Wat zijn de componenten van optische vezels
Wat zijn de componenten van optische vezels? Een typische optische vezel bestaat uit drie hoofdcomponenten: de kern, die het licht draagt; de bekleding, die de kern omringt met een lagere brekingsindex en het licht bevat; en de coating, die de kwetsbare vezel binnenin beschermt.
Kern
De kern , die het licht draagt, is het kleinste deel van de optische vezel. De kern van optische vezels is meestal gemaakt van glas, hoewel sommige van plastic zijn gemaakt. Het glas dat in de kern wordt gebruikt, is uiterst zuiver siliciumdioxide (SiO2), een materiaal dat zo helder is dat je er 5 mijl doorheen kunt kijken alsof je door een raam van een huishouden kijkt.
Bij het vervaardigingsproces worden doteermiddelen zoals germanium, fosforpentoxide of alumina gebruikt om de brekingsindex onder gecontroleerde omstandigheden te verhogen.
Glasvezelkernen worden vervaardigd in verschillende diameters voor verschillende toepassingen. Typische glaskernen variëren van zo klein als 3.7um tot 200um. Kerngrootten die veel worden gebruikt in telecommunicatie zijn 9um, 50um en 62.5um. Plastic optische vezelkernen kunnen veel groter zijn dan glas. Een populaire plastic kernmaat is 980um.
bekleding
De bekleding omringt de kern en verschaft de lagere brekingsindex om de optische vezel te laten werken. Wanneer glasbekleding wordt gebruikt, worden de bekleding en de kern samen vervaardigd uit hetzelfde materiaal op siliciumdioxidebasis in een permanent gefuseerde toestand. Het fabricageproces voegt verschillende hoeveelheden doteerstoffen toe aan de kern en de bekleding om een verschil in brekingsindexen tussen hen van ongeveer 1% te behouden.
Een typische kern kan een brekingsindex van 1,49 bij 1300 nm hebben, terwijl de bekleding een brekingsindex van 1,47 kan hebben. Deze nummers zijn echter afhankelijk van de golflengte. De kern van dezelfde vezel heeft een verschillende brekingsindex bij een andere golflengte.
Net als de kern wordt de bekleding vervaardigd in standaard diameters. De twee meest gebruikte diameters zijn 125um en 140um. De 125um-bekleding ondersteunt doorgaans kerngroottes van 9um, 50um, 62.5um en 85um. De 140um-bekleding heeft typisch een 100um-kern.
bekleding
De coating is de beschermende laag van de optische vezel. De coating absorbeert schokken, krassen, schaafwonden en zelfs vocht dat de bekleding kan beschadigen. Zonder de coating is de optische vezel erg fragiel. Een enkele microscopisch kleine inkeping in de bekleding kan ertoe leiden dat de optische vezel breekt wanneer deze wordt verbogen. Coating is essentieel voor volledig glasvezels en ze worden niet zonder deze verkocht.
De coating is uitsluitend beschermend. Het draagt op geen enkele wijze bij aan het licht-dragende vermogen van de optische vezel. De buitendiameter van de coating is typisch 250um of 500um. Over het algemeen is de coating kleurloos. In sommige toepassingen is de coating echter gekleurd, zodat afzonderlijke optische vezels in een groep optische vezels kunnen worden geïdentificeerd.
De coating gevonden op een optische vezel wordt geselecteerd voor een specifiek type prestatie of omgeving. Een van de meest voorkomende soorten coatings is acrylaat. Deze coating wordt meestal toegepast in twee lagen. De primaire coating wordt rechtstreeks op de bekleding aangebracht. Deze coating is zacht en biedt een kussen voor de optische vezel wanneer deze is gebogen. De secundaire coating is harder dan de primaire coating en biedt een hard buitenoppervlak. Acrylaat is echter beperkt in temperatuurprestaties. Typische acrylaten kunnen presteren bij temperaturen tot 125 ° C.
Siliconen, koolstof en polyimide zijn coatings die kunnen worden aangetroffen op optische vezels die worden gebruikt in veeleisende omgevingen zoals die verband houden met luchtvaartelektronica, ruimtevaart en ruimte. Ze kunnen ook worden gebruikt op optische vezels die zijn ontworpen voor mijnbouw of olie- en gasboringen.
normen
Hoewel veel combinaties van kern- en bekledingsafmetingen mogelijk zijn, zijn er normen nodig om ervoor te zorgen dat connectoren en apparatuur op de juiste manier kunnen worden aangepast. Dit is met name van belang bij componenten die zo klein zijn als die in glasvezel worden gebruikt, waarbij zelfs kleine uitlijnfouten het hele systeem onbruikbaar kunnen maken.
Twee organisaties publiceren normen die de prestaties bepalen van optische vezels die worden gebruikt in de telecommunicatie-industrie; zij zijn de Telecommunications Industry Association (TIA) en de International Telecommunications Union (ITU). Hoewel TIA en ITU veel standaarden publiceren op het gebied van optische vezels, zijn dit de belangrijkste standaarden die u bekend moet hebben met ANSI / TIA-568-C.3, ITU-TG.653, ITU-TG.655 en ITU-T G.657.
De ANSI / TIA-568-C.3-norm is van toepassing op optische glasvezelbekabelingcomponenten. De ITU-standaarden zijn van toepassing op glasvezelkabel met enkele modus. De volgende zijn hun beschrijvingen:
> ITU-TG.652: Kenmerken van een optische vezel en kabel met enkele modus
> ITU-T G.655: Kenmerken van een dispersieverschoven single-mode optische vezel en kabel
> ITU-T G.657: Kenmerken van een niet-nul dispersieverschoven single-mode optische vezel en kabel
Deze standaarden bevatten belangrijke informatie die de prestaties van de optische vezel, glasvezelnetwerkkabel en componenten zoals optische connectoren en splitsingen definieert.
materialen
Optische vezels worden meestal gemaakt met een glazen kern en een glazen bekleding, maar andere materialen kunnen worden gebruikt als de prestaties van de vezel moeten worden afgewogen tegen de kosten van het installeren van de vezel, het aanbrengen van connectoren en ervoor zorgen dat deze goed wordt beschermd tegen beschadiging. In veel gevallen moeten vezels slechts een korte afstand hebben en de voordelen van hoogwaardige glasvezels worden minder belangrijk dan alleen maar geld besparen. Er zijn ook omstandigheden waarin de vezels worden blootgesteld aan zware omstandigheden, zoals trillingen, extreme temperaturen, herhaald gebruik of constante bewegingen. Verschillende vezelclassificaties zijn geëvolueerd om te voldoen aan verschillende omstandigheden, kostenfactoren en prestatie-eisen.
De belangrijkste vezelclassificaties op materiaal zijn :
Glasvezels : deze hebben een glazen kern en een glazen mantel. Ze worden gebruikt wanneer hoge gegevenssnelheden, lange uitzendafstanden of een combinatie van beide vereist zijn. Glasvezels zijn de meest breekbare van de verschillende soorten die beschikbaar zijn, en daarom moeten ze worden geïnstalleerd in omgevingen waar ze niet aan veel misbruik worden blootgesteld, of ze moeten worden beschermd door speciale kabels of behuizingen om ervoor te zorgen dat ze zijn niet beschadigd.
Glasvezels worden vaak aangetroffen in langeafstandsgegevens en interworking- en interoffice-netwerktoepassingen.
Plastic clad silica (PCS) : deze vezels hebben een glazen kern en een kunststof bekleding. De kern is groter dan volledig glasvezel; typisch 200 μm met een bekledingsdikte van 50 μm. Net als een glasvezelglasvezel, wordt de kunststof coating van een PCS optische vezel meestal gebruikt met een thermo-plastische buffer die de kunststofbekleding omringt. Een typische PCS-vezelspecificatie zou 200/300 μm zijn. De kunststofbekleding dient ook als een beschermende laag voor de glaskern, zodat de coating die normaal wordt aangetroffen op volledig glasvezel niet is opgenomen op PCS-vezels. PCS-vezels worden meestal gebruikt voor industriële detectietoepassingen en medische / tandheelkundige toepassingen.
Hard-clad silica (HCS) : deze vezels zijn vergelijkbaar met PCS-vezels, maar ze hebben een glazen kern met een bekleding van een hard polymeer of ander materiaal, meestal sterker dan andere bekledingsmaterialen. Hard-clad silicavezel wordt vaak gebruikt op locaties waar robuustheid een eerste overweging is, zoals productie, fabrieksautomatisering en andere gebieden waar schok en trillingen standaardglasvezels onbetrouwbaar zouden maken. HCS optische vezels zijn meestal veel groter dan optische glasvezels. Een zeer populaire maat is 200 / 230μm.
Kunststofvezel : deze vezels hebben een kunststof kern en een kunststof bekleding. Ze zijn geselecteerd op basis van hun lage kosten, robuustheid en gebruiksgemak, en zijn geïnstalleerd waar hoge bandbreedte en lange transmissieafstanden niet vereist zijn. Hoewel kunststofvezels niet geschikt zijn voor transmissies over grote afstanden met hoge prestaties, kunnen ze toch signalen met bruikbare gegevenssnelheden over afstanden van minder dan 100 m overbrengen. Een zeer populaire maat is 980 / 1000μm. Kunststofvezel is meestal ontworpen voor zichtbare golflengten in het bereik van 650 nm. Enkele typische locaties voor kunststofvezels omvatten home-entertainmentsystemen, automobiel- en fabricagecontrolesystemen. Ze kunnen ook worden gebruikt in koppelingen tussen computers en randapparatuur en in medische apparatuur.
De voordelen van kunststof optische vezel met grote kern
Het is gemakkelijk om enthousiast te worden over de hoge bandbreedte en lange afstandstransmissie mogelijkheden van glas optische vezel. Het overtreft duidelijk elk ander medium. Veel toepassingen vereisen echter geen grote bandbreedte over grote afstanden. Er zijn veel toepassingen voor glasvezel in uw huis. Mogelijk hebt u al een thuisentertainmentsysteem dat gebruikmaakt van optische glasvezels, of misschien bezit u een auto die plastic optische vezels gebruikt om audioapparaten of een dvd-wisselaar aan te sluiten. Geen van deze toepassingen vereist grote bandbreedte over grote afstanden. Deze toepassingen zijn ideaal voor optische vezels met een grote kern. Plastic optische vezels zijn meestal ontworpen om te werken met een zichtbare golflengte rond het 650 nm bereik. In staat zijn om het licht te zien terwijl het de optische vezel verlaat heeft een significant voordeel; geen dure testapparatuur vereist. Een vermogensmeter is nodig om het licht te meten dat uit een optische glasvezel in het infraroodbereik komt. Energiemeters kunnen meer kosten dan uw home entertainment-systeem.
De grote kern van de optische kunststofvezel heeft nog een voordeel ten opzichte van kleine glasvezels: het is gemakkelijk uit te lijnen met een andere vezel of een lichtbron of detector. Stel je voor dat je twee menselijke haren op één lijn brengt, zodat de uiteinden elkaar raken en perfect gecentreerd zijn. Stel je nu voor hetzelfde te doen met twee ongekookte spaghettinoedels.
