бежали в центре дорожки. Чтобы компенсировать это, бегуны разнесены в разных точках на трассе, причем самая длинная длина имеет то, что, по-видимому, является лидерством в стартовом блоке, как показано на рисунке 2-9. В действительности все бегуны должны бежать на одинаковую дистанцию; они просто должны сделать это по-другому. Однако скорость бегунов — это то, что разделяет гонщиков, а не длины продолговатых колец.Они были в среднем

Рисунок 2-9

Геометрия трассы регулируется для выравнивания расстояний.

Стартовые позиции перемещаются с учетом различий расстояний, в результате чего приходится преодолевать двойные расстояния.

, полоса 4, полоса 3, полоса 2, полоса 1,

по геометрии трассы. То же самое относится и к многомодовым волокнам. Добавляя некоторую длину к дорожке в центре и укорачивая дорожку на внешних краях, игровое поле выравнивается.Эта концепция значительно облегчает производство стекла, используя разные толщины.

Глядя внутрь волокна, пути выглядят немного иначе, чем в формате пошагового индекса. В первоначальном виде есть некоторая симметрия, но изменения вносятся в способ прохождения световых импульсов по кабелю. Рисунок 2-10 иллюстрирует эти изменения и путь, который используется для переноса света.

Одномодовое волокно По мере того, как волокно становилось все более популярным и проводились исследования, была разработана новая форма стекла.Если бы стекло можно было сделать очень тонким и очень чистым в центре, у света не было бы другого выбора, кроме как идти по одному и тому же пути каждый раз. Один путь (или одиночный режим) между двумя концами позволяет разработчикам ускорить ввод, потому что нет необходимости изменять длину пути, как показано на рисунке 2-11. Толщина одномодового волокна сегодня составляет примерно 8,3-10 мкм в центре. Внешняя оболочка все еще присутствует на краях, чтобы отражать свет обратно в центр стекла.Внешняя оболочка все еще имеет толщину приблизительно 125 микрон. Одномодовое оптоволокно является центром большей части деятельности сегодня. Многие телефонные операторы развернули многомодовые волокна в своих сетях, когда они были впервые представлены. Однако с годами многомодовое волокно уступило одномодовым волокнам в сетях общего пользования.

Рисунок 2-10

Различные пути были изменены с использованием многомодового волокна с градиентным индексом

Основные волоконно-оптические технологии

Рисунок 2-11

Одномодовое волокно настолько чистое и такое тонкое, что у света есть только один путь от конца до конца.

8,3 мкм

Свет

облицовка

8,3 микрона

стекло

125 микрон

Давайте попробуем другую аналогию на этот раз. Подумайте о водосточной трубе. Если у вас есть дренажная труба с наружным диаметром 6 дюймов, и вы начинаете сливать воду в трубу, вода будет качаться взад-вперед по дну трубы. Когда вода протянется к концу трубы, она пойдет по обходному пути. Однако, если вы сбросите больше воды в трубу, вода может начать испытывать сопротивление и начать движение вверх по сторонам трубы.Чем больше потока вы положите в трубу (пока еще не полностью ее заполнив), тем выше будут стороны, по которым движется вода. Теперь движение вперед-назад может уступить эффекту штопора, закручивающемуся вниз по трубе к противоположному концу. Путь удлиняется, чтобы добраться до другого конца, поскольку эффект штопора становится более сильным. Это вихревое движение меняет путь. Теперь предположим, что вы уменьшили размер трубы до 1 дюйма и добавили в нее столько же воды. Путь ограничен отверстием гораздо меньшего диаметра и, следовательно, уменьшает размер завихрителя (что делает его намного более узким).Более короткий путь означает, что вода вытекает из противоположного конца гораздо быстрее. На самом деле, кажется, что вода ускоряется. Он выбрасывает противоположный конец струйным потоком, а не просто вытекает.

Мы можем добиться того же эффекта с одномодовыми волокнами. Теперь, когда световые лучи перемещаются в стекло, они движутся прямо и быстрее на другой конец. Таким образом, мы можем включить кран быстрее

, используя «насос данных», чтобы поток действительно двигался, увеличивая общую пропускную способность и скорость передачи данных.Результатом является более высокая пропускная способность и более короткие расстояния, что обеспечивает больше данных.

Таблица 2-4

Сводка преимуществ Fiber по сравнению с другими носителями

Преимущества волокна по сравнению с другими формами медиа

Преимущества волокон по сравнению с другими видами сред показаны в таблице 2-4. Однако важно отметить, что оптоволокно широко использовалось в сетях дальней связи и сетях местных телефонных компаний. В последнее время одномодовое оптоволокно проникло в сети конечных пользователей (ЛВС и CAN).В одномодовом оптоволокне скорость постоянно увеличивается, а показатели ошибок постоянно улучшаются. Таблица концентрируется на коэффициентах ошибок по битам (BER) и скорости таких кабельных систем.

Меньшие ошибки	BER приблизительно равен 10-15, 16 для волокна, тогда как медь
	будет в 10 3, 4 для UTP до 10 8 для коаксиального кабеля
Привлекательная стоимость	Стоимость за фут для волокна теперь составляет примерно 0 долларов.20
на фут	по сравнению с 0,13 долл. США на медь (категория 5+)
Производительность	Иммунитет от RFI и EMI без дополнительной платы
	экранирование на медь
Легкость	Простота монтажа благодаря меньшему весу и толщине
установка
Расстояния	Большое расстояние с меньшим количеством повторителей.Теперь можно
	пробега 30 до 200 миль без повторителей. Медь и
	Радиостанция ограничена радиусом менее 30 миль. UTP digital
	систем передачи требуют повторителей каждую милю.
Пропускная способность	Оптоволокно приближается к 1,6 Тбит / с, медь достигает 100 Мбит / с,
улучшений	и коаксиальный кабель могут нести до 1 Гбит / с
Способен нести	Используя TDM и WDM, волокно является цифровым и
аналоговый и цифровой	частота мультиплексирована, увеличение емкости

Основные волоконно-оптические технологии

Изгиб Кабели

Рисунок 2-12

Свет будет отражаться от волокна, если изгиб слишком тугой.

Когда свет проходит вдоль волокна, он отражается от границы раздела между сердечником и оболочкой всякий раз, когда он отклоняется от пути прямо по центру. Если волокно изогнуто во время установки (по конструкции или случайно), свет остается только в волокне, потому что оболочка намотки отражает его обратно в кабель. Однако полное внутреннее отражение работает только при определенных условиях. Угол падения2 должен быть низким. Если вы слишком сильно согнете волокно, свет может исчезнуть.Радиус изгиба имеет решающее значение при установке волокна. Несмотря на все свои сильные стороны, волокно имеет некоторые недостатки, хотя и незначительные. Величина допустимого изгиба специфична для конкретных кабелей, поскольку зависит от разницы показателей преломления между оболочкой и сердечником. Чем больше разница в показателе преломления, тем более строгим является допустимый радиус изгиба. Рисунок 2-12 иллюстрирует эту разницу изгиба.

Оболочка

Кабель

Свет вылетит из волокна

2 Угол падения — это угол, под которым свет попадает на оболочку.

На рисунке 2-13 показан радиус изгиба, который лучше подходит для удержания света в волокне. Это обеспечивает более плавный поток данных вокруг изгибов при правильной установке волокна. Величины отражения и преломления работают лучше в этом случае, так что свет добирается до дальнего конца.

Рисунок 2-13

Если угол изгиба правильный, свет движется вокруг изгиба.

Отправка света по проводам

Для отправки данных по оптоволокну необходим источник света.Двумя наиболее распространенными источниками света являются светодиоды (LED) и лазеры. Светодиоды обычно дешевле и используются во многих корпорациях.

тарифных сетей, хотя они не ограничиваются этим приложением.
		Y
	L
	F
	M
A
E
T

Основные волоконно-оптические технологии

Из-за стоимости светодиод является предпочтительным устройством в локальных сетях.Таблица 2-5 суммирует характеристики светодиодов. Эти устройства подходят для многих приложений связи.

Таблица 2-5

Краткое изложение светодиодов

Характеристики

Фильтры

Характеристика	Описание

Низкая стоимость	Светодиоды намного дешевле, чем связь
	лазеров.Это является весьма спорным. Светодиоды связи
	и , а лазеры мало чем отличаются по структуре и от
	сопоставимы по стоимости изготовления. Тем не менее, большинство светодиодов
	нельзя использовать с одномодовым волокном, тогда как лазеры могут
	может использоваться с одномодовым или многомодовым волокном.
Относительно широкий	Светодиоды выводят полосу длин волн вместо одного
диапазон	длина волны. Это обсуждалось ранее. Длины волн
частот	можно уменьшить с помощью фильтров. Фильтруя свет,
	узкая полоса длин волн может быть использован.Каждый проба-
	bly подвергся воздействию фильтрации с солнцем —
	очки, солнцезащитные средства, или даже в фотографии.
	дают желаемый эффект, блокируя определенные частоты.
	cies в световом спектре.
Низкая выходная мощность	Максимальная светоотдача светодиода, как правило, много
	ниже, чем лазер. Тем не менее, новый класс светодиодов с
	более высокий выход стал доступен. Регулирование
	устройств в производстве менее тяжелые со светодиодами, хотя
	вещи всегда меняются.
Digital	Светодиоды не могут генерировать импульсы, достаточно короткие для использования на
	скоростей. Светодиоды могут работать на скоростях до 622
	Мбит / с. Цифровая модуляция проста. Устройство
	«включается», когда напряжение достаточно сильное для его питания
	и выключается при падении напряжения.Этот свет,
	выключенный свет может отображать два цифровых состояния, используемых в
	(0 и 1).
Требуются линзы	Линза необходима для фокусировки света на конце волокна.
	Светодиоды не подходят для использования с одномодовым волокном
	, потому что слишком трудно проникнуть в узкое пространство
	открытие ядра и фокусировка света на другой
	конец.
Аналог тоже	светодиодов также могут быть аналоговыми, что является преимуществом по сравнению с
	лазеров. Постоянно модулируя аналоговый сигнал на
	волоконно, информация может быть передана по аналоговой машине —
	риер. Большинство людей думают, что волокна предназначены исключительно для цифровых
	передач.

Laser — это сокращение для усиления света путем вынужденного излучения. Без сомнения, лазеры производят лучший вид света для оптической связи. Лазер является предпочтительным методом генерации света для высокоскоростных систем связи и широко используется в сетях дальней связи. Таблица 2-6 суммирует преимущества и рабочие характеристики лазера.

Таблица 2-6

Краткое описание лазера

Характеристики

Характеристика	Описание

Одиночная длина волны	Это связано с материалами, используемыми в производстве
	процесс изготовления лазера.Свет создан в парал-
	и лелей пучков и отправлены по пути передачи.
Лучший контроль	Лазеры можно очень точно модулировать (контролировать).
сверх выхода
Линзы не	Источник света предназначен для одномодового волокна и
требуется	лучше фокусируется в ядре самого стекла.
Более высокая производительность	Лазеры могут производить относительно высокую мощность. У них есть
мощность	— это возможности, в 20 раз превосходящие
	светодиодов.
Больше источника света	Свет создается параллельными лучами, поэтому более сильный свет
	может быть введен в волокно.Целых от 50 до 80 на
	центов созданного света превратят его в волокно. Это
	намного больше, чем со светодиодами.
Тепло	Лазеры нагреваются, поэтому им требуется дополнительное оборудование до
	держать их в прохладе; в противном случае они сгорят.
Постановление	Правила использования и производства лазеров гораздо больше
	жестко контролируется. Спецификации также устанавливают минимум
	расстояний и операций, где разрешены лазеры.
Более высокая стоимость	Стоимость лазеров значительно выше, чем стоимость
	Светодиоды и, следовательно, лазеры не подходят для локализованных
	сетей связи в корпоративной среде.
	Вместо этого они лучше подходят для междугородних сетей.
Цифровая модуляция	Функция включения и выключения является более прямым способом использования
	Волокно в одномодовых и лазерных комбинациях.

Основные волоконно-оптические технологии

Условия волоконно-оптического кабеля

Сами волокна очень маленькие, с внешним диаметром 125 микрон из-за оболочки.Хотя они также очень прочны при растяжении (большая прочность на растяжение, чем у стали), они очень легко ломаются при воздействии бокового давления или любого вида грубого обращения. Поэтому, чтобы использовать оптоволокно в «удобных» коммуникационных средах, оптоволокно должно быть заключено в кабель. В зависимости от местоположения и типа установки, оптоволоконные кабели сильно различаются по своим характеристикам. Они сделаны для удовлетворения конкретной потребности. Цель использования кабеля — защитить волокно от предметов, которые могут повредить его.Некоторые факторы риска создают проблемы для установщиков и операторов оптоволоконных сетей, включая следующие:

Растягивающее напряжение Волокно само по себе очень прочное при растяжении. Стресс вызывает значительное увеличение ослабления света и создает ряд других проблем. Нужно быть осторожным, чтобы не сильно напрягать кабель. Волокна также могут растягиваться, вызывая изменение коэффициентов отражения и преломления и создавая серьезные проблемы.

Изгибы Плотные изгибы в волокне вызывают потерю сигнала, потому что свет выходит через материал оболочки.Обжим кабеля также приводит к потере сигнала, поскольку микроизгибы создают неправильный угол падения, чтобы свет отражался от волокна. При размещении волокон в кабеле радиус изгиба лучше поддерживается благодаря дополнительным материалам внутри кабеля (усиливающие элементы и другие компоненты оболочки).

Физическое повреждение Тип защиты, используемой в кабелях, зависит от рисков. Внутренние условия включают риск повреждения грызунами. Кабели являются источником питания, которому грызуны не могут противостоять.Они будут прожевать внешнюю оболочку (а затем и немного), что приведет к повреждению и потере отражающих материалов (свет будет выходить изнутри волокон). Повреждение грызунов не ограничивается внутренними установками. Суслики, кролики, термиты и огненные муравьи могут есть через кабели.

Экскаватор-экскаватор Этому риску подвержено тяжелое землеройное оборудование, такое как экскаваторы и плуги. Основную опасность для наружных кабелей представляют собой кабелеукладчики. В большинстве стран кабели проложены вдоль полосы пропускания.Подрядчики, используемые всеми крупными телекоммуникационными провайдерами, обрезают кабели, которые они нанимают для установки. Многие кабельные срезы принадлежат тем же подрядчикам, которые изначально их прокладывали.

Повреждение во время монтажа Кабель также должен выдерживать нагрузки при монтаже. У монтажных бригад есть работа, и они делают это. Они мало заботятся о напряжениях, рывках и препятствиях, которые они помещают в кабель. Их работа состоит в том, чтобы установить x количество кабеля в день, и они делают именно это.Следовательно, они сгибают, растягивают и зацепляют / обрезают кабели в процессе их установки.

Вода Вода — худший враг оптоволоконной системы. Гидроизоляция кабеля часто важнее, чем беспокойство о некоторых других рисках. Со временем волокна начинают разрушаться из-за химической реакции между стеклом и водой. Стекло может изменить скорость поглощения, и это может привести к значительной потере мощности сигнала. Изменение состава стекла приводит к его помутнению и изменению преломляющих и отражающих характеристик.По сути, это означает, что вода — большая проблема. Когда отверстия для доступа затопляются, вода может проникать через внешнюю оболочку волоконного кабеля и вызывать эти проблемы. Вода также вызывает микротрещины в стеклянных волокнах, вызывая рассеивание света.

Получение волокна для передачи сигнала

Мы всегда стараемся определить пропускную способность кабеля или системы радиопередачи. Это так, потому что мы все связываем с нашими телекоммуникационными дискуссиями. Мы пытаемся определить пропускную способность оптического сигнала.

Основные волоконно-оптические технологии

■ При передаче света по многомодовому волокну емкость указывается в качестве аналоговой меры полосы пропускания.

■ В одномодовом волокне модулирующий сигнал расширяет спектральную ширину (ширину полосы) несущего сигнала.

В системах мультиплексирования с разделением по длине волны модулирующий сигнал также расширяет спектральную ширину. Определение полосы пропускания не является простым.Прямоугольный сигнал имеет основную частоту, равную половине скорости передачи. Цифровой сигнал 1 Гбит / с имеет базовую частоту 500 МГц, работающую как простая синусоида. Квадратная волна содержит много высокочастотных гармоник в несколько раз больше базовой частоты. Отсюда можно проанализировать типы методов модуляции, используемых в сфере телекоммуникаций.

Лазеры с амплитудной модуляцией (АМ)

традиционно очень трудно модулировать с помощью стандартных методов амплитудной модуляции из-за нелинейного отклика, характерного для лазеров.Основное использование AM — в системах распределения CATV и гибридных оптоволоконных и коаксиальных кабелей (HFC). Аналоговый сигнал готовится так же, как для коаксиального кабеля (CATV). Вместо того, чтобы положить его прямо на кабель, он используется для модуляции лазера. В приемнике сигнал усиливается электронным способом и помещается на участок коаксиального кабеля.

Переключение частоты (FSK) или частотная модуляция (FM)

Трудно модулировать частоту лазера, и это одна из причин того, что оптические системы FM еще не используются в общем.Внедряются некоторые лазеры, которые будут использовать технику FSK. Для этого ширина спектральной линии лазера должна быть значительно уже ширины полосы сигнала. FSK обещает гораздо более высокие скорости передачи данных, чем используемые в настоящее время импульсные системы.

Фазовая манипуляция (PSK) или Фазовая модуляция (PM) Фаза выходного сигнала лазера не может контролироваться напрямую. Следовательно, лазер не будет излучать фазомодулированный свет. Однако сигнал может быть модулирован по фазе путем размещения устройства модуляции на пути света между лазером и волокном.PM имеет преимущества, аналогичные FSK.

Полярная модуляция или переключение полярности с инверсией

(PISK) Лазеры производят линейно поляризованный свет. Техника модуляции может работать путем изменения полярности света. К сожалению, текущее волокно изменяет поляризацию света во время транзита. Следовательно, это может привести к конфликту, приводящему к инверсии передаваемого импульса. Это еще не доступно в продаже.

Направленное волокно передачи обычно является односторонней системой передачи.Два волокна используются для двусторонней передачи. Размер одного волокна и количество волокон, которые могут быть упакованы в кабель, делают этот привлекательный и преобладающий режим работы. Однако одно волокно может нести свет в обоих направлениях одновременно. Устройства, которые делают это сегодня, используют разные длины волн в разных направлениях.

Многие новые технологии появляются так же быстро, как и существующие. Рынок сегодня созрел для инноваций в использовании оптоволоконных сетей и извлекает выгоду из огромного количества доступной полосы пропускания.

Современные оптоволоконные системы выдают один бит на импульс. Однако в будущем исследователи, вероятно, получат 2, 3 или даже 5 бит на импульс. Это, конечно, расширит полосу пропускания волокна на порядки. С одним битом на импульс теоретическая пропускная способность (пропускная способность в битах в секунду) составляет приблизительно 3 1013 бит / с (30 Тбит / с). Даже если не будет сделано никаких улучшений в существующей технологии, мы можем получить увеличение в 10 000 раз, используя одно волокно, по сравнению с тем, что мы получаем сегодня.

Вот где действие принимает промышленность. Промышленность стремится к следующим целям:

■ Чтобы найти способ увеличить методы модуляции для получения 4, 5 или 6 бит на герц

■ Для достижения большего количества длин волн на одном волокне

■ Для оптического переключения света вместо того, чтобы преобразовывать его обратно в электрический сигнал, а затем снова в фотонную

■ Для увеличения расстояний между повторителями, чтобы оптоволокно было дешевле развертывать в сетях дальней связи

Когда-то давно стандарты в Северной Америке были установлены Bell System, в частности AT & T. В качестве основного поставщика сетевых услуг AT & T устанавливает правила работы сети. В 1958 году дизайнеры AT & T разработали Североамериканскую цифровую иерархию как средство обеспечения высокоскоростной цифровой связи. Это работало по всей сети, потому что в то время существовал только один поставщик. Поскольку конкуренции не было, AT & T нужно было только удовлетворять себя работой сети.Хотя Североамериканская цифровая иерархия работала, также существовало много ограничений, которые ограничивали общую работу сети. Одной из таких проблем была асинхронная природа многих систем передачи. Промышленность нуждалась в некоторых критических изменениях в сети, чтобы приспособиться к росту и конкуренции. Более того, другие изменения были в стадии реализации. В конце 1960-х годов конкуренция начала появляться в сети междугородной связи. Этот конкурс начал приносить дополнительные ограничения внутри сети на поверхность.

До недавнего времени передача сигналов состояла из голосовой связи, коммутируемой передачи данных и выделенных линий. Все эти вариации зависели от голосовой концепции аналоговой связи. Однако современные сети должны выходить за рамки простого стандарта голосовых сетей и поддерживать множество различных типов сигналов. Эти требования требовали разработки новых стандартов, которые повсюду использовали возможности синхронной передачи. Услуги также требовали открытости, в том числе

■ Поддержка мультивендоров

■ Совместимость с несколькими поставщиками

■ Простота добавления новых услуг при разработке

■ Улучшения в эксплуатации, администрировании, обслуживании и обеспечении

■ Возможности Midspan для встреч

В то время эти потребности не удовлетворялись, потому что ни один из конкурентов не разделял сервисы и магистральные сети, кроме Bell.Изменения появились, когда появление конкуренции изменило способ работы сети. Эти требования привели к разработке стандарта синхронной оптической сети (SONET) в 1984 году и ратификации в 1988 году. SONET — это стандарт, разработанный

Типы оптических волокон. Физическая структура оптических волокон

Как уже упоминалось в статье о структуре оптических волокон, свойства передачи данных через оптоволокно зависят от сердечника. Следовательно, исходя из различий в структуре сердечника, существует три основных типа оптических волокон.

Одномодовое оптическое волокно
Многомодовое оптическое волокно со ступенчатым индексом
Многомодовое оптическое волокно с градуированным индексом
Микроструктурированные оптические волокна — это новый тип оптических волокон, которые отличаются от трех вышеупомянутых в нескольких областях.Основным отличием является способ управления светом в одном / многомодовых волокнах и микроструктурированных оптических волокнах.

Почему вы должны знать обо всех этих различных типах оптических волокон?

Использование различных типов оптических волокон для связи связано с практичностью. Инженеры связи или сетевые специалисты должны хорошо знать их основы, прежде чем разрабатывать сеть из оптических волокон, чтобы они могли быстро принимать решения.Перечисленные выше различные типы оптических волокон имеют различную степень стоимости, функциональности, обратной связи, типов оконечных устройств, таких как приемопередатчики, и навыков, необходимых для работы с ними. Знание о них поможет вам сделать разумный компромисс на основе ваших требований. Не пропустите этот бесплатный курс по волоконно-оптической связи.

Одномодовый, многорежимный. Что такое теория мод?

Мы намерены передавать данные с использованием света. Следовательно, мы используем оптические волокна, которые являются специальными кабелями, которые могут направлять световой луч.По сути, это делает их волноводами, потому что свет — это волна.

Чтобы понять поведение электромагнитных волн в волноводах, мы используем теорию, известную как теория мод. Теория мод (это немного упрощение) по существу классифицирует электромагнитные волны на основе длин волн в различные моды . Вы можете подробно узнать о Теории Моды света здесь.

Одномодовое оптическое волокно

(Источник)

Как следует из названия, этот тип оптического волокна пропускает только одну моду света.Иными словами, он может нести только одну длину волны света по всей своей длине.
Эта длина волны обычно составляет 1310 нм или 1550 нм.
Можно подумать, что это ограничивает возможности передачи большего количества данных. Но одномодовый тип оптических волокон намного лучше, чем многомодовые, поскольку они имеют большую полосу пропускания и меньше потерь. Так что скорость не имеет себе равных.
Интересно, что одномодовые волокна появились после многомодовых волокон.Они более поздние, чем многомодовые кабели.
Эти кабели могут нести физически только один режим, имея крошечное ядро. То есть диаметр сердечника по существу того же порядка, что и длина волны света, проходящего через него.
В качестве источника света используются только лазеры. Следует отметить, что свет, используемый в одномодовых волокнах, не находится в видимом спектре.
Поскольку свет распространяется в прямом направлении, потери меньше, и его можно использовать в приложениях, требующих подключения на большие расстояния.
Отличительным недостатком одномодового волокна является то, что его трудно соединить.

Многомодовое оптическое волокно

Как следует из названия, эти типы оптических волокон позволяют множеству мод света проходить вдоль их оси.
Чтобы объяснить физически, они могут сделать это, имея более толстый диаметр сердечника.
Длины волн световых волн в многомодовых волокнах находятся в видимом спектре в диапазоне от 850 до 1300 нм.
Отражение волн внутри многомодового волокна происходит под разными углами для каждой моды. Следовательно, на основе этих углов число отражений может варьироваться.
У нас может быть режим, в котором свет проходит, совсем не ударяя о ядро.
У нас может быть немного более высокий режим, который будет путешествовать с соответствующими внутренними отражениями.
Так как основа оптического волокна, связь представляет собой полное внутреннее отражение, все моды с углами падения, которые не вызывают полное внутреннее отражение, поглощаются оболочкой.В результате создаются убытки.
У нас могут быть моды более высокого порядка, волны, которые сильно поперечны оси волновода, могут отражаться много раз. Фактически, из-за увеличения отражений под необычными углами моды высшего порядка могут полностью потеряться внутри кабеля.
Моды низшего порядка являются умеренно поперечными или даже совершенно прямыми и, следовательно, лучше в сравнении.

Существует два типа многомодовых оптических волокон:

и
с градиентным индексом.

Ступенчатый индекс многомодового волокна

Показатель преломления сердечника многомодового кабеля одинаков по всему кабелю.

Градуированный индекс многомодовое волокно

Показатель преломления сердечника изменяется радиально от центра сердечника к его поверхности.

Как это имеет значение?

Если вы посмотрите на рисунок многорежимных волокон со ступенчатым и градуированным индексом, показанный выше, вы заметите, что волны в волокне со ступенчатым индексом приходят в одну и ту же точку в разное время.Это потому, что несколько мод имеют разные скорости. В результате выходы не синхронизированы, и это уменьшает пропускную способность. Это называется интермодальной дисперсией / искажением.

Однако эту проблему можно решить, используя волокна с градиентным индексом. Поскольку показатель преломления изменяется радиально, моды более высокого порядка изгибаются в направлении мод более низкого порядка, и в результате они синхронизируются во времени.

Микроструктурированные оптические волокна

Это новые типы оптоволоконных кабелей.У них совершенно другая концепция использования света для общения. В упомянутых выше типах оптических волокон свет распространяется благодаря полному внутреннему отражению и показателям преломления сердечника и оболочки. В микроструктурированных оптических волокнах физическая структура волновода используется на наноуровне для управления светом. Различные типы микроструктурированных оптических волокон

фотонных кристаллов
Волокна с воздушной или двойной оболочкой
френелевских волокон

Основные виды оптоволоконных кабелей

Одномодовые и многомодовые оптоволокна

Одномодовые оптоволокна

Многомодовые оптоволокна

Виды оптоволокна по материалу сердцевины

Кварцевые оптоволокна

Полимерные оптоволокна

Конструкция оптоволоконных кабелей

Кабели с плотным буфером

Кабели со свободным буфером

Виды оптоволокна по назначению

Внутренние оптические кабели

Наружные оптические кабели

Классификация по способу прокладки

Подвесные оптические кабели

Подземные оптические кабели

Подводные оптические кабели

Как выбрать оптоволоконный кабель

Описание и конструкция

Оптические волокна. Классификация. / Хабр

Классификация

Конструкция оптического волокна

Профиль показателя преломления

Области применения оптических волокон

Оптоволоконные кабели, виды и характеристики

Оптоволокно: понятие, виды, назначение

Появление и развитие оптоволокна

Материалы для оптоволокна

Структура оптического кабеля

Виды кабельной продукции на основе волоконной оптики

Область применения

Преимущества оптоволоконного Интернета

Оптоволокно. Виды оптического кабеля.

Какие виды оптоволоконного кабеля чаще всего применяют в Украине?

Оптический кабель для подвеса.

Кабель для подвеса на опорах высоковольтных ЛЭП.

Подземный кабель для укладки в кабельную канализацию.

Подземный оптический кабель для укладки непосредственно в грунт.

В следующий раз:

Еще по этой теме:

Оптическое волокно – строительство

Задачи

Преимущества, виды и типы оптического волокна

Типы проводов с оптическими волокнами в линиях электропередач

Использование волоконно-оптических кабелей в линиях электропередач

Кабельные аксессуары

Специальное применение оптических волокон

Классификация

Устройство

Кабель для внутреннего монтажа

Кабель без брони для кабельных каналов

Кабель с броней для кабельных каналов

Кабель для укладки в грунт

Подвесной оптоволоконный кабель без брони

Сердечники подвесных кабелей по их типу делят на:

Оптоволоконный кабель с тросом

Оптоволоконный кабель для укладки под водой

Некоторые виды подводного оптоволокна по исполнению брони с:

Сварка оптоволокна

Краткий техпроцесс сварки оптоволокна:

Достоинства оптоволоконного кабеля

Похожие темы:

Fructans

Beta-Glucan

Глюкоманнан

Натуральные волокна

1 Растительные волокна

2 Животные волокна (также называемые белковыми волокнами)

3 Минеральные волокна

Искусственные волокна

4 Неорганические волокна

Металлические волокна

Стекловолокно

Искусственный каучук

Районные волокна

6 Полусинтетические волокна

Ацетатные волокна

Полиэфирные волокна

типов волокон

Почему вы должны знать обо всех этих различных типах оптических волокон?