Swiatłowód

Swiatłowód

Działanie światłowodu

W zrozumieniu zasady działania światłowodu skokowego (a zatem sposobu utrzymania światła w jego wnętrzu), pomocne mogą być przedstawione tu rysunki, na których promienie światła biegną prostoliniowo, odbijając się od ścianek światłowodu. Światłowód gradientowy działa podobnie, lecz promienie - zamiast po odcinkach prostoliniowych, poruszają się po krzywoliniowych trajektoriach, utrzymywanych wewnątrz światłowodu przez ciągły gradient współczynnika załamania.

Odbicia wiązki światła w światłowodzie






Takie wyobrażenie działania światłowodu jest jednak uproszczone i naiwne - tym bardziej, im mniejsze rozmiary poprzeczne ma rozważany światłowód. W rzeczywistości, istotną rolę w działaniu światłowodu odgrywa dyfrakcja. Zamiast promieni światła (będących podstawą przybliżonej optyki geometrycznej) należy rozważać światło jako falę. Przybliżenie optyki geometrycznej jest sensowne jedynie dla światłowodów o dużych rozmiarach poprzecznych, traci natomiast sens, gdy rozmiar poprzeczny światłowodu staje się porównywalny z długością fali światła. Zjawiska falowe mają szczególnie duże znaczenie w przypadku światłowodów jednomodowych, w których ściśle dobiera się długość fali transmitowanego światła do kształtu i rozmiarów poprzecznych światłowodu.

Standardy światłowodów telekomunikacyjnych

Światłowody telekomunikacyjne produkowane są z uwzględ

nieniem szeregu norm, ułatwiających tworzenie systemów transmisji danych.

Światłowód warstwowy (planarny)

Schemat światłowodu warstwowego składającego się z trzech warstw o różnych współczynnikach załamaniaNajprostszy światłowód warstwowy składa się z trzech warstw, z których środkowa ma wyższy współczynnik załamania, niż warstwy zewnętrzne. Światło jest uwięzione w tej warstwie na skutek całkowitego wewnętrznego odbicia, o ile kierunki rozchodzenia się promieni tworzą z płaszczyzną warstwy kąty mniejsze od kąta granicznego.

Światłowód paskowy

Światłowód paskowy powstaje, kiedy propagacja wiązki w warstwie zostaje ograniczona w dwóch kierunkach. Światłowody paskowe są wykorzystywane w układach fotoniki zintegrowanej i w laserach półprzewodnikowych. W układach fotoniki zintegrowanej służą do prowadzenia światła, tworząc bardziej rozbudowane struktury jak np. interferometr Macha-Zehndera lub złożone przyrządy jak multipleksery długości fali dla systemów WDM.

Światłowód włóknisty

(inne nazwy: włókno światłowodowe, włókno optyczne)


Schemat ilustrujący rozchodzenie się światła w wielomodowym światłowodzie włóknistymŚwiatłowód włóknisty to zazwyczaj falowód dielektryczny o przekroju kołowym, otoczony przez płaszcz z innego materiału dielektrycznego o mniejszym współczynniku załamania. Włókna światłowodowe wykonywane są najczęściej ze szkła krzemionkowego, czasem z innych szkieł lub z plastiku. Światłowody plastikowe są stosowane na krótkich odległościach

Światłowody wielomodowe - budowa

W światłowodach do transmisji informacji wykorzystywana jest wiązka światła, która jest odpowiednikiem prądu w tradycyjnych mediach z torami metalowymi. Tory przewodowe w kablach światłowodowych stanowi włókno szklane, przez które przesyłąna jest wiązki światła generowana przez diodę lub laser (emisja fotonów). Wiązka ta to zakodowana informacja binarna, rozkodowywana następnie przez fotodekoder na końcu kabla.Kable światłowodowe wykonane są dwóch warstw o różnej stałej dielktrycznej, nałożonych na siebie współosiowo.


Do zakańczania światłowodów używa się tzw. pigtaili. Pigtail jest to krótki odcinek jednowłóknowego kabla zakończonego z jednej strony wtykiem (półzłączką). Wtyczki mogą być zakańczane w kilku standardach, przykładowo FC, SC, ST, E2000, F3000, LC, LX.5, MU. Końcówki różnią się standardem polerowania, a także tłumiennością wtrąceniową i odbiciową, związaną odpowiednio z możliwością niecentrycznego połączenia włókien (część światła przechodzi wówczas do płaszcza dołączonego światłowodu, zamiast do jego rdzenia) oraz odbiciem od płaszczyzn złącza w sytuacji, gdy nie są one ściśle dopasowane.

Patchcord to krótki odcinek jednowłóknowego kabla obustronnie zakończonego wtykiem służący do połączenia ze sobą urządzeń teletransmisyjnych z przełącznicą światłowodową lub dołączenia przyrządów pomiarowych.

Warstwa wewnętrzna - rdzeń, stanowi medium propagacyjne sygnału. Wykonany jest ze szkła kwarcowego, lub plastiku (Plastic Optic Fiber). Szkło kwarcowe o wysokiej czystości jest najczęściej z domieszką germanu. Na watstwę zewnątrzną światłowodu składają się płaszcz, powłoka lakiernicza, płaszcz ochronny, wzmocnienie oraz osłona zewnętrza.

Płaszcz wykonany jest z materiału o niższym współczynniku załamania światła niż rdzeń, dlatego zachowuje się podobnie jak lustro, kierując padające na niego promienie świetlne do wnętrza rdzenia. powstaje dzięki temu tzw. fala optyczna. Powłoka lakiernicza chroni warstwę płaszcza. Wykonana jest z materiałów termoplastycznych i specjalnego żelu chroniącego włókno przed uszkodzeniami mechanicznymi (np. wskutek wibracji). Wzmocnienie ochrania włókna świtłowodu podczas instalacji oraz przed wpływem środowiska zewnętrznego. Wykonana jest z materiałów o znacznej wytrzymałości i odporności, jak np.: stal, czy Kevlar. Osłona zewnętrzna jest ostatnią warstwą ochronną kabla i służy do ochrony przed uszkodzeniami powstałymi w wyniku oddziaływania niekorzystnych warunków środowiska w jakim znajduje się światłowód

Połączenia światłowodów
Spawanie mechaniczne (za pomocą szybkozłączek) polega na dosunięciu w kapilarze szybkozłączki odpowiednio wcześniej przygotowanych włókien tak, aby w przestrzeni kapilary szybkozłączki zaniknęła przerwa pomiędzy włóknami (metoda ta nadaje się do krótkich połączeń światłowodowych).

Spawanie światłowodów łukiem elektrycznym - to metoda trwałego łączenia światłowodów. Do spawania światłowodów służą spawarki światłowodowe, które spajają ze sobą włókna za pomocą łuku elektrycznego. Jakość spawów określają: tłumienność własna i wytrzymałość mechaniczna na rozciąganie.

Adaptery światłowodowe to elementy toru światłowodowego łączące ze sobą dwa złącza światłowodowe. Adaptery dzieli sie na wielomodowe i jednomodowe, które z kolei dzielą się na simplexowe, duplexowe i inne. Adaptery mogą łączyć ze sobą te same typy złącz (np. SC z SC lub FC z FC) i są to adaptery standardowe oraz różnego typu (np. SC z FC lub SC z ST) i są to adaptery hybrydowe