Optická vlákna a kabely

OPTICKÁ VLÁKNA A KABELY

Druhy optických vláken

1. Vlákna se skokovou změnou indexu lomu.

Světlo se jimi šíří úplným odrazem. V praxi se užívají vlákna, která obsahují jádro a vnější plášť ze skel s různým indexem lomu

1. jednovidová vlákna – mají velmi malý průřez jádra → pouze jeden vstupní úhel → může se jimi šířit pouze jeden vid

2. mnohovidová vlákna – mají velký průřez jádra → světlo může vstupovat do vlákna pod různými úhly → šíří se jimi více vidů.

1. Vlákna s plynulou změnou indexu lomu (gradientní).

Mají po celém průřezu proměnný index lomu, světlo se jimi šíří postupným ohybem.

Charakteristiky optických vláken

1. Numerická apertura (NA)

Je to sinus maximálního úhlu, z něhož přicházející paprsky se uvnitř vlákna budou ještě šířit.

1. Vazební ztráty

   1. ztráty NA

Pokud je NA přijímacího vlákna menší, potom se část přijímaného světla nebude vláknem šířit.

1. ztráty průřezem jádra

Lze je potlačit kompresí světelného paprsku.

1. ztráty Fresnelovým odrazem

Vznikají při spojení dvou vláken s rozdílnými indexy lomu jejich jader. Lze je snížit užitím vhodné optické látky (nebo lepidla – epoxidové pryskyřice), která přizpůsobí indexy lomu jader vláken, svařením konců vláken.

1. odchylka os

2. úhlová odchylka os

3. oddálení konců vláken

4. nerovnost ploch

Nutné zajistit, aby plochy byly opticky rovné a řez byl veden pod úhlem 90° k ose vlákna.

1. znečištění

3. Disperze

Způsobuje omezení přenosové rychlosti.

Chromatická disperze – její vliv snižujeme použitím co nejužšího frekvenčního pásma světelného zdroje, uplatňuje se převážně v jednovidových vláknech se skokovou změnou indexu lomu, u mnohovidových vláken se používá sklo, které nepodporuje chromatickou disperzi (index lomu vlákna se pro různé vlnové délky liší jen nepatrně).

Vidová disperze –projevuje se především u mnohovidových vláken se skokovou a plynulou změnou indexu lomu.

4. Ohyb

Při ohybu vlákna se mění úhly dopadu, pokud klesnou pod mezní úhel, dochází k lomu směrem do pláště → pokud bude ohyb vlákna příliš ostrý, dochází ke ztrátám světelné energie.

Omezení ztrát – použití vláken s větším rozdílem indexu lomu, použití světla s co nejmenší vlnovou délkou.

5. Mikroohyby

Vznikají vadami při výrobě vlákna, při pokládání optického kabelu. Projeví se mírným zvlněním vlákna → dojde k vyvázání několika vidů z vlákna → zvětšení útlumu vlákna.

Omezení ztrát mikroohybem – užitím speciálních materiálů na vlákna a ochranou proti poškození a možnosti ohybu.

6. Mechanická pevnost.

Mechanická pevnost skla 700kg/mm, prakticky je nižší vlivem povrchových vad a nehomogenit.

Omezení narušení mechanické pevnosti (možnosti poškrábání, zlomení a podobně) - použitím vhodného obalu vlákna, opatrností při pokládce a zamezení vnikání vody k optickému vláknu.