Optické vlákno

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Svazek optických vláken
Svazek optických vláken

Optické vlákno je tenké průhledné vlákno vyrobené z křemíku nebo z plastu používané především v telekomunikacích pro vysokorychlostní přenosy.

Obsah

[editovat] Princip

Optické vlákno je dielektrický vlnovod, ve kterém se šíří elektromagnetické vlny (zpravidla světlo či infračervené záření) ve směru osy s využitím principu absolutního odrazu na rozhraní dvou prostředí s rozdílným indexem lomu. Vnitřní část vlákna se nazývá jádro, okolo jádra je plášť a primární ochrana. U optických vláken používaných v telekomunikacích se udává průměr jádra a pláště v mikrometrech a používají se mnohavidová vlákna (MM) o průměrech 50/125 μm (standardizováno ITU-T podle G.651) nebo 62,5/125 μm (používá se především v USA) a jednovidová vlákna o průměru 8,5/125 μm.


[editovat] Útlum optických vláken

Hodnota útlumu u křemíkových vláken se řádově pohybuje v desetinách decibelu na kilometr. Plastová vlákna mají útlum přibližně 50-100 dB/km.

Útlum křemíkových vláken je složen z:

  • materiálová absorpce - založena na interakci fotonu s atomární strukturou, při které vzniká teplo
    • vlastní - v Si02
      • ultrafialová - klesá s rostoucí vlnovou délkou
      • infračervená - roste se zvětšující se vlnovou délkou, omezuje použití optických vláken pro vlnové délky nad 1700 nm
    • nevlastní - na atomech příměsí
  • materiálový rozptyl
    • lineární - rozptýlené světlo má stejnou vlnovou délku
      • Rayleigh - rozptyl vzniká na mikrozměnách ve vlákně menších než vlnová délka; nepřímo úměrný 4. mocnině vlnové délky; nelze odstranit, ale umožňuje konstrukci zesilovačů [1]
      • Mie - způsoben změnami srovnatelnými s vlnovou délkou
    • nelineární - vzniká při velké intenzitě, rozptýlené světlo má odlišnou vlnovou délku
      • Brillouin - interakce elektromagnetické vlny se změnami indexu lomu materiálu způsobenými akustickým vlněním
      • Raman - posun energie z nižší na vyšší vlnovou délku
  • ztráta ohybem
    • mikro - deformace pláště v řádu milimetru
    • makro - projevují se především útlumem na vyšších vlnových délkách

[editovat] Okna

Útlumová charakteristika křemíkových optických vláken vykazuje několik vrcholů a mezi nimi jsou úseky s nižším útlumem, kterým se říká okna. Podle ITU-T jsou definována tato okna:

  • O (Original) pro 1260-1310 nm
  • E (Extended) 1360-1460 nm
  • S (Short wavelength) 1460-1530 nm
  • C (Conventional) 1530-1565 nm
  • L (Long wavelength) 1565-1625 nm
  • U nad 1625 nm

[editovat] Výhody

Z hlediska použití pro účely přenosu signálu mají optická vlákna následující výhody oproti metalickým vodičům:

  • velká šířka pásma
  • nízký útlum
  • odolnost proti elektromagnetické interferenci
  • bezpečnost přenosu (signál nelze jednoduše vyvázat)
  • vyrábí se z křemíku, který je dostupný téměř všude


[editovat] Externí odkazy