Оптические волокна.
Оптическое волокно — кварцевое, стеклянное или полимерное волокно, предназначенное для передачи света на расстояние. В качестве световодов могут использоваться также трубки с зеркальным внутренним покрытием.
Нити из оптически прозрачного материала используются для передачи информации световыми импульсами с использованием эффекта полного внутреннего отражения. Оптические волокна используются в сетях передачи данных вместо металлических проводов, т. к. сигналы проходят по ним с меньшими потерями, и они совершенно не подвержены действию внешних электромагнитных излучений; они имеют меньший вес и стоимость в эквивалентном информационном применении. Оптические волокна могут использоваться для локального освещения. Оптические волокна, собранные в пучки и упакованные в виде многоволоконных световодов, могут использоваться для передачи изображения, позволяя рассматривать, фотографировать или передавать оптическое изображение с труднодоступных объектов.
Специально разработанные оптические волокна используются для применения в других целях, например оптические волокна для передачи мощного лазерного излучения, всевозможные оптоволоконные датчики и др. Оптоволоконные кабели (состоящие из определённого количества волокон в защитной оболочке) используются в волоконно-оптической связи, позволяющей передавать информацию на бо́льшие расстояния с более высокой скоростью передачи данных, чем в проводных электронных системах связи. Такие кабели имеют меньший вес и меньшую стоимость, нежели традиционные медные. Основные профили оптического волокна:
треугольный профиль,
параболический профиль,
ступенчатый профиль.
В последнем случае, при ступенчатом профиле, показатель преломления в стекле сердцевины остаётся постоянным, для остальных случаев, показатель преломления постепенно увеличивается от величины n2 для стекла оболочки, до величины n1 у оси волоконного световода. Последние называют градиентными профилями распределения показателя преломления. В настоящее время используют два типа оптического волокна: многомодовые и одномодовые. Все современные оптические волокна использующиеся для построения сетей передачи данных имеют одинаковый внешний диаметр равный — 125 мкм. Для механической защиты волокна покрывают оболочкой (первичное буферное покрытие) её толщина — 250 мкм. Для упрощения работы с многоволоконными кабелями, буферное покрытие волокон находящихся в одном кабеле окрашивают в различные цвета. Для кабелей в которых используется большое количество волокон, оптические волокна склеиваются в плоские шлейфы (чаще всего по 8 волокон). Далее эти шлейфы укладывают параллельно в «стопки» и помещают в специальные полости внутри оболочки кабеля. Таким образом достигается максимально плотная паковка волокон в кабель с ограниченным внешним диаметром. Оптические волокна использующиеся для кабелей предназначенных для прокладки внутри помещений и для кабелей применяемых для изготовления соединительных шнуров, обычно покрывают ещё одной оболочкой (вторичное буферное покрытие), её толщина — 900 мкм. В многоволоконных кабелях эту оболочку так-же делают различных цветов. Многомодовое волокно — волокно с большим диаметром сердцевины по которой проходит свет. Такое название объясняется спецификой прохождения электромагнитной волны по сердечнику волокна (см. ниже). В стандартном многомодовом волокне со ступенчатым профилем преломления, лучи света распространяются по сердцевине волокна благодаря эффекту полного внутреннего отражения. При этом, лучи света встречающие границу (торец оптического волокна) под острым углом (измеренным относительно осевой линии), входя во внутрь волокна, полностью отражаются, двигаясь в сердцевине волокна. Критический угол (максимальный угол для полного внутреннего отражения) определяется средой преломления между материалами оболочки и сердцевины волокна. Лучи, которые сталкиваются с границей под углом большим, чем критический, преломляются, проходя из сердцевины в оболочку, и не передают свет, т. е. информацию вдоль волокна. Критический угол равен максимальному углу входящего в волокно излучения и зависит от величины диаметра сердцевины волокна. Высокая числовая апертура (диаметр сердцевины) вынуждают свет проходящий под различными углами, подвергаться эффекту дисперсии, при этом происходит существенное наложение лучей света в сердцевине. Большой диаметр сердцевины увеличивает дисперсию, поскольку лучи под различными углами имеют различные длины траекторий и поэтому затрачивают различное время на прохождение всей длины волокна.
МОВ
состоят из сердцевины и оболочки. Снаружи
волокна имеют до нескольких защитных
буферных покрытий (оболочек).
Одномодовое
волокно —
волокно, основной диаметр сердцевины
которого, приблизительно в семь - десять
раз больше длины волны, проходящего по
нему света.
