Optische vezel is de cilinder-vormige golfgeleider die wordt gebruikt in verschillende toepassingen, zoals communicatie, entertainment, bouw, decoratie, geneeskunde, gezondheidszorg, onderzoek, ontwikkeling, enz.
De materialen die doorgaans worden gebruikt om optische vezels te construeren, zijn onder meer silica, glas en plastic. Optische vezels zijn iets dikker en iets dikker dan de diameter van menselijk haar.
Het kan grofweg worden onderverdeeld in drie basistypen, gebaseerd op het type materiaal dat wordt gebruikt, de brekingsindex van de kern en de bekleding, en de wijze van voortplanting van licht. Enkele van de meest voorkomende typen optische vezels zijn onder meer stap-index optische vezels, graded-index optische vezels, plastic optische vezels, optische glasvezels, silicium optische vezels, single- optische vezels en multimode optische vezels.
Optische vezels zijn voordelig omdat ze flexibel, lichtgewicht, slank en niet-ontvlambaar zijn. Bovendien zijn er in de praktijk bepaalde beperkingen bij het gebruik van optische vezels voor verschillende toepassingen, omdat optische vezels niet zo sterk zijn als traditionele draden, zeer gevoelig zijn voor deuken en gemakkelijk kunnen breken als ze te veel worden gebogen. Bovendien zijn de productie- en installatiekosten van glasvezelkabels veel hoger dan die van koper- of aluminiumkabels. Glasvezelkabels zijn erg kwetsbaar. Ze vereisen een hoog niveau van onderhoud en verzorging.
Verschillende toepassingen in het dagelijks leven zijn voor hun basiswerking afhankelijk van optische vezels.
| Sollicitatie | Typisch gebruiksscenario | Belangrijkste voordelen |
|---|---|---|
| Communicatiesystemen | Gegevensoverdracht over lange en korte- afstanden, spraak, video | Hoge bandbreedte, veilig, weinig interferentie |
| Medische apparatuur | Endoscopen, otoscopen, diagnostische hulpmiddelen | Minimaal invasief, flexibel, veilig |
| Internet | Hoge-snelle breedbandverbindingen | Snel, betrouwbaar, grote datacapaciteit |
| Automobielindustrie | Verlichting, veiligheidssensoren, in-autocommunicatie | Lichtgewicht, laag vermogen, snelle respons |
| Militair | Luchtvaartelektronica, missiecontrole, veilige gegevensoverdracht | Gecodeerd, interferentie-bestendig |
| Ruimtetoepassingen | Satellietverbindingen, teledetectie, lasersystemen | Hoge bandbreedte, lichtgewicht, betrouwbaar |
| Kabeltelevisie | Signaalverdeling naar meerdere huishoudens | Brede dekking, kosten-effectief |
1. Communicatiesystemen
Het glasvezelcommunicatiesysteem omvat de overdracht van informatie van de bron naar de bestemming in de vorm van pulsen van infraroodlichtsignalen.
Deze communicatiemethode is geschikt voor communicatie over lange- en korte- afstanden, waardoor gebruikers verschillende signalen kunnen uitwisselen, waaronder spraak-, video-, data- en telemetriesignalen. Elementen van een glasvezelcommunicatiesysteem omvatten zendercircuits, lichtbronnen, fotodetectoren en ontvangercircuits.
Licht{0}}emitterende diodes of LASERlicht zijn voorkeursbronnen voor het verzenden van signalen in optische vezelcommunicatie. Daarentegen zijn PN-junctiediodes en lawinediodes de geprefereerde fotodetectoren voor ontvangst- en detectiedoeleinden.
Het optische vezelcommunicatiesysteem heeft over het algemeen de voorkeur boven andere communicatiemodi, omdat het betrouwbaar blijkt te zijn en de minimale kans biedt dat het ingangssignaal wordt beïnvloed door elektromagnetische interferentie. Bovendien heeft het op optische vezels-gebaseerde communicatiesysteem een aanzienlijk grote bandbreedte, minder kans op signaalverslechtering, biedt het een hoge gegevensbeveiliging, is het relatief kosten-effectief en verbruikt het minder stroom.
2. Medische apparatuur
Optische vezels worden veel gebruikt in verschillende medische apparatuur en onderzoekslaboratoriummachines. De endoscoop, otoscoop, oftalmoscoop, enz. zijn bijvoorbeeld enkele diagnostische medische gadgets die voor hun algemene werking afhankelijk zijn van optische vezels.
Optische vezels hebben gewoonlijk de voorkeur voor medische diagnostische en behandelingstoepassingen omdat ze geen of minimale bijwerkingen en schadelijke gevolgen bieden, flexibel zijn, een aanzienlijk kleiner oppervlak hebben en geen giftige straling uitstralen. Naast diagnostische en behandelingstoepassingen kunnen optische vezels ook worden gebruikt voor onderzoekstoepassingen in de microbiologie en biomedische sector.
3. Internet
Internet is een van de prominente voorbeelden van toepassingen in de praktijk-die gebruik maken van optische vezels. Optische vezels kunnen in relatief minder tijd een grote hoeveelheid gegevens van de ene plaats naar de andere verzenden.
De hoge datatransmissiesnelheid, de flexibiliteit, het lichte karakter en de mogelijkheid om gemakkelijk bulkdata te vervoeren, maken optische vezels geschikt voor internetkabels in plaats van traditionele koperdraden.
4. Auto-industrie
De auto-industrie gebruikt optische vezels om het interieur van voertuigen te verlichten. Dit komt omdat optische vezels niet veel ruimte innemen, helder licht uitstralen, flexibel kunnen worden ingezet in de mechanische structuur van de auto, zuinig zijn, niet veel stroom verbruiken, minimale kans hebben op signaalverslechtering en lekkage, een aanzienlijk langere levensduur hebben en geen frequent onderhoud vereisen.
Naast toepassingen voor binnenverlichting kan de auto-industrie ook optische vezels gebruiken in de buitenlampen van een voertuig. Ook kunnen optische vezels in een systeem worden gebruikt voor communicatiedoeleinden. In geval van een ongeval kan het netwerk van optische vezels bijvoorbeeld worden gebruikt om het door de botsingsdetector of sensor gegenereerde signaal naar de interne circuits van het voertuig te verzenden en zo het tractiecontrole- en airbagsysteem snel te activeren.
Het gebruik van optische vezels voor communicatie tussen verschillende delen van een voertuig is voordelig omdat het optische signaal zich met de snelheid van het licht voortbeweegt, waardoor de responstijd van de besturingssystemen wordt verbeterd.
5. Telefoon
De lokale telefonische connectiviteit binnen het gebouw, de stad of het land en de mondiale telefonische connectiviteit tussen gebruikers in verschillende landen zijn doorgaans afhankelijk van het primaire werkingsprincipe van optische vezels.
De optische vezelkabels worden gebundeld voor cellulaire communicatie en ondergronds of onder het zeeoppervlak gelegd. Dit verhoogt de veiligheid van het signaal, omdat de stromende gegevens minder gevoelig zijn voor elektromagnetische interferentie die wordt geïntroduceerd door andere elektromagnetische golven in de omgeving.
Dankzij de op glasvezel-gebaseerde telefoonverbinding kunnen gebruikers binnen een fractie van een seconde verbinding maken terwijl het optische signaal met de snelheid van het licht stroomt. Bovendien elimineert dit communicatiesysteem lead- en lag-problemen, waardoor beide partijen een duidelijk gesprek kunnen voeren met weinig of geen vervorming.
Het nadeel van het gebruik van optische vezels voor telefonische communicatie is dat de kabels gevoelig zijn voor microbuigingen als gevolg van de vervormingen die onder de grond aanwezig zijn en de kwaliteit of inhoud van het signaal kunnen belemmeren.
6. Inspectieapparatuur
Glasvezel is van groot nut voor inspectie- en onderhoudsmonteurs. Dat komt omdat glasvezelkabels flexibel zijn en kunnen worden gebruikt om moeilijk- bereikbare- plaatsen te inspecteren. Het ontwerp van inspectieapparatuur varieert afhankelijk van het type gebied waarin deze wordt geïmplementeerd. Een van de populairste inspectieapparaten op basis van glasvezel-optisch- maakt bijvoorbeeld gebruik van een kleine camera die is gemonteerd op een lange, flexibele- glasvezelbuis van silica, plastic of glas.
Een reeks camera's en buizen worden in het gebied geplaatst om het inspectieproces te starten. Videocamera's hebben de neiging visuele informatie vast te leggen en deze door te geven aan glasvezelkabels. De technicus of ingenieur verkrijgt vervolgens de informatie op het weergaveapparaat.
De voordelen van het gebruik van glasvezel voor inspectie zijn onder meer grotere flexibiliteit, beter gezichtsveld, minimaal signaalverlies of -schade, snellere informatieoverdracht en meer.
7. Militaire toepassingen
Gegevens die met behulp van glasvezel worden verzonden, zijn zeer veilig en alleen geauthenticeerde gebruikers hebben er toegang toe. Omdat de belangrijkste focus van militaire toepassingen ligt op gegevensbeveiliging en privacy, kan deze unieke eigenschap van glasvezel in veel militaire toepassingen worden benut.
Alle drie de militaire toepassingen, namelijk leger, marine en ruimtevaart, gebruiken optische vezels om een gedeeld kanaal tussen de stations tot stand te brengen om informatie uit te wisselen en gegevens te analyseren. Enkele prominente toepassingen van optische vezels in het leger zijn onder meer luchtvaartelektronica en missiecontrolesystemen, snelle -uitwisseling van missiegegevens, vluchtplanning, sensorgegevensfusie, controle van de werking van wapensystemen, enz.
8. Ruimtetoepassingen
Sommige ruimtetoepassingen, zoals satellietcommunicatie, teledetectie, krachtige lasersystemen, multispectrale en hyperspectrale beeldvorming, optische datacommunicatie, lidar, atmosferische monitoring en analyse, enz., zijn voor hun werking afhankelijk van optische vezels.
Dit komt doordat glasvezel het risico op interferentie minimaliseert, maximale bandbreedte mogelijk maakt en het systeem kosten-effectief, flexibel, eenvoudig en lichtgewicht maakt.
9. Kabeltelevisie
Kabel-tv maakt gebruik van een netwerk van glasvezelkabels om een kabel-tv-signaal van een bron naar meerdere bestemmingen te transporteren. De hoge bandbreedte en transmissiesnelheid van glasvezelkabels worden vaak gebruikt in kabeltelevisietoepassingen.
Bovendien is het voordelig om optische vezels te gebruiken in plaats van traditionele koperdraden, omdat deze relatief goedkoper te vervaardigen, te implementeren en te onderhouden zijn.
Veelgestelde vragen
1. Wat zijn de meest voorkomende toepassingen van glasvezel?
Communicatie, internet, geneeskunde, auto's, telefoon, inspectieapparatuur, leger, ruimtevaart en kabel-tv.
2. Waarom is glasvezel beter dan koperkabels voor communicatie?
Het biedt een hogere bandbreedte, hogere snelheid, minder signaalverlies en immuniteit tegen elektromagnetische interferentie.
3. Hoe worden optische vezels gebruikt in de medische wereld?
In endoscopen, otoscopen en chirurgische lasers voor diagnostiek en behandelingen vanwege flexibiliteit en veiligheid.
4. Welke rol speelt glasvezeltechnologie in de auto-industrie?
Gebruikt voor verlichting, infotainmentsystemen, botsingssensoren en snelle signaaloverdracht tussen voertuigsystemen.
5. Hoe wordt glasvezel toegepast in militaire systemen?
Voor veilige communicatie, luchtvaartelektronica, missiecontrole, sensorfusie en wapensysteemoperaties.
6. Waarom is glasvezelkabel belangrijk voor internetconnectiviteit?
Het verzendt snel grote hoeveelheden gegevens, met een lage latentie en minimale signaalverslechtering.
7. Welke voordelen biedt glasvezel voor ruimtetoepassingen?
Lichtgewicht, hoge-bandbreedte en interferentie-vrije prestaties voor satellieten, detectie- en lasersystemen.
8. Is glasvezel kosteneffectief-in vergelijking met traditionele kabels?
Hoewel de installatiekosten hoger zijn, verlagen -langetermijnvoordelen zoals duurzaamheid, bandbreedte en efficiëntie de totale kosten.
