Znajomość zagadnień związanych ze światłowodami

Światłowody wykonane są ze szkła lub tworzywa sztucznego. Większość z nich ma średnicę ludzkiego włosa i może mieć wiele mil długości. Światło przemieszcza się wzdłuż środka światłowodu od jednego końca do drugiego i może zostać zastosowany sygnał. W wielu zastosowaniach systemy światłowodowe mają przewagę nad przewodnikami metalowymi. Ich największą zaletą jest przepustowość. Ze względu na długość fali światła można przesyłać sygnały zawierające więcej informacji niż w przypadku przewodów metalowych (nawet przewodów koncentrycznych). Inne zalety to:

Izolacja galwaniczna – Światłowody nie wymagają uziemienia. Nadajnik i odbiornik są odizolowane od siebie, więc nie ma problemów z pętlą uziemienia. Ponadto nie ma ryzyka iskrzenia ani porażenia prądem.

Odporność na zakłócenia elektromagnetyczne – Światłowody nie są podatne na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) i same nie emitują promieniowania, które mogłoby powodować inne zakłócenia.

Niski pobór mocy — pozwala to na dłuższe przebiegi kabli i mniejszą liczbę wzmacniaczy wzmacniających.

Lżejsze i mniejsze — światłowody ważą mniej i wymagają mniej miejsca niż przewodniki metalowe o równoważnej zdolności przenoszenia sygnału.

Drut miedziany jest około 13 razy cięższy. Światłowody są również łatwiejsze w instalacji i wymagają mniej miejsca na przewody.

Aplikacje

Niektóre z głównych obszarów zastosowań światłowodów to:

Komunikacja – najczęstsze zastosowania światłowodu to transmisja głosu, danych i wideo, w tym:

– Telekomunikacja

– Sieci lokalne (LAN)

– Przemysłowe systemy sterowania

– Systemy awioniki, Wojskowe systemy dowodzenia, kontroli i łączności

Wykrywanie – światłowody mogą służyć do przesyłania światła ze zdalnego źródła do detektora w celu uzyskania informacji o ciśnieniu, temperaturze lub widmie. Światłowody można również wykorzystać bezpośrednio jako czujniki do pomiaru wielu efektów środowiskowych, takich jak odkształcenie, ciśnienie, rezystancja i pH. Zmiany środowiskowe wpływają na intensywność, fazę i/lub polaryzację światła w sposób, który można wykryć na drugim końcu światłowodu.

Przesyłanie mocy – Światłowody mogą dostarczać bardzo duże moce do zadań takich jak cięcie laserowe, spawanie, znakowanie i wiercenie.

Oświetlenie – wiązka włókien optycznych połączona ze źródłem światła na jednym końcu może w połączeniu z endoskopem oświetlić trudno dostępne obszary, na przykład wnętrze ludzkiego ciała. Ponadto mogą służyć jako szyldy wystawowe lub po prostu jako oświetlenie dekoracyjne.

Światłowód składa się z trzech podstawowych koncentrycznych elementów: rdzenia, płaszcza i powłoki zewnętrznej

Rdzeń jest zwykle wykonany ze szkła lub tworzywa sztucznego, ale czasami stosuje się inne materiały w zależności od pożądanego widma transmisji. Rdzeń jest częścią światłowodu przepuszczającą światło. Płaszcz zwykle wykonany jest z tego samego materiału co rdzeń, ale o nieco niższym współczynniku załamania światła (zwykle o około 1% niższy). Ta różnica we współczynniku załamania światła powoduje całkowite wewnętrzne odbicie na granicach współczynnika załamania światła na całej długości światłowodu, umożliwiając światłu przemieszczanie się w dół światłowodu bez uciekania przez ścianki boczne.

Powłoka zwykle zawiera jedną lub więcej warstw tworzywa sztucznego w celu ochrony włókna przed środowiskiem fizycznym. Czasami do powłoki dodaje się metalową osłonę, aby zapewnić dodatkową ochronę fizyczną.

Światłowody są zwykle określane na podstawie ich wymiarów, takich jak zewnętrzna średnica rdzenia, płaszcza i powłoki. Na przykład 62,5/125/250 odnosi się do włókna z rdzeniem o średnicy 62,5 mikrona, płaszczem o średnicy 125 mikronów i powłoką zewnętrzną o średnicy 0,25 mm.