Οπτική ίνα
Οι οπτικές ίνες είναι πολύ λεπτά νήματα από πλαστικό ή γυαλί, με διάμετρο μικρότερη των 8μm όπου από μέσα τους, μεταδίδονται ψηφιακά δεδομένα, υπό μορφή φωτός.
Συνήθως τις συναντάμε συγκεντρωμένες σε δέσμες, που σχηματίζουν τα λεγόμενα οπτικά καλώδια.
Ένα καλώδιο οπτικών ινών , περιέχει μέσα του δεκάδες ή και εκατοντάδες πολύ λεπτές τέτοιες οπτικές ίνες, με διάμετρο μικρότερη και από μία τρίχα.
Με τις ακτίνες λέιζερ, ένα σήμα μπορεί να μεταδοθεί δια μέσου οπτικών ινών σε απόσταση μεγαλύτερη από 50 χλμ.
Υπάρχει ιδιαίτερος κλάδος της επιστήμης που ασχολείται με έρευνα για της δυνατότητες και εφαρμογές τους.
Οι οπτικές ίνες χρησιμοποιούνται ευρέως σε δίκτυα επικοινωνιών και επιτρέπουν τη μετάδοση φωτεινών σημάτων σε μεγαλύτερες αποστάσεις και σε υψηλότερο εύρος ζώνης (ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων) σε σχέση με άλλες μορφές μετάδοσης σημάτων, όπως ο χαλκός, ενώ η ταχύτητα μετάδοσης πλησιάζει αυτή με την οποία διαδίδεται το φως.
Οι οπτικές ίνες χρησιμοποιούνται αντί των μεταλλικών καλωδίων, διότι τα σήματα ταξιδεύουν μαζί τους με μικρότερη απώλεια και επίσης δεν επηρεάζονται από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές.
Οι οπτικές ίνες χρησιμοποιούνται επίσης για φωτισμό.
Επίσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μεταφορά εικόνων, επιτρέποντας έτσι την προβολή σε στενούς χώρους.
Ειδικά σχεδιασμένες οπτικές ίνες χρησιμοποιούνται και για πολλές άλλες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των αισθητήρων λέιζερ.
Είδη οπτικών ινών
Με την πάροδο των ετών έχουν αναπτυχθεί πολλοί τύποι οπτικών ινών που ο κάθε ένας υποστηρίζει τις ιδιαίτερες απαιτήσεις διάφορων τηλεπικοινωνιακών εφαρμογών.
Για όλους τους τύπους των οπτικών ινών υπάρχουν διεθνή πρότυπα στα οποία προδιαγράφονται τα χαρακτηριστικά μετάδοσης καθώς και τα γεωμετρικά, μηχανικά και άλλα χαρακτηριστικά αυτών.
Οι οπτικές ίνες χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες ανάλογα με το αν υποστηρίζουν έναν ή πολλούς ρυθμούς μετάδοσης: στις οπτικές ίνες απλού τύπου και στις οπτικές ίνες πολλαπλού τύπου αντίστοιχα.
Οι οπτικές ίνες απλού τύπου ή μονοτροπικές ίνες έχουν διαστάσεις μέχρι 10μm.
Τα κύματα φωτός ταξιδεύουν σε ευθεία γραμμή και μπορούμε να στείλουμε δεδομένα σε μεγάλες αποστάσεις.
Η μικρή αυτή διάμετρος του πυρήνα επιτρέπει τη διέλευση σε ένα περιορισμένο πλήθος ακτίνων, ουσιαστικά μόνο σε ακτίνες που προσπίπτουν κάθετα στην επιφάνεια της διατομής των.
Οι ίνες αυτές χαρακτηρίζονται συνήθως ως ίνες με βηματική κατανομή.
Οι οπτικές ίνες πολλαπλού τύπου ή πολυτροπικές ίνες έχουν διαστάσεις από 50 − 100 μm, είναι πιο "χοντρές" από τις απλού τύπου, αλλά μπορούν να στείλουν παράλληλα, σε ξεχωριστό μονοπάτι, πολλά κύματα φωτός.
Το κάθε κύμα φωτός, εισέρχεται στην οπτική ίνα υπο ελαφρώς διαφορετική γωνία σε σχέση με τα άλλα, και ακολουθεί το δικό του μονοπάτι μέσα της, μέσω των διαδοχικών ανακλάσεων στο περίβλημα.
Αυτό συμβαίνει παράλληλα με πολλά κύματα φωτός (όλα σε διαφορετική γωνία σε σχέση με τα άλλα) κι έτσι μπορούμε να στείλουμε παράλληλα, τεράστιο όγκο δεδομένων.
Χαρακτηριστικά Πολυτροπικές Μονοτροπικές
<nowiki>Διάμετρος πυρήνα</nowiki>
50–100 μm 2–10 μm
tr>
<nowiki>Τρόποι Διάδοσης</nowiki>
Εκατοντάδεςή χιλιάδες Μικρός αριθμός
tr>
<nowiki>Κατανομή του δ.δ</nowiki>
Βηματική ή βαθμιαία Βηματική
tr>
<nowiki>Ποσοστό εξασθένησης</nowiki>
Υψηλό Χαμηλό
tr>
<nowiki>Ποιότητα διάδοσης παλμών</nowiki>
Χαμηλή(λόγω διασποράς) Υψηλή
tr>
<nowiki>Δυνατότητα σύζευξης</nowiki>
Εύκολη Δύσκολη
tr>
<nowiki>Κόστος αγοράς</nowiki>
Χαμηλό Υψηλό
<nowiki>Τεχνικές απαιτήσεις</nowiki>
Περιορισμένες Yψηλές
Δομή οπτικών ινών
Στην πράξη χρησιμοποιούμε δέσμη οπτικών ινών.
Αν οι ίνες αποτελούνταν μόνο από ένα υλικό, τότε το φως που "ταξιδεύει" στο εσωτερικό τους θα περνούσε, όταν θα έρχονταν σε επαφή, από την μια ίνα στην άλλη.
Γι΄ αυτό κάθε ίνα επικαλύπτεται με ένα λεπτό στρώμα υλικού μικρότερου δείκτη διάθλασης ή με πολλά λεπτά στρώματα, έτσι ώστε κάθε επόμενο στρώμα να έχει μικρότερο δείκτη διάθλασης από τον προηγούμενο.
Επίσης στο σύστημα της γυάλινης ίνας τοποθετείται ένα περίβλημα που την προστατεύει και την κάνει πιο ανθεκτική σε μηχανικές καταπονήσεις.
Κάθε οπτική ίνα αποτελείται από εξής τρία μέρη :
Στις οπτικές ίνες που απαρτίζουν ένα οπτικό καλώδιο, ουσιαστικά υπάρχει και ένα τέταρτο, εξωτερικό, στρώμα που είναι το έγχρωμο μελάνι που εφαρμόζεται για την αναγνώριση των ινών.
Δομή καλωδίου οπτικών ινών
Η δομή ενός καλωδίου οπτικών ινών είναι τέτοια, ώστε να αποτρέπει τις εξωτερικές φθορές, αλλά και την απώλεια σήματος, που θα προέκυπτε κατά τη διαρροή της φωτεινής ακτινοβολίας στο εξωτερικό του.
Τα τμήματα ενός καλωδίου οπτικών ινών από το κέντρο προς το εξωτερικό του, είναι τα εξής:
Δομή δικτύου οπτικών ινών
Η δομή ενός δικτύου οπτικών ινών είναι αρκετά απλή.
Συγκεκριμένα αποτελείται από τον πομπό, ένα μέσο μεταφοράς, τον ενισχυτή σήματος και τον δέκτη.
Ο πομπός μετατρέπει το ψηφιακό σήμα σε φωτεινή πληροφορία και πραγματοποιεί την εκπομπή της.
Βρίσκεται σε επαφή με το οπτικό καλώδιο και διαθέτει κατάλληλο φακό, ώστε να διοχετεύει το φως στο εσωτερικό του.
Ως μέσο μεταφοράς χρησιμοποιείται το το καλώδιο οπτικών ινών.
Ο ενισχυτής σήματος, είναι απαραίτητος μόνο σε συνδέσεις μεγάλων αποστάσεων,επειδή παρατηρείται συχνά εξασθένιση του σήματος και αναλαμβάνει την ενίσχυση του σήματος σε τακτικά διαστήματα.
Διαθέτει ειδικά κυκλώματα, τα οποία όταν λάβουν την εξασθενημένη φωτεινή πληροφορία, εκπέμπουν το σήμα εκ νέου, με πλήρη ισχύ.
Τέλος ο δέκτης λαμβάνει το φωτεινό σήμα και το μετατρέπει ξανά στην αρχική του μορφή, δηλαδή σε ψηφιακά δεδομένα.
Όπως και ο πομπός, βρίσκεται σε άμεση επαφή με το καλώδιο οπτικών ινών και χρησιμοποιεί φωτοδιόδους για ανιχνεύσει το λαμβανόμενο σήμα.
Λόγοι εξασθένησης του φωτός
Το φως κατά τη διάρκεια του "ταξιδιού" του μέσα στην οπτική ίνα μπορεί να εξασθενήσει.
Αυτό μπορεί να συμβεί για κάποιους συγκεκριμένους λόγους :
Εφαρμογές
Οι οπτικές ίνες έχουν πάρα πολλές εφαρμογές στην καθημερινότητά μας.
Χρησιμοποιούνται ευρέως για την φωταγώγηση καταστημάτων αλλά και έργων τέχνης, για τον φωτισμό πισίνων, σε συστήματα αρχιτεκτονικού φωτισμού καθώς επίσης και για βιομηχανικό έλεγχο.
Μεγάλη εφαρμογή επίσης βρίσκουν και σε συστήματα οικονομικών υπηρεσιών, σε τοπικά και μητροπολιτικά δίκτυα, αλλά κυρίως στην ιατρική και στις τηλεπικοινωνίες.
Οι οπτικές ίνες εκτός από τις τηλεπικοινωνίες βρίσκουν εφαρμογές και στην ιατρική
Η χρήση των οπτικών ινών στον τομέα τον τηλεπικοινωνιών έφερε την επανάσταση στις επικοινωνίες για πολλούς λόγους:
Πλεονεκτήματα
Οι οπτικές ίνες έχουν αρκετά πλεονεκτήματα όπως:
Μειονεκτήματα
Παρά τα πολλά πλεονεκτήματα που έχουν οι οπτικές ίνες παρουσιάζουν και κάποια μειονεκτήματα :
Πηγές
