Оптический цифровой кабель
Первые волоконно-оптические линии передачи информации появились еще в прошлом веке. В 1960 году появление лазеров решило вопрос с мощным источником модулируемого светового излучения. Разработка компанией Corning Incorporated в 1970 году оптических кабелей достаточно высокого качества, обеспечивших затухание менее 20 дБ/км, решило вторую часть проблемы.
Во второй половине 70-х, после пятилетних исследований, вошла в строй первая коммерческая оптическая линия, скорость передачи данных в которой составляла 45 Мбит/с. Передатчиком служил арсенид-галлиевый полупроводниковый лазер, имевший рабочую длину волны 0,8 мкм. Затухание сигнала предотвращалось установкой в оптический цифровой кабель повторителей через каждые 10 км.
Впоследствии, в связи с переходом на InGaAsP-лазеры, длина волны изменилась до 1,3 мкм. Все это позволило увеличить расстояние между повторителями до 50 км, а скорость передачи данных возросла до 1,7 Гбит/с.
Современный оптический цифровой кабель представляет собой несколько скрученных особым способом световодов, защищенных общей оболочкой. Каждый такой световод – оптический канал из стекла, обладающего отличными светопроводящими характеристиками. Он заключен в оболочку из того же материала, но с иными показателями преломления. Таким образом реализован эффект абсолютного отражения на стыке двух диэлектрических материалов с различной степенью преломления света. Отраженные покровным слоем лучи не могут покинуть волокно и распространяются лишь внутри проводника.
Оптический цифровой кабель - особенности
Цифровым кабель назван из-за характера проводимых сигналов, представленных в виде бинарного кода – последовательностей нулей и единиц. С компьютерными сетями все понятно. Любая информация в них изначально носит цифровой характер, а уже потом преобразуется процессором в изображения, видео или музыку.
В телефонии поступающие звуковые сигналы подвергаются обработке. Именно оцифровка сигнала, то есть его перевод из аналогового состояния на «язык» цифр, позволяет избавиться от помех в телефонных линиях вне зависимости от расстояния передачи.
Спектр применения оптоволоконных линий не ограничивается компьютерными сетями или телефонией. Они используются везде, где необходимо передать сигнал с максимальной скоростью и минимальным искажением. Это различные линии управления в промышленном оборудовании, медицинская аппаратура и даже аудиотехника.
Какие же преимущества позволили не самому дешевому способу передачи данных обрести такую популярность? В первую очередь, возможность посылки сигнала, без его усиления, на значительные расстояния. Импульс, проводимый современным оптическим цифровым кабелем, способен преодолеть до 100 км без промежуточного усиления.
Безопасность передаваемой по оптоволоконным линиям информации одна из самых высоких, ведь подключиться к кабелю без нарушения целостности жил невозможно. Электрическая безопасность таких сетей незаменима на предприятиях со взрывоопасными производственными процессами. Привлекательна и помехозащищенность таких каналов. Любые помехи, возникающие от работы мощного электрооборудования или неблагоприятных метеоусловий, никоим образом не отражаются на качестве передачи.
Использование высокочастотных сигналов и мультиплексирования позволяет передавать данные с терабитными скоростями, что невозможно никаким другим известным способом передачи. Срок службы оптического волокна более 25 лет, что так же способствует выходу на лидирующие позиции по сравнению с традиционными медными проводниками.
Производство оптического волокна требует наличия высокотехнологического оборудования. В качестве сырья для получения нитей используется кварцевое стекло, прошедшее специальную обработку для удаления примесей металлов. Реже применяют халькогенидные стекла, фторалюминат и фторцирконат, имеющие коэффициент преломления близкий к кварцевым.
Существуют два метода изготовления нитей – вытяжка из заготовки и литье из двух тиглей. Оба процесса широко применяются в современном производстве, но наилучшими характеристиками обладает продукция, выпущенная первым способом.
Первый метод позволяет получить чистейшее стекло за счет химического осаждения паров хлорированного кварца на стенки опорной кварцевой трубки, имеющей меньший коэффициент преломления. Такие трубы-заготовки длиной до 2 м и диаметром до 18 мм в дальнейшем служат отражающей оболочкой. Осаждаемые химической реакцией с кислородом, при температуре свыше 1500⁰, пары образуют чистейший кварц. Оставшийся воздушный канал сходится от воздействия еще более высокой температуры до состояния монолитности. Из разогретых заготовок затем вытягивают нити необходимой толщины.
При втором способе льют нить необходимой толщины сразу, при этом из внутреннего тигля подается расплав материала сердечника, а в наружном содержится состав оболочки. Чистота получаемых таким способом волокон несколько ниже, что сказывается на проводимости и приводит к большему затуханию сигнала.
При организации оптоволоконных линий связи прокладка оптического цифрового кабеля не представляет проблем и немногим сложнее работ с обычными медными кабелями. Использование оптических муфт и кроссов упрощает монтаж, а дальнейшие разработки в области оптических линий позволяют предположить полное вытеснение оптическими проводниками всех других проводных способов передачи данных.
Также смотрите:
Фотогалерея
Контакты