Quali sono i componenti della fibra ottica
Quali sono i componenti della fibra ottica? Una fibra ottica tipica comprende tre componenti principali: il nucleo, che trasporta la luce; il rivestimento, che circonda il nucleo con un indice di rifrazione inferiore e contiene la luce; e il rivestimento, che protegge la fibra fragile all'interno.
Nucleo
Il nucleo , che trasporta la luce, è la parte più piccola della fibra ottica. Il nucleo in fibra ottica è solitamente in vetro, anche se alcuni sono fatti di plastica. Il vetro utilizzato nell'anima è il biossido di silicio (SiO2) estremamente puro, un materiale così chiaro che è possibile guardare attraverso 5 miglia di esso come se si stesse guardando attraverso una finestra di casa.
Nel processo di fabbricazione, vengono usati agenti come germania, pentossido di fosforo o allumina per aumentare l'indice di rifrazione in condizioni controllate.
Le anime in fibra ottica sono prodotte in diversi diametri per diverse applicazioni. Tipici nuclei di vetro vanno da 3,7um fino a 200um. Le taglie utilizzate comunemente nelle telecomunicazioni sono 9um, 50um e 62.5um. I nuclei in fibra ottica di plastica possono essere molto più grandi del vetro. Una popolare dimensione del nucleo in plastica è 980um.
rivestimento
Il rivestimento sta circondando il nucleo e fornisce l'indice di rifrazione inferiore per far funzionare la fibra ottica. Quando si utilizza il rivestimento in vetro, il rivestimento e il nucleo sono realizzati insieme dallo stesso materiale a base di biossido di silicio in uno stato permanentemente fuso. Il processo di produzione aggiunge diverse quantità di droganti al nucleo e al rivestimento per mantenere una differenza tra gli indici di rifrazione tra loro di circa l'1%.
Un nucleo tipico può avere un indice di rifrazione di 1,49 a 1300 nm mentre il rivestimento può avere un indice di rifrazione di 1,47. Questi numeri, tuttavia, dipendono dalla lunghezza d'onda. Il nucleo della stessa fibra avrà un indice di rifrazione diverso a una lunghezza d'onda diversa.
Come il nucleo, il rivestimento è realizzato in diametri standard. I due diametri più comunemente utilizzati sono 125um e 140um. Il rivestimento 125um supporta in genere le dimensioni del nucleo di 9um, 50um, 62.5um e 85um. Il rivestimento 140um ha in genere un nucleo 100um.
Rivestimento
Il rivestimento è lo strato protettivo della fibra ottica. Il rivestimento assorbe gli urti, le scheggiature, i graffi e persino l'umidità che potrebbe danneggiare il rivestimento. Senza il rivestimento, la fibra ottica è molto fragile. Un singolo nick microscopico nel rivestimento potrebbe causare la rottura della fibra ottica quando è piegata. Il rivestimento è essenziale per tutte le fibre di vetro e non vengono venduti senza di esso.
Il rivestimento è esclusivamente protettivo. Non contribuisce in alcun modo alla capacità di trasportare la luce della fibra ottica. Il diametro esterno del rivestimento è in genere di 250 o 500um. Generalmente il rivestimento è incolore. In alcune applicazioni, tuttavia, il rivestimento è colorato, in modo che possano essere identificate singole fibre ottiche in un gruppo di fibre ottiche.
Il rivestimento trovato su una fibra ottica è selezionato per un tipo specifico di prestazioni o ambiente. Una volta i tipi più comuni di rivestimento sono acrilici. Questo rivestimento è tipicamente applicato in due strati. Il rivestimento primario viene applicato direttamente sul rivestimento. Questo rivestimento è morbido e fornisce un cuscino per la fibra ottica quando è piegato. Il rivestimento secondario è più duro del rivestimento primario e fornisce una superficie esterna dura. L'acrilato, tuttavia, ha prestazioni termiche limitate. Un tipico acrilato può funzionare a temperature fino a 125 ° C.
Silicone, carbonio e poliimmide sono rivestimenti che possono essere trovati su fibre ottiche utilizzate in ambienti difficili come quelli associati all'avionica, all'aerospaziale e allo spazio. Possono anche essere utilizzati su fibre ottiche progettate per l'estrazione mineraria o perforazione di petrolio e gas.
Standards
Mentre sono possibili molte combinazioni di dimensioni del nucleo e del rivestimento, sono necessari degli standard per garantire che i connettori e le apparecchiature possano essere abbinati correttamente. Ciò è particolarmente importante quando si tratta di componenti piccoli come quelli utilizzati in fibra ottica, dove anche lievi disallineamenti possono rendere inutilizzabile l'intero sistema.
Due organizzazioni pubblicano standard che definiscono le prestazioni delle fibre ottiche utilizzate nell'industria delle telecomunicazioni; sono la Telecommunications Industry Association (TIA) e l'International Telecommunications Union (ITU). Mentre TIA e ITU pubblicano molti standard sulla fibra ottica, gli standard chiave che dovrebbero avere familiarità con ANSI / TIA-568-C.3, ITU-TG.653, ITU-TG.655 e ITU-T G.657.
Lo standard ANSI / TIA-568-C.3 è applicabile ai componenti di cablaggio in fibra ottica dei locali. Gli standard ITU sono applicabili al cavo in fibra ottica monomodale. Le seguenti sono le loro descrizioni:
> ITU-TG.652: caratteristiche di una fibra ottica e cavo monomodali
> ITU-T G.655: caratteristiche di una fibra ottica e un cavo single mode a dispersione spostata
> ITU-T G.657: caratteristiche di una fibra ottica e cavo a modalità singola a dispersione diversa da zero
Questi standard contengono informazioni importanti che definiscono le prestazioni della fibra ottica, del cavo di rete in fibra ottica e di componenti quali connettori ottici e giunzioni.
materiale
Le fibre ottiche sono comunemente realizzate con un'anima di vetro e un rivestimento di vetro, ma altri materiali possono essere utilizzati se le prestazioni della fibra devono essere bilanciate con il costo di installazione della fibra, montando i connettori e assicurando che sia adeguatamente protetta dai danni. In molti casi, le fibre devono percorrere solo una breve distanza e i benefici dell'alta qualità di tutte le fibre di vetro diventano meno importanti del semplice risparmio di denaro. Ci sono anche circostanze in cui le fibre sono esposte a condizioni difficili, come vibrazioni, temperature estreme, movimentazione ripetuta o movimento costante. Diverse classificazioni di fibre si sono evolute per adattarsi a diverse condizioni, fattori di costo e requisiti di prestazione.
Le principali classificazioni di fibre per materiale sono :
Fibre di vetro : hanno un nucleo di vetro e un rivestimento di vetro. Vengono utilizzati quando sono richieste elevate velocità di trasmissione dati, lunghe distanze di trasmissione o una combinazione di entrambi. Le fibre di vetro sono le più fragili tra le varie tipologie disponibili e, di conseguenza, devono essere installate in ambienti in cui non saranno soggette a numerosi abusi o devono essere protette da cavi o custodie speciali per garantire che siano non danneggiato
Le fibre di vetro si trovano comunemente nei dati a lunga distanza e nelle applicazioni di rete di interconnessione e interoffice.
Plastic clad silice (PCS) : queste fibre hanno un nucleo di vetro e un rivestimento di plastica. Il nucleo è più grande di tutta la fibra di vetro; tipicamente, 200 μm con uno spessore del rivestimento di 50μm. Come una fibra ottica di vetro rivestita di silicio, il rivestimento plastico di una fibra ottica PCS viene tipicamente utilizzato con un tampone termo-plastico che circonda il rivestimento di plastica. Una tipica specifica della fibra PCS sarebbe 200 / 300μm. Il rivestimento in plastica funge anche da strato protettivo per l'anima in vetro, quindi il rivestimento normalmente presente su tutta la fibra di vetro non è incluso nelle fibre PCS. Le fibre PCS sono tipicamente utilizzate per applicazioni di rilevamento industriale e applicazioni medico / dentistiche.
Silice rivestita dura (HCS) : queste fibre sono simili alla fibra PCS ma hanno un nucleo di vetro con rivestimento fatto di un polimero duro o altro materiale, tipicamente più forte di altri materiali di rivestimento. La fibra di silice con rivestimento duro viene comunemente utilizzata in luoghi in cui la robustezza è una considerazione prioritaria, come la produzione, l'automazione industriale e altre aree in cui urti e vibrazioni renderebbero inaffidabili le fibre di vetro standard. Le fibre ottiche HCS sono in genere molto più grandi delle fibre ottiche di vetro. Una dimensione molto popolare è 200 / 230μm.
Fibra di plastica : queste fibre hanno un nucleo di plastica e un rivestimento di plastica. Sono selezionati per il loro basso costo, robustezza e facilità d'uso, e sono installati dove non è richiesta un'elevata larghezza di banda e lunghe distanze di trasmissione. Mentre le fibre di plastica non sono adatte per trasmissioni a lunga distanza e ad alte prestazioni, possono comunque trasportare segnali con velocità di trasmissione dati utili su distanze inferiori a 100 m. Una dimensione molto popolare è 980 / 1000μm. La fibra di plastica è in genere progettata per lunghezze d'onda visibili nell'intervallo 650 nm. Alcuni luoghi tipici per la fibra di plastica includono sistemi di home entertainment, automotive e sistemi di controllo della produzione. Possono anche essere utilizzati in collegamenti tra computer e periferiche e in apparecchiature mediche.
I vantaggi della fibra ottica di plastica a nucleo largo
È facile essere entusiasti dell'elevata larghezza di banda e delle capacità di trasmissione a lunga distanza della fibra ottica di vetro. Evidenzia chiaramente qualsiasi altro mezzo. Tuttavia, molte applicazioni non richiedono un'elevata larghezza di banda su grandi distanze. Ci sono molte applicazioni per la fibra ottica nella tua casa. Potresti già disporre di un sistema di intrattenimento domestico che utilizza la fibra ottica di plastica o potresti possedere un'auto che utilizza fibra ottica di plastica per collegare dispositivi audio o un cambia DVD. Nessuna di queste applicazioni richiede un'elevata larghezza di banda su grandi distanze. Queste applicazioni sono ideali per fibre ottiche plastiche di grandi dimensioni. La fibra ottica in plastica è generalmente progettata per funzionare a una lunghezza d'onda visibile attorno alla gamma di 650 nm. Essere in grado di vedere la luce mentre esce dalla fibra ottica ha un vantaggio significativo; non sono richieste costose apparecchiature di prova. È necessario un misuratore di potenza per misurare la luce in uscita da una fibra ottica di vetro che opera nell'intervallo infrarosso. I misuratori di potenza possono costare di più rispetto al sistema di intrattenimento domestico.
Il grande nucleo della fibra ottica di plastica ha un altro vantaggio rispetto alle piccole fibre di vetro: è facile da allineare con un'altra fibra o una sorgente luminosa o un rilevatore. Immagina di allineare due peli umani in modo che le estremità tocchino e siano perfettamente centrate. Ora immagina di fare la stessa cosa con due spaghetti spaghetti crudi.
