Строение оптоволоконного кабеля: Что такое оптическое волокно : простым языком про «оптику»

Что такое оптическое волокно : простым языком про «оптику»

Сегодня в статье мы постараемся как можно подробнее и понятнее рассказать про оптическое волокно. Данный способ связи используется не только в интернете или связи сетей, но также в промышленности, медицине и многих других отраслях. В частности, мы говорим про волоконно-оптические линии связи или сокращенно ВОЛС.

По-другому и сокращённо, в кругах системах администратором в инженеров IT – ещё называют как «Оптика», хотя это не совсем верное название. Оптоволокно — это провод очень тонкого диаметра с круглым стержнем, по которому путём пучка света передается информация. Сам проводок имеет достаточно малые размеры. Длина электромагнитной волны начинается от 100 нм и заканчивается 1мм. Но чаще используют инфракрасный диапазон от 755 до 1550 нм.

Строение и передача данных

Строение достаточно простое в центре находится само ядро. Обычно ядро делается из кварцевого, стеклянного или полимерного волокна. Далее идёт оболочка и защитное покрытие. Примерное строение можно увидеть на картинке ниже.

Свет распространяется по закону Снеллиуса путём полного внутреннего преломления. Если сравнивать передачу данных с витой парой, то за счет частоты скорость передачи данных возрастает. Также есть и другой плюс, а именно параметр затухания. У оптоволокна также есть параметр затухания, но он в разы меньше чем у витой пары.

Витая пара при максимальных возможностях может передавать данные на расстоянии до 100 метров. При большем количестве передаваемых данных расстояние может уменьшаться. Также плюсом является защищённость от электромагнитного воздействия. Витая пара имеет такое строение, что при передаче без дополнительной фальгированной оплетки одну и ту же информацию передают сразу по двум проводкам. Именно поэтому и называется витая пара.

В результате в конце сигналы складываются, чтобы исключить помехи. В оптике за счет передачи данных пучком света дополнительный экран не нужен. Также за счет того, что в витой паре информация передаётся путем электрического импульса, для увеличения скорости нужен более толстый материал с большим сопротивлением. Толщина «оптики» в разы меньше стандартного сетевого кабеля.

Сама идея оптического кабеля – в передачи закодированной информации. Кодировка идёт в виде нулей и единиц – об этом я думаю знают все. К сожалению, компьютеры и другое подобные устройства могут пока понимать только подобные данные. Но, чтобы добиться максимального расстояние передачи луч должен постоянно отражаться внутри сердцевины.

Для этого в самом начале пытались использовать подобие зеркал. Из-за чего стоимость такого оптоволокна была бы не соизмерима велика. И тогда придумали использования второго слоя. Принцип достаточно просто, второй слой имеет другое строение и плотность из-за чего свет начинает отражаться.

Использования для передачи интернета

Когда-то давно, когда я был молод, а борода моя была короткой и редкой, в нашей стране был популярный aDSL интернет. То есть передача данных была именно по телефонным линиям. Как вы, наверное, догадались, связь при этом была отвратительная, а максимальная скорость у провайдера не превышала 500 Кбит в секунду. Постоянные лаги, высокий пинг, прерывания и конечно же заоблачная цена за интернет.

Вот тут-то все ждали, когда в нашей глуши проведут оптоволокно. Тогда никто толком не знал, что это такое. Даже прочесть в интернете об этом было дорого, так как за каждый мегабайт нужно было платить по 2 рубля. Но ходил слух, что с приходом этой технологии интернет станет дешевле и быстрее.

Прошло несколько лет и первую оптику, как помню – провела компания «Ростелеком». Скорость выросла, и цена стала приемлемой. Теперь телефонные кабеля стали свободны, а интернет гулял, там, где положено в оптической структуре. На данные момент почти во всех регионах и крупных городах – интернет передаётся путем оптического пучка. А вот до каждой квартиры от коммутаторов приёмников идёт витая пара.

Сейчас максимальная скорость по парно витому кабелю достигает 1 Гбит в секунду. Можно, конечно, использовать более дорогие кабеля типа Cat. 7, но они толще, дороже и не всё оборудование работает с подобными проводами. При использовании 2 пар или 4 проводов, скорость достигает 100 Мбит в секунду. При использовании 4 пар или 8 проводков – скорость может быть 1 Гбит в секунду.

У оптики при меньшем диаметре жилы, скорость будет в разы больше. Ну и как сказано было раньше надёжность передачи будет выше. Если кто, когда-нибудь протягивал сетевые кабеля, знает, что пучок из 8 кабелей помещается не в каждый кабель-канал. Оптика более компактная и она спокойно переносит внешнее воздействие и перепад температуры.

Сейчас провайдеры стали потихоньку переводить своих клиентов на оптику – то есть от коммутатора в подъезде уже идёт не витая пара, а «стекло». На практике это может немного сократить потери скорости, но на деле большого преимущества не даст. С другой стороны, при подключении крупного предприятия, которые активно использует интернет или свою корпоративную сеть – оптика может стать спасением при увеличении скорость выше 1 Гигабита.

Скорость передачи и дистанция – является выигрышным для «световода». Но как говорят инженеры и химики – они ещё работают над созданием идеальной сердцевины и оболочки. Таким образом естественное затухание электромагнитной световой волны будет меньше, а отражение от вторичного материала будет с большим процентом.

Как передается информация по оптоволокну. Волоконно-оптическая связь. Передача сигналов по оптоволокну: принципы

Оптоволоконные кабели применяются для высокоскоростной передачи данных во множестве отраслей, особенно в сфере телекоммуникаций. Но что именно представляет собой оптоволоконный кабель? Как он работает? Как он сконструирован? В этой статье мы постараемся дать ответы на все эти вопросы.

Что такое оптоволоконные кабели?

В целом оптоволоконные кабели мало чем отличаются от кабелей других типов. За тем исключением, что для передачи данных в них используется не энергия (электроны), а свет (фотоны). Оптоволоконная передача данных – это общий термин, обозначающий передачу информации в форме света.

Как устроены оптоволоконные кабели?

В основе оптоволоконного кабеля лежит сердцевина, состоящая из кварцевого стекла или пластикового волокна. Именно эта сердцевина служит основным проводником света внутри кабеля. Между сердцевиной кабеля и его оболочкой находится еще один слой, называемый «пограничным» (boundary layer). Он служит для того, чтобы отражать свет. Индекс отражения света (refractive index) напрямую влияет на скорость передачи светового луча.

Далее находится сама оболочка сердцевины, которая также выступает в качестве проводника лучей света, однако имеет меньший индекс отражения, нежели сердцевина . Оболочку покрывает следующий слой, называемый «буферным» (buffer). Его функцией является предотвращение образования влажности внутри сердцевины и оболочки.
И наконец, финальный слой – внешнее покрытие кабеля, которое защищает кабель от механических повреждений.

Как оптоволоконные кабели передают лучи света?

Для передачи данных по оптоволокну, входящий электрический сигнал конвертируется в световой импульс при помощи специального электрооптического конвертера. После этого световой луч начинает движение по кабелям. В финальной точке своего маршрута луч попадает в оптоэлектронный конвертер, где преобразуется в электронные сигналы.

Различные типы оптоволоконных кабелей имеют различный диаметр сердцевины. Сердцевины с большим диаметром могут передавать больше лучей. Оптоволоконные кабели можно изгибать, однако следует убедиться, что кабель не изогнут слишком сильно, поскольку в этом случае передача световых лучей внутри кабеля может быть нарушена.

Какие бывают типы оптоволоконных кабелей?

Существует несколько типов оптоволоконных кабелей. Рассмотрим их все.

Multi-mode fibres with step-index profile (Многомодовые кабели со ступенчатым показателем преломления)

Многомодовые кабели со ступенчатым показателем преломления являются самыми простыми оптоволоконными кабелями. Они состоят из стеклянного ядра,

Оптоволоконная связь

Состоит оптоволокно из центрального проводника света (сердцевины) — стеклянного волокна, окруженного другим слоем стекла – оболочкой, обладающей меньшим показателем преломления, чем сердцевина. Распространяясь по сердцевине, лучи света не выходят за ее пределы, отражаясь от покрывающего слоя оболочки. В оптоволокне световой луч обычно формируется полупроводниковым или диодным лазером. В зависимости от распределения показателя преломления и от величины диаметра сердечника оптоволокно подразделяется на одномодовое и многомодовое.

Рынок оптоволоконной продукции в России

К началу 2009 года семейство технологий подключения с помощью оптоволокна заработало себе достаточно неплохую репутацию жизнеспособного, масштабируемого варианта прокладки кабельного широкополосного доступа к глобальной сети. Несмотря на мировой экономический кризис, операторы, по всей видимости, будут продолжать вкладывать средства в оптоволокно.

Основная статья: Рынок оптоволоконной продукции в России.

История

2020: В ИТМО модернизировали оптоволокно и оптимизировали эффективность передачи данных

22 октября 2020 года стало известно о том, что специалисты Университета ИТМО модернизировали оптоволокно и оптимизировали эффективность передачи данных. С помощью технологии захвата света удалось избавиться от «слепых зон», которые возникали при больших углах падения. «Прокаченное» оптоволокно можно использовать для улучшения изображения эндоскопии и лапароскопии, квантовых технологий и оптоволоконных датчиков. Концепция предложенной учеными разработки в 2020 году попала на обложку октябрьского номера журнала ACS Photonics. Подробнее здесь.

1970: Изобретение оптоволокна

Изобретение в 1970 году специалистами компании Corning оптоволокна, позволившего без ретрансляторов продублировать на то же расстояние систему передачи данных телефонного сигнала по медному проводу, принято считать переломным моментом в истории развития оптоволоконных технологий.

Разработчикам удалось создать проводник, который способен сохранять не менее одного процента мощности оптического сигнала на расстоянии одного километра. По нынешним меркам это достаточно скромное достижение, а тогда, без малого 40 лет назад, — необходимое условие для того, чтобы развивать новый вид проводной связи.

Первоначально оптоволокно было многофазным, то есть могло передавать сразу сотни световых фаз. Причём повышенный диаметр сердцевины волокна позволял использовать недорогие оптические передатчики и коннекторы. Значительно позже стали применять волокно большей производительности, по которому можно было транслировать в оптической среде лишь одну фазу. С внедрением однофазного волокна целостность сигнала могла сохраняться на большем расстоянии, что способствовало передаче немалых объёмов информации.

Самым востребованным сегодня является однофазное волокно с нулевым смещением длины волны. Начиная с 1983 года оно занимает ведущее положение среди продуктов оптоволоконной индустрии, доказав свою работоспособность на десятках миллионов километров.

1920-1956: Возможность передачи изображения через оптические трубки

В 20-х годах прошлого столетия экспериментаторами Кларенсом Хаснеллом (Clarence Hasnell) и Джоном Бердом (John Berd) была продемонстрирована возможность передачи изображения через оптические трубки. Этот принцип использовался Генрихом Ламмом (Heinrich Lamm) для медицинского обследования пациентов. Только в 1952 году индийский физик Нариндер Сингх Капани (Narinder Singh Kapany) провел серию собственных экспериментов, которые и привели к изобретению оптоволокна. Фактически им был создан тот самый жгут из стеклянных нитей, причем оболочка и сердцевина были сделаны из волокон с разными показателями преломления. Оболочка фактически служила зеркалом, а сердцевина была более прозрачной – так удалось решить проблему быстрого рассеивания. Если ранее луч не доходил да конца оптической нити, и невозможно было использовать такое средство передачи на длительных расстояниях, то теперь проблема была решена. Нариндер Капани к 1956 году усовершенствовал технологию.

Связка гибких стеклянных прутов передавала изображение практически без потерь и искажений.

1840: Эксперимент с переменой направления светового пучка путем преломления

Волоконная оптика хоть и является повсеместно используемым и популярным средством обеспечения связи, сама технология проста и разработана достаточно давно. Эксперимент с переменой направления светового пучка путем преломления был продемонстрирован Даниелем Колладоном (Daniel Colladon) и Жаком Бабинеттом (Jacques Babinet) еще в 1840 году. Спустя несколько лет Джон Тиндалл (John Tyndall) использовал этот эксперимент на своих публичных лекциях в Лондоне, и уже в 1870 году выпустил труд, посвященный природе света. Практическое применение технологии нашлось лишь в ХХ веке.

Преимущества оптоволоконного типа связи

• Широкополосность оптических сигналов, обусловленная чрезвычайно высокой частотой несущей. Это означает, что по оптоволоконной линии можно передавать информацию со скоростью порядка 1 Тбит/с;
• Очень малое затухание светового сигнала в волокне, что позволяет строить волоконно-оптические линии связи длиной до 100 км и более без регенерации сигналов;
• Устойчивость к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем, электрического оборудования (линии электропередачи, электродвигательные установки и т. д.) и погодных условий;
• Защита от несанкционированного доступа. Информацию, передающуюся по волоконно-оптическим линиям связи, практически нельзя перехватить неразрушающим кабель способом;
• Электробезопасность. Являясь, по сути, диэлектриком, оптическое волокно повышает взрыво- и пожаробезопасность сети, что особенно актуально на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска;
• Долговечность ВОЛС — срок службы волоконно-оптических линий связи составляет не менее 25 лет.

Недостатки оптоволоконного типа связи

• Относительно высокая стоимость активных элементов линии, преобразующих электрические сигналы в свет и свет в электрические сигналы;
• Относительно высокая стоимость сварки оптического волокна. Для этого требуется прецизионное, а потому дорогое, технологическое оборудование. Как следствие, при обрыве оптического кабеля затраты на восстановление ВОЛС выше, чем при работе с медными кабелями.

Элементы волоконно-оптической линии

• Оптический приёмник

Оптические приёмники обнаруживают сигналы, передаваемые по волоконно-оптическому кабелю и преобразовывают его в электрические сигналы, которые затем усиливают и далее восстанавливают их форму, а также синхросигналы. В зависимости от скорости передачи и системной специфики устройства, поток данных может быть преобразован из последовательного вида в параллельный.

• Оптический передатчик

Оптический передатчик в волоконно-оптической системе преобразовывает электрическую последовательность данных, поставляемых компонентами системы, в оптический поток данных. Передатчик состоит из параллельно-последовательного преобразователя с синтезатором синхроимпульсов (который зависит от системной установки и скорости передачи информации в битах), драйвера и источника оптического сигнала. Для оптических систем передачи могут быть использованы различные оптические источники. Например, светоизлучающие диоды часто используются в дешёвых локальных сетях для связи на малое расстояние. Однако, широкая спектральная полоса пропускания и невозможность работы в длинах волны второй и третьей оптических окон, не позволяет использовать светодиод в системах телесвязи.

• Предусилитель

Усилитель преобразовывает асимметричный ток от фотодиодного датчика в асимметричное напряжение, которое усиливается и преобразуется в дифференциальный сигнал.

• Микросхема cинхронизации и восстановления данных

Эта микросхема должна восстанавливать синхросигналы от полученного потока данных и их тактирование. Схема фазовой автоподстройки частоты, необходимая для восстановления синхроимпульсов, также полностью интегрирована в микросхему синхронизации и не требует внешних контрольных синхроимпульсов.

• Блок преобразования последовательного кода в параллельный

• Параллельно-последовательный преобразователь

• Лазерный формирователь

Основной его задачей является подача тока смещения и модулирующего тока для прямого модулирования лазерного диода.

• Оптический кабель, состоящий из оптических волокон, находящихся под общей защитной оболочкой.

Одномодовое волокно

При достаточно малом диаметре волокна и соответствующей длине волны через световод будет распространяться единственный луч. Вообще сам факт подбора диаметра сердечника под одномодовый режим распространения сигнала говорит о частности каждого отдельного варианта конструкции световода. То есть под одномодовостью следует понимать характеристики волокна относительно конкретной частоты используемой волны. Распространение лишь одного луча позволяет избавиться от межмодовой дисперсии, в связи с чем одномодовые световоды на порядки производительнее. На данный момент применяется сердечник с внешним диаметром около 8 мкм. Как и в случае с многомодовыми световодами, используется и ступенчатая, и градиентная плотность распределения материала.

Второй вариант более производительный. Одномодовая технология более тонкая, дорогая и применяется в настоящее время в телекоммуникациях. Оптическое волокно используется в волоконно-оптических линиях связи, которые превосходят электронные средства связи тем, что позволяют без потерь с высокой скоростью транслировать цифровые данные на огромные расстояния. Оптоволоконные линии могут как образовывать новую сеть, так и служить для объединения уже существующих сетей — участков магистралей оптических волокон, объединенных физически на уровне световода, либо логически — на уровне протоколов передачи данных. Скорость передачи данных по ВОЛС может измеряться сотнями гигабит в секунду. Уже сейчас дорабатывается стандарт, позволяющий передавать данные со скоростью 100 Гбит/c, а стандарт 10 Гбит Ethernet используется в современных телекоммуникационных структурах уже несколько лет.

Многомодовое волокно

В многомодовом ОВ может распространяться одновременно большое число мод – лучей, введенных в световод под разными углами. Многомодовое ОВ обладает относительно большим диаметром сердцевины (стандартные значения 50 и 62,5 мкм) и, соответственно, большой числовой апертурой. Больший диаметр сердцевины многомодового волокна упрощает ввод оптического излучения в волокно, а более мягкие требования к допустимым отклонениям для многомодового волокна позволяют уменьшить стоимость оптических приемо-передатчиков. Таким образом, многомодовое волокно преобладает в локальных и домашних сетях небольшой протяженности.

Основным недостатком многомодового ОВ является наличие межмодовой дисперсии, возникающей из-за того, что разные моды проделывают в волокне разный оптический путь. Для уменьшения влияния этого явления было разработано многомодовое волокно с градиентным показателем преломления, благодаря чему моды в волокне распространяются по параболическим траекториям, и разность их оптических путей, а, следовательно, и межмодовая дисперсия существенно меньше. Однако насколько не были бы сбалансированы градиентные многомодовые волокна, их пропускная способность не сравнится с одномодовыми технологиями.

Волоконно-оптические приёмопередатчики

Чтобы передать данные через оптические каналы, сигналы должны быть преобразованы из электрического вида в оптический, переданы по линии связи и затем в приёмнике преобразованы обратно в электрический вид. Эти преобразования происходят в устройстве приёмопередатчика, который содержит электронные блоки наряду с оптическими компонентами.

Широко используемый в технике передач мультиплексор с разделением времени позволяет увеличить скорость передачи до 10 Гб/сек. Современные быстродействующие волоконно-оптические системы предлагают следующие стандарты скорости передач.

Стандарт SONET	Стандарт SDH	Скорость передачи
OC 1	—	51,84 Мб/сек
OC 3	STM 1	155,52 Мб/сек
OC 12	STM 4	622,08 Мб/сек
OC 48	STM 16	2,4883 Гб/сек
OC 192	STM 64	9,9533 Гб/сек

Новые методы мультиплексного разделения длины волны или спектральное уплотнение дают возможность увеличить плотность передачи данных. Для этого многочисленные мультиплексные потоки информации посылаются по одному оптоволоконному каналу с использованием передачи каждого потока на разных длинах волны. Электронные компоненты в WDM-приемнике и передатчике отличаются по сравнению с теми, которые используются в системе с временным разделением.

Применение линий оптоволоконной связи

Оптоволокно активно применяется для построения городских, региональных и федеральных сетей связи, а также для устройства соединительных линий между городскими АТС. Это связано с быстротой, надёжностью и высокой пропускной способностью волоконных сетей. Также посредством применения оптоволоконных каналов существуют кабельное телевидение, удалённое видеонаблюдение, видеоконференции и видеотрансляции, телеметрические и другие информационные системы. В перспективе в оптоволоконных сетях предполагается использовать преобразование речевых сигналов в оптические.

См. также

Оптоволоконная связь: Сертификация

Коаксиальная связь

Ссылки

Статьи — Введение в волоконно-оптические кабели. Часть 3

3.3. Ленточные волокна

Третьим способом упаковки волокон является укладка рядом друг с другом нескольких (обычно 2 , 12) волокон с первичным покрытием и нанесение на них дополнительного покрытия. Такая конструкция называется волоконно-оптической лентой или ленточным модулем (см. Рис.5).

При такой технологии два или более волоконных световода объединяются упорядоченным образом в плоский модуль. Отдельные световоды связаны в одной плоскости параллельно друг другу с одинаковым шагом. С пленочным ленточным покрытием.

Существует три способа изготовления волоконно-оптических лент:

• Обмотка лентой,

• Связывание отдельных волокон друг с другом,

• Заключение всех волокон в общую оболочку.

Ленточные модули объединяют в стопку-матрицу с прямоугольным сечением и помещают в пазы профилированного сердечника кабеля.

Обмотка лентой

Этот способ проиллюстрирован на Рис.5а. Обмотка лентой – это первый способ, разработанный для изготовления волоконно-оптических лент. В такой конструкции световоды склеены в одной плоскости между пленками на основе полиэфирной смолы. Данный способ применялся, например, американской компанией AT&T для создания сетей дальней связи. Однако в последнее время он вытесняется двумя другими способами, обеспечивающими получение волоконно-оптических лент, более устойчивых по отношению к микро- и макроизгибам и характеризующихся меньшим затуханием при колебаниях температуры или механических нагрузках.

Связывание отдельных волокон друг с другом

Этот способ также проиллюстрирован на Рис.5б. При его использовании промежутки между двумя соседними волокнами заполняются акрилатом. Лента может состоять из нескольких (числом до 12) волокон, уложенных параллельно друг другу. При использовании этого способа отдельные волокна легче подготовить к сварке или механическому сращиванию. Недостаток этого метода заключается в том, что волокна, образующие ленту, относительно восприимчивы к механическим воздействиям и поэтому могут быть повреждены.

Заключение всех волокон в общую оболочку

При использовании этого способа все волокна ленты укладываются рядом друг с другом, и все вместе покрываются со всех сторон тонким слоем акрилата, образующим общую оболочку. Число волокон в ленте может быть от 4 до 16. В полученной таким образом ленте волокна заключены в общую полимерную оболочку и, тем самым, связаны между собой (см. рис. 5в). Более толстый слой покрытия из акрилата (общая толщина волокна и покрытия – 0.4 мм) представляет собой эффективный буфер, обеспечивающий более надежную защиту от механических воздействий. Такие ленты удобнее сваривать или сращивать механическим способом, а также помещать в кабель и проводить монтаж на месте.

Рисунок 5. Типы ленточных конструкций.

Ленточные модули возникли и распространены в основном в Японии поскольку минимизируют стоимость работ по стыковке волокон. В России они практически не применяются, поскольку требуют наличия специального дорогостоящего оборудования и обеспечивают худшее, по сравнению с одиночными волокнами, качество стыка. По-видимому, распространение ленточных волокон может начаться в эпоху бурного использования световодов для последней мили (волокно в каждый дом).

Разнообразие областей применения световодов в системах волоконно-оптической связи требует, чтобы были разработаны самые разные конструкции кабелей с соответствующими размерами и материалами. Исходя из применения кабеля, выбираются типы модулей и соответствующая им конструкция сердечника кабеля и защитных покровов. Особое внимание уделяется предотвращению повреждений световодов в кабелях из-за воздействий окружающей среды, таких как перепады температуры и механические нагрузки.

4. Оптический сердечник

Оптический сердечник, который образуется в результате скрутки оптических модулей, называется сердечником модульной скрутки. Сердечник, образованный на основе расположения модулей в пазах профилированного стержня, – профилированный оптический сердечник. Сердечник с центральным расположением модуля, имеющий трубчатую конструкцию называется трубчатый сердечник.

4.1. Сердечник модульной скрутки

4.1.1. Центральный силовой элемент (ЦСЭ) сердечника модульной скрутки

В целях увеличения механической прочности оптических кабелей модули скручивают вокруг центрального элемента, который является силовым элементом кабеля (ЦСЭ). При этом центральный элемент может служить для защиты от продольного изгиба и от растяжения. Поэтому он изготавливается из таких материалов, которые имеют большой модуль упругости и сохраняют устойчивость при колебаниях температуры в определенном диапазоне.

В качестве ЦСЭ кабеля может использоваться стальная проволока диаметром 2 , 3.5 мм (или тросик примерно такого же диаметра из несколких проволок более тонкого сечения), вокруг которой укладываются модули, образуя скрутку. Недостатком такой конструкции оптического сердечника является существование проводника в центре оптического кабеля, что означает возможность повреждения оптических волокон при разряде молнии на проводнике – проволоке ЦСЭ. Таким образом, оптические кабели с металлическим ЦСЭ нельзя применять в случаях, когда отсутствуют грозозащитные элементы, например, непосредственно в грунт. Такие типы кабелей, согласно нашей классификации (см. Таблица 1), могут применяться в случаях 1 и ограниченно – в городской канализации 2. Известны случаи прокладки дополнительного грозозащитного проводника при использовании металлического ЦСЭ, что, на наш взгляд, является экономически неэффективным.

Для исключения металлических элементов в структуре оптического сердечника, в качестве ЦСЭ используется диэлектрический стержень. В большинстве случаев он выполнен из стеклопрутка, который получается в результате склеивания стеклянных нитей (ровингов) с помощью эпоксидной смолы. При особо высоких требованиях к прочности и гибкости ЦСЭ выполняют из арамидного прутка, в котором несущими являются арамидные нити. Однако, широкого распространения арамидный ЦСЭ не получил, из-за высокой удельной стоимости арамида как силового элемента.

4.1.2. Скрутка

Благодаря скрутке световоды в модуле имеют определенное свободное пространство, при перемещении в пределах которого при растяжении, изгибе, сжатии не ухудшаются их передаточные характеристики. Наряду с модулями в различном исполнении, в скрутку могут быть дополнительно включены наполнители, т. е. просто полиэтиленовые элементы (кордели). Часто в комбинированных кабелях элементом скрутки являются изолированные медные жилы. Совокупность силовых и скручиваемых элементов, а также скрепляющей ленты или оболочки вокруг них, если такая имеется, называется сердечником кабеля. Пример расчета геометрических параметров элементов скрутки приведен в Приложении.

Таблица 5. Цветная кодировка модулей.

N	Кабели с сердечником
1	Красный
2	Зеленый
Остальные	Натуральный
Кордель	Черный
По требованию может поставляться с другим цветовым сочетанием

Самой распространенной в технике оптических кабелей является скрутка слоями или послойная скрутка. При этом скручиваемые элементы располагаются концентрически вокруг ЦСЭ в один или несколько слоев (см. Рис.6). Шаг спирали рассчитывается для того, чтобы предотвращать увеличение затухания в кабеле, вызываемое, прежде всего, изгибами кабеля в процессе его изготовления, при прокладке и при установке, а также вследствие колебаний температуры.

Если скручиваются отдельные элементы, например, модули или наполнители, то в этом случае говорят о кабеле повивной скрутки. Если же сердечник кабеля скручивается из элементов, состоящих из скрученных модулей, то такой кабель называется кабелем жгутовой скрутки (см. Рис.6). При использовании кабелей жгутовой скрутки плотность упаковки может быть существенно увеличена.

Рисунок 6. Различные способы скрутки элементов сердечника оптического кабеля.

Если кабель предназначен для наружной прокладки, то пространство между модулями заполняется веществом (гидрофобным наполнителем), придающим кабелю водонепроницаемость по всей его длине. Поверх скрутки накладывается защитная наружная оболочка из полимера.

4.1.3. Деформация растяжения и сжатия.

Наряду с изгибом необходимо ограничивать растяжение и сжатие световодов в модулях с тем, чтобы в заданных диапазонах нагрузок на растяжение и температурных диапазонах в волоконно-оптическом кабеле не возникали недопустимые изменения передаточных характеристик и опасность повреждения световодов. Световоды в модулях со свободной укладкой волокон могут свободно передвигаться внутри оболочки. В ненагруженном состоянии они располагаются в центре модуля, и их зазор DR (по отношению к защитной оболочке модуля) определяется с учетом внутреннего диаметра di оболочки модуля и наружного диаметра df световода (см. Рис.7). В случае модуля со свободной укладкой, в котором находятся несколько световодов, за наружный диаметр df следует принять диаметр воображаемой окружности, охватывающей световоды как можно плотнее.

Относительное изменение длины DL/L волоконно-оптического кабеля, т. е. допустимое удлинение eK или сжатие eTK (сжатие, обусловленное температурой) кабеля с повивной скруткой радиусом R и шагом S равно:

где знак «+» используется для сжатия кабеля eTK, а знак «-» — для удлинения кабеля eK. Это уравнение может привести к выводу, что уменьшение шага скрутки S вызовет существенное увеличение допустимого удлинения или сжатия кабеля. Но при этом необходимо учитывать допустимый радиус кривизны световода, который различен для одномодовых и многомодовых волокон.

Рисунок 7. Размеры и положение волокна в модуле в ненагруженном состоянии.

Чтобы вычислить максимально допустимое растягивающее усилие Fmax необходимо знать площади поперечного сечения A материалов, используемых в кабеле, и значения их модуля Юнга Е (модуля продольной упругости). Тогда сумма всех произведений EiAi, умноженных на максимально допустимое удлинение кабеля eK, дает максимальное растягивающее усилие для кабеля, при котором световоды не подвергаются механическому напряжению:

На Рис. 8 показаны различные состояния световода в полой оболочке. Без какого-либо напряжения длина световода и оболочки одинаковая (а). При растяжении за счет растягивающего напряжения волоконно-оптического кабеля световод смещается в направлении внутренней стороны полой оболочки (б), при этом сначала ее не касается и не подвергается деформациям. Удлинение кабеля передается на световод только при величине, превышающей примерно 0,5 %, в зависимости от размеров полой оболочки. Реакцией световода будет повышение затухания.

Рисунок 8. Различное положение волокон в модуле

При низких температурах имеет место обратное явление. Полимер, из которого сделана оболочка модуля, сжимается. Поэтому, при охлаждении кабеля происходит его сжатие, и световод движется к внешней стороне полой оболочки (в).

4.2. Профилированный оптический сердечник

Некоторые кабели и во время, и после прокладки постоянно подвергаются воздействию раздавливающих усилий. Для защиты волокон в этих кабелях должны быть приняты специальные меры. С этой целью было разработано несколько различных видов сердечников. Большинство из них являются профилированными сердечниками, т.е. сердечниками, снабженными пазами (см. Рис.9).

Оптические волокна укладываются в них в направляющие пазы. Обычно профилированный сердечник с 6 — 12 пазами отливается вокруг металлического или неметаллического центрального силового элемента (ЦСЭ). Пазы могут быть спиральными, идущими в любом направлении, либо их направление чередуется. Спиральные пазы идут в одном и том же направлении по всей длине кабеля, в то время как направление пазов второго вида чередуется через определенные отрезки длины. Такие пазы (и сердечники с такими пазами) называются SZ-пазами (SZ-сердечниками). Это название они получили потому, что сначала пазы образуют S-образную кривую, а затем – Z-образную. Применение сердечников с чередованием направления пазов упростило как изготовление, так и установку этого вида оптического кабеля.

Все три вида сердечников обычно изготавливаются из полипропилена. Они получаются путем экструзии, причем их длина достигает 25 ÷ 30 км. ЦСЭ, как правило, делается из стали или из пластмассы, армированной стекловолокном. У всех видов таких сердечников имеется по 6 ÷ 12 пазов, в каждом из которых помещается от 1 до 16 волокон.

В зависимости от размеров и формы этих углублений в центральном элементе в них могут свободно помещаться один или несколько световодов – отдельно или в виде ленточной конструкции. Как и в случае с модулями, эти пазы заполняются компаундом. В случае если требуется конструкция кабеля без наполнителя, водонепроницаемость по длине может быть обеспечена с помощью водоблокирующей ленты.

Рисунок 9. Профилированный сердечник оптического кабеля

Для дальнейшего увеличения числа световодов в кабеле, в пределах одной общей внешней оболочки могут быть свиты по жгутовому принципу несколько отдельных кабельных элементов с профилированным стержнем. Преимуществом данной конструкции в сочетании с ленточной компоновкой кабелей с большим количеством световодов (более 100) является, во-первых, большая плотность упаковки, а, во-вторых, упрощенная технология соединения вследствие упорядоченного размещения световодов.

Данный вид сердечника очень распространен у зарубежных производителей (особенно у Ericsson – изобретателя профилированного оптического сердечника), но в России распространения не получил. Причиной оказалось как отсутствие опыта производства профилированных сердечников, так и необходимость специального оборудования, загрузка которого не гарантируется. Высокую стойкость к раздавливающим усилиям – основное преимущество профилированного сердечника – российские производители компенсируют толщиной стенки оптических модулей и увеличением толщины и жесткости первичной оболочки, накладываемой непосредственно на сердечник модульной скрутки.

Определение оптоволоконного кабеля

Оптоволоконный кабель — это высокоскоростная среда передачи данных. Он содержит крошечные стеклянные или пластиковые волокна, несущие световые лучи. Цифровые данные передаются по кабелю с помощью быстрых световых импульсов. Приемный конец оптоволоконной передачи преобразует световые импульсы в двоичные значения, которые могут считываться компьютером.

Поскольку оптоволоконные кабели передают данные посредством световых волн, они могут передавать информацию со скоростью света.Неудивительно, что волоконно-оптические кабели обеспечивают самую высокую скорость передачи данных среди всех сред передачи данных. Они также менее восприимчивы к шумам и помехам по сравнению с медными проводами или телефонными линиями. Однако оптоволоконные кабели более хрупкие, чем их металлические аналоги, и поэтому требуют большего защитного экрана. Хотя медные провода можно сращивать и ремонтировать столько раз, сколько необходимо, сломанные оптоволоконные кабели часто необходимо заменять.

Поскольку оптоволоконные кабели обеспечивают высокую скорость передачи данных и большую полосу пропускания, они используются в значительной части магистральной сети Интернет. Например, большинство трансатлантических телекоммуникационных кабелей между США и Европой являются оптоволоконными. В последние годы оптоволоконная технология также становится все более популярной для локальных подключений к Интернету. Например, некоторые интернет-провайдеры теперь предлагают «оптоволоконный Интернет», который обеспечивает доступ в Интернет по оптоволоконной линии. Оптоволоконные соединения могут обеспечить дома и предприятиям скорость передачи данных до 1 Гбит / с.

Обновлено: 5 декабря 2014 г.

TechTerms — Компьютерный словарь технических терминов

Эта страница содержит техническое определение оптоволоконного кабеля.Он объясняет в компьютерной терминологии, что означает волоконно-оптический кабель, и является одним из многих терминов, связанных с оборудованием в словаре TechTerms.

Все определения на веб-сайте TechTerms составлены так, чтобы быть технически точными, но также простыми для понимания. Если вы найдете это определение оптоволоконного кабеля полезным, вы можете сослаться на него, используя приведенные выше ссылки для цитирования. Если вы считаете, что термин следует обновить или добавить в словарь TechTerms, напишите в TechTerms!

Подпишитесь на информационный бюллетень TechTerms, чтобы получать избранные термины и тесты прямо в свой почтовый ящик.Вы можете получать электронную почту ежедневно или еженедельно.

Подписаться

Fiber Optic Termination — Fiber Optic Tutorial

Правильная оконцовка волоконно-оптического кабеля чрезвычайно важна при установке волоконно-оптической сети. Сеть будет ненадежной, если эта функция не будет выполнена правильно. Таким образом, сегодня этой области уделяется большое внимание, и на рынке появляется все больше и больше продуктов, которые делают оконцовку волоконно-оптических кабелей более простой и точной, чем когда-либо.

Что такое оконечное устройство для оптоволокна?

Концевая оптоволоконная муфта — это подключение волокна или провода к устройству, например к настенной розетке или оборудованию, которое позволяет подключать кабель к другим кабелям или устройствам. Назначение оптоволоконной оконечной нагрузки — обеспечение перекрестного соединения волокна и распределения светового сигнала. Правильная оптоволоконная заделка защитит волокна от грязи или повреждений во время использования и предотвратит чрезмерную потерю света, тем самым делая работу сети более плавной и эффективной.

Подготовка к заделке оптоволокна

Подготовка к заделке оптоволокна включает сбор необходимых материалов, снятие внешней оболочки, разрезание кевлара и удаление буфера или покрытия. Для расходных материалов вам понадобятся защитные очки, мусорный бак для волокна, разъемы, оптоволоконный кабель, эпоксидная смола и шприцы (или анаэробный клей), а также полировальная пленка. Инструменты, используемые для заделки оптоволоконных кабелей, включают устройство для зачистки волокна, разметку, ножницы для арамидной пряжи, регулируемый инструмент для зачистки оболочки кабеля, полировочную шайбу, полировочную стеклянную пластину и резиновую подушку для полировки разъемов ПК, особенно для одномодового заделывания.

Вам также понадобится испытательное оборудование, такое как измеритель мощности, FOtracer, эталонные испытательные кабели, светодиодный источник света и микроскоп для осмотра разъема.

Два метода оптоволоконной заделки

Один из типов оптоволоконной заделки — это использование соединителей, которые соединяют два волокна для образования временного соединения. Другой тип соединения — это соединение двух оголенных волокон без каких-либо соединителей. Сплайсинг — это постоянный метод прерывания.

Методы сращивания оптоволоконных кабелей

Механический и сварочный — это два различных метода сращивания оптических волокон, которые используются сегодня. Механическое сращивание выравнивает два конца волокна по общей средней линии, чтобы свет проходил от одного волокна к другому. Клейкая крышка или крышка с защелкой используются для постоянного закрепления стыка.

Механические сращивания оптоволоконных кабелей доступны для одномодовых или многомодовых волокон. Они удобны для постоянной установки или быстрого ремонта, потому что они маленькие и очень простые в использовании.

Сварка оплавлением состоит из двух этапов. К ним относятся два точно совмещенных волокна, создающих небольшую электрическую дугу для плавления волокон и их сварки. Сварка оптоволоконным кабелем имеет соединение с низкими потерями, но высокоточный сварочный аппарат громоздкий и дорогой.

Защита буферных трубок

Когда кабель входит в оптоволоконный затвор, оболочка вокруг оптоволоконного кабеля снимается, и отдельные волокна обнажаются.Этот процесс необходим для подготовки волокон к сращиванию или заделке. Чтобы оптоволоконные кабели не порвались, в них вставляют гибкие буферные трубки. Это обеспечивает большее сопротивление раздавливанию или другим видам ударных сил. Прочность на растяжение не так хороша, потому что волокно не может свободно плавать, но кабель будет легче и гибче.

Всегда следуйте инструкциям при оконечной нагрузке оптоволокна

Процесс заделки оптоволоконной сети сегодня стал намного проще с увеличением числа установщиков и легкодоступными оконечными устройствами. Но даже если вы профессиональный установщик, всегда внимательно следуйте инструкциям по подключению оптоволоконных кабелей. Убедитесь, что у вас есть точные инструкции для используемого разъема, поскольку разъемы имеют другую конструкцию.

Есть много классов колледжа, а также онлайн-классы, которые предлагают профессиональную подготовку в области оконечной нагрузки оптоволокна. Основные навыки, которые вы получите в области заделки оптоволокна, включают:

• Как подготовить кабель для заделки
• Как зачистить оптоволокно
• Как подготовить эпоксидную смолу (набор шприца)
• Как прикрепить соединитель к оптоволокну
• Как писать и полировать
• Как проверить ваше соединение
• Как проверить ваш разъем

Оконечная нагрузка оптоволоконного кабеля настолько важна, что производители выпустили более 80 типов разъемов.Существуют разные стили разъемов, которые подходят практически к любому типу оптоволоконной сети. Вот почему так много компаний и организаций сегодня выбирают оптоволокно для построения или перепроектирования своих сетей.

Волоконно-оптический кабель, Волоконно-оптический кабель, Fiber Jumper

Наружный кабель

Внешний оптоволоконный кабель, это зависит от того, проложен ли кабель напрямую, протянут в кабелепроводе или натянут по воздуху. Кабель намокнет или станет влажным? Должен ли он выдерживать высокое растягивающее усилие при установке в кабелепровод или постоянное натяжение в воздушной установке? Будет ли кабель подвергаться воздействию химикатов или должен выдерживать широкий диапазон температур?

ЧИТАТЬ БОЛЬШЕ

Внутренний кабель

Внутренний оптоволоконный кабель обычно включает в себя герметичный буферный кабель, распределительный кабель, разрывной кабель, бронированный кабель и т. Д.Задача кабеля — защитить волокна от окружающей среды, с которой сталкивается установка

. ЧИТАТЬ БОЛЬШЕ

Армированный кабель

Армированные кабели устанавливаются в наружных установках (OSP), подходящих для внутренней установки в воздуховоде или для прямой прокладки под землей. Кабель обладает очень высокой прочностью на сжатие, а броня обеспечивает защиту от грызунов и других типов механических повреждений. Доступны в различных исполнениях, например, кабели для армирования из неметаллической стальной ленты и стальной проволоки.

ЧИТАТЬ БОЛЬШЕ

FTTH

Кабели

FTTH состоят из группы кабелей для внутреннего и наружного применения. Эти кабели используются для подключения внешних сетей к зданию абонента.

ЧИТАТЬ БОЛЬШЕ

Рисунок 8

Самоподдерживающиеся тросы (рис. 8) предназначены для использования в воздушном пространстве в качестве альтернативы креплению. Интегрированная опора для проводов обеспечивает необходимую прочность на растяжение, а внешняя оболочка выдавлена ​​в виде фигурки 8.

ЧИТАТЬ БОЛЬШЕ

Патч-корд / косичка

Волоконный патч-корд — это оптический кабель, используемый для подключения оптического устройства к другому для маршрутизации сигнала.Каждый конец кабеля прикреплен к разъему, поэтому шнур может быть подключен. Пигтейл — это кабель с одним разъемом. Высококачественные оптические кабели и патч-корды являются определяющим фактором в обеспечении максимальной производительности любой сети. Обычно он используется в приложениях FTTX, телекоммуникациях, передаче данных и кабельном телевидении.

ЧИТАТЬ БОЛЬШЕ Волоконно-оптическая сеть

Fios | О Verizon

Центр ресурсов по специальным возможностям Перейти к основному содержанию

Узнайте больше о реакции Verizon на COVID-19ЛичныйБизнесО VerizonНаша компанияНаша компанияНаша компанияНаша компания

• Обзор Обзор
• Кто мыКто мы Кто мы есть
  • Обзор Обзор
  • Разнообразие и инклюзивность Разнообразие и инклюзивность
  • История и хронология История и хронология
  • Главный офис Главное управление
  • Информационный бюллетень Verizon Информационный бюллетень Verizon
  • Руководство Лидерство
  • Награды Награды

• Что мы делаемЧто мы делаем Что мы делаем
  • Обзор Обзор
  • 5 г 5G
  • 5G Labs Лаборатории 5G
  • 4G LTE 4G LTE
  • Широкополосный доступ и оптоволокно Широкополосный доступ и оптоволокно
  • СМИ и технологии СМИ и технологии
  • Интернет вещей Интернет вещей
  • Управляемая безопасность Управляемая безопасность

• Как мы работаем Как мы работаем
  • Обзор Обзор
  • Кодекс поведения Нормы поведения
  • Управленческое управление Управление Управление
  • Открытый Интернет Открытый Интернет
  • Политики Политики
  • Пенсионеры Пенсионеры
  • Управление делами штата Государственное управление делами
  • Разнообразие поставщиков Разнообразие поставщиков

НовостиНовостиНовостиНовости

• Новости отдел новостей
  • Пресс-релизы Пресс-релизы
  • Контакты для СМИ Контакты для СМИ
  • B-ролл и изображения B-ролл и изображения
  • Информационный бюллетень Verizon Информационный бюллетень Verizon
  • RSS-каналы RSS-каналы
  • Verizon на выставке CES 2021 Verizon на выставке CES 2021

• Характеристики Особенности
  • Обзор Обзор
  • Business Tech Бизнес-технологии
  • Сообщество Сообщество
  • Воспитание в цифровом мире Воспитание в цифровом мире
  • Человек люди
  • Персональные технологии Персональные технологии
  • Политика Политика

• Внутри VerizonInside Verizon Внутри Verizon
  • Обзор Обзор
  • Добро пожаловать, команда V Добро пожаловать в команду V
  • Призыв к доброте Призыв к доброте
  • # Next20 — голоса будущего # Next20 — голоса будущего
  • Социальная справедливость Социальная справедливость
  • Подкасты Подкасты

• Центр экстренной помощи Центр экстренной помощи Центр аварийных ресурсов
  • Обзор Обзор
  • Ответ на Covid-19 Ответ на Covid-19
  • Ресурсы для сотрудников по Covid-19 Ресурсы для сотрудников по Covid-19

ОтветственностьОтветственностьОтветственность

• Обзор Обзор
• Цифровое включениеЦифровое включение Цифровое включение
  • Обзор Обзор
  • Инновационное обучение Verizon Инновационное обучение Verizon
• Защита климатаЗащита от климата Защита климата
  • Обзор Обзор
  • Устойчивое развитие Устойчивость
• Человеческое процветание Человеческое процветание Человеческое процветание
  • Обзор Обзор
  • Программа переподготовки Программа переподготовки
  • Сотрудник-волонтер Сотрудники-волонтеры

• Ответственность за продукцию Ответственность за продукцию Ответственность за продукт
  • Обзор Обзор
  • Доступность Доступность
  • Воспитание в цифровом мире Воспитание в цифровом мире
  • Безопасность аккаунта Безопасность аккаунта
  • Робобозвонки Робо-звонки

• Делимся успехом Делимся успехами Делимся нашим успехом
  • Обзор

Что такое оптоволоконный кабель?

Обновлено: 30. 04.2020 компанией Computer Hope

Оптоволоконный кабель может относиться к любому из следующего:

1.Волоконно-оптический кабель , определенный в стандарте IEEE 802.8 , представляет собой кабель, который содержит оптические волокна (обычно стеклянные), покрытые пластиком, для передачи данных импульсами света. Покрытие помогает защитить волокна от жары, холода, электромагнитных помех от других типов проводки и некоторую защиту от ультрафиолетовых лучей от солнца. Волоконная оптика обеспечивает гораздо более быструю передачу данных, чем стандартные медные провода, поскольку они имеют гораздо более высокую пропускную способность и симметричны. Оптоволоконные соединения распространены среди корпоративных сетей или глобальных сетей, таких как магистральные сети Интернет, из-за возможностей кабеля.

2. В телевизионных и стереосистемах оптический кабель используется для передачи звука с DVD-плеера или телевизора на звуковую систему (например, стереоресивер или звуковую панель). Оптический кабель может передавать звук высокого качества, практически не ухудшая качество звука.

Осторожно

При обращении и использовании оптоволоконных кабелей или оптоволоконного сетевого оборудования помните о приведенных ниже рекомендациях.

Меры предосторожности при использовании оптоволоконного кабеля

1. Держите оптоволоконные соединения и разъемы закрытыми, когда они не используются, чтобы предотвратить попадание пыли, грязи или других веществ на соединение разъема.
2. Всегда содержите оптоволоконные соединения и разъемы в чистоте.
3. Не допускайте изгиба оптоволоконного кабеля больше диаметра вашей руки. Дальнейшее изгибание кабеля может привести к его физическому повреждению.
4. Не прикасайтесь к кончику волоконно-оптического кабеля, так как он может порезаться.
5. Никогда не смотрите вниз на оптоволоконные кабели во время их использования, так как используются световые импульсы. Чтобы определить, отправляется ли импульс, используйте измеритель.