Các thành phần của sợi quang là gì
Các thành phần của sợi quang là gì? Một sợi quang thông thường bao gồm ba thành phần chính: lõi, mang ánh sáng; lớp bọc, bao quanh lõi có chiết suất thấp hơn và chứa ánh sáng; và lớp phủ, bảo vệ sợi dễ vỡ bên trong.
Cốt lõi
Lõi mang ánh sáng là phần nhỏ nhất của sợi quang. Lõi sợi quang thường được làm bằng thủy tinh, mặc dù một số được làm bằng nhựa. Kính sử dụng trong lõi là cực kỳ tinh khiết silic dioxide (SiO2), một loại vật liệu rất rõ ràng rằng bạn có thể xem xét thông qua 5 dặm về nó như thể bạn đang nhìn qua cửa sổ gia đình.
Trong quá trình sản xuất, các chất dẫn xuất như Germania, pentoxide phốt pho hoặc alumina được sử dụng để nâng chỉ số khúc xạ trong các điều kiện được kiểm soát.
Các lõi sợi quang được sản xuất theo các đường kính khác nhau cho các ứng dụng khác nhau. Các lõi thủy tinh điển hình có kích thước từ nhỏ đến 3,7um đến 200um. Kích thước lõi thường được sử dụng trong viễn thông là 9um, 50um và 62,5um. Lõi sợi quang nhựa có thể lớn hơn nhiều so với thủy tinh. Một kích thước lõi nhựa phổ biến là 980um.
Tấm ốp
Lớp bọc được bao quanh lõi và cung cấp chỉ số khúc xạ thấp hơn để làm cho sợi quang hoạt động. Khi tấm kính được sử dụng, lớp bọc và lõi được sản xuất cùng nhau từ cùng một vật liệu dựa trên silicon dioxide trong trạng thái hợp nhất vĩnh viễn. Quá trình sản xuất bổ sung lượng chất khác nhau vào lõi và lớp bọc để duy trì sự khác biệt về chỉ số khúc xạ giữa chúng khoảng 1%.
Một lõi điển hình có thể có chiết suất 1,49 ở 1300nm trong khi lớp bọc có thể có chiết suất 1,47. Những con số này, tuy nhiên, phụ thuộc vào bước sóng. Lõi của cùng một sợi sẽ có chỉ số khúc xạ khác nhau ở bước sóng khác nhau.
Giống như lõi, lớp bọc được sản xuất theo đường kính tiêu chuẩn. Hai đường kính được sử dụng phổ biến nhất là 125um và 140um. Tấm ốp 125um thường hỗ trợ kích thước lõi 9um, 50um, 62,5um và 85um. Tấm ốp 140um thường có lõi 100um.
lớp áo
Lớp phủ là lớp bảo vệ ture của sợi quang. Lớp phủ hấp thụ các chấn động, nấc, vết trầy xước và thậm chí độ ẩm có thể làm hỏng lớp bọc. Không có lớp phủ, sợi quang rất dễ vỡ. Một nick kính hiển vi duy nhất trong lớp bọc có thể khiến sợi quang bị đứt khi bị uốn cong. Lớp phủ là điều cần thiết cho tất cả các sợi thủy tinh, và chúng không được bán mà không có nó.
Các lớp phủ chỉ bảo vệ. Nó không góp phần vào khả năng mang ánh sáng của sợi quang theo bất kỳ cách nào. Đường kính bên ngoài của lớp phủ thường là 250um hoặc 500um. Nói chung lớp phủ không màu. Tuy nhiên, trong một số ứng dụng, lớp phủ có màu, do đó có thể xác định được các sợi quang riêng lẻ trong một nhóm các sợi quang.
Lớp phủ được tìm thấy trên sợi quang được chọn cho một loại hiệu suất hoặc môi trường cụ thể. Một trong những loại phổ biến nhất của lớp phủ là acrylate. Lớp phủ này thường được áp dụng trong hai lớp. Lớp phủ chính được áp dụng trực tiếp trên tấm ốp. Lớp phủ này mềm và cung cấp một đệm cho sợi quang khi nó bị uốn cong. Lớp phủ thứ cấp cứng hơn lớp phủ chính và cung cấp bề mặt ngoài cứng. Acrylate, tuy nhiên, bị hạn chế trong hiệu suất nhiệt độ. Một acrylate điển hình có thể hoạt động ở nhiệt độ lên tới 125 độ C.
Silicone, carbon và polyimide là các lớp phủ có thể được tìm thấy trên các sợi quang được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt như các hệ thống điện tử hàng không, hàng không vũ trụ và không gian. Chúng cũng có thể được sử dụng trên các sợi quang được thiết kế để khai thác hoặc khoan dầu khí.
Tiêu chuẩn
Mặc dù có thể kết hợp nhiều kích thước lõi và lớp bọc, các tiêu chuẩn là cần thiết để đảm bảo rằng các đầu nối và thiết bị có thể được kết hợp đúng. Điều này đặc biệt quan trọng khi xử lý các thành phần nhỏ như các thành phần được sử dụng trong sợi quang, trong đó ngay cả những sai lệch nhỏ cũng có thể khiến toàn bộ hệ thống trở nên vô dụng.
Hai tổ chức công bố các tiêu chuẩn xác định hiệu suất của sợi quang được sử dụng trong ngành Viễn thông; họ là Hiệp hội Công nghiệp Viễn thông (TIA) và Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU). Trong khi TIA và ITU công bố nhiều tiêu chuẩn về cáp quang, các tiêu chuẩn chính mà bạn nên làm quen với ANSI / TIA-568-C.3, ITU-TG.653, ITU-TG.655 và ITU-T G.657.
Tiêu chuẩn ANSI / TIA-568-C.3 được áp dụng cho các thành phần cáp quang cơ sở. Các tiêu chuẩn ITU được áp dụng cho Cáp quang đơn mode. Sau đây là những mô tả của họ:
> ITU-TG.652: Đặc điểm của cáp và cáp quang chế độ đơn
> ITU-T G.655: Đặc điểm của cáp quang và cáp quang đơn chế độ phân tán
> ITU-T G.657: Đặc điểm của cáp quang và cáp quang đơn chế độ phân tán khác không
Các tiêu chuẩn này chứa thông tin quan trọng xác định hiệu suất của cáp quang, Cáp mạng sợi quang và các thành phần như Đầu nối quang và mối nối.
Nguyên vật liệu
Sợi quang thường được chế tạo với lõi thủy tinh và tấm kính, nhưng các vật liệu khác có thể được sử dụng nếu hiệu suất của sợi phải được cân bằng với chi phí lắp đặt sợi, lắp nó với đầu nối và đảm bảo rằng nó được bảo vệ khỏi hư hại. Trong nhiều trường hợp, sợi chỉ phải chạy một quãng ngắn và lợi ích của chất lượng cao tất cả các sợi thủy tinh trở nên ít quan trọng hơn là tiết kiệm tiền. Cũng có những trường hợp các sợi tiếp xúc với các điều kiện khắc nghiệt, chẳng hạn như rung động, nhiệt độ khắc nghiệt, xử lý lặp đi lặp lại hoặc chuyển động liên tục. Các phân loại sợi khác nhau đã phát triển để phù hợp với các điều kiện, yếu tố chi phí và yêu cầu hiệu suất khác nhau.
Các phân loại sợi chính theo vật liệu là :
Sợi thủy tinh : Những sợi này có lõi thủy tinh và tấm kính. Chúng được sử dụng khi tốc độ dữ liệu cao, khoảng cách truyền dài hoặc kết hợp cả hai được yêu cầu. Sợi thủy tinh là loại dễ vỡ nhất trong số các loại có sẵn, và do đó, chúng phải được lắp đặt trong môi trường mà chúng sẽ không bị lạm dụng nhiều, hoặc chúng phải được bảo vệ bằng dây cáp hoặc vỏ bọc đặc biệt để đảm bảo rằng chúng không bị hư hại.
Sợi thủy tinh thường được tìm thấy trong dữ liệu đường dài và các ứng dụng kết nối và liên mạng.
Nhựa bọc silica (PCS) : Những sợi này có lõi thủy tinh và tấm nhựa. Lõi lớn hơn sợi thủy tinh; thông thường, 200 Lời đề nghị với độ dày lớp phủ 50 50m. Giống như sợi quang thủy tinh silicon, lớp phủ nhựa của sợi quang PCS thường được sử dụng với bộ đệm nhựa nhiệt bao quanh lớp bọc nhựa. Một đặc điểm kỹ thuật sợi PCS điển hình sẽ là 200/300. Lớp bọc nhựa cũng đóng vai trò là lớp bảo vệ cho lõi thủy tinh, do đó lớp phủ thường thấy trên sợi thủy tinh không được bao gồm trên sợi PCS. Sợi PCS thường được sử dụng cho các ứng dụng cảm biến công nghiệp và các ứng dụng y tế / nha khoa.
Silica phủ cứng (HCS) : Những sợi này tương tự như sợi PCS nhưng chúng có lõi thủy tinh với lớp vỏ được làm từ polymer cứng hoặc vật liệu khác, thường mạnh hơn các vật liệu ốp khác. Sợi silica phủ cứng thường được sử dụng ở những vị trí mà độ chắc chắn là yếu tố chính, như sản xuất, tự động hóa nhà máy và các khu vực khác mà sốc và rung sẽ khiến sợi thủy tinh tiêu chuẩn không đáng tin cậy. Sợi quang HCS thường lớn hơn nhiều so với sợi quang thủy tinh. Một kích thước rất phổ biến là 200/230.
Sợi nhựa : Những sợi này có lõi nhựa và vỏ nhựa. Chúng được chọn vì chi phí thấp, độ chắc chắn và dễ sử dụng, và được cài đặt ở những nơi không cần băng thông cao và khoảng cách truyền dài. Mặc dù sợi nhựa không được sử dụng để truyền đường dài, hiệu suất cao, chúng vẫn có thể mang tín hiệu với tốc độ dữ liệu hữu ích trong khoảng cách dưới 100m. Một kích thước rất phổ biến là 980/1000m. Sợi nhựa thường được thiết kế cho các bước sóng khả kiến trong phạm vi 650nm. Một số vị trí điển hình cho sợi nhựa bao gồm hệ thống giải trí gia đình, ô tô và hệ thống kiểm soát sản xuất. Chúng cũng có thể được sử dụng trong các liên kết giữa máy tính và thiết bị ngoại vi và trong thiết bị y tế.
Ưu điểm của sợi quang nhựa lớn
Thật dễ dàng để có được hứng thú về băng thông cao và khả năng truyền đường dài của sợi quang thủy tinh. Nó rõ ràng tốt hơn bất kỳ phương tiện khác. Tuy nhiên, nhiều ứng dụng không yêu cầu băng thông cao trong khoảng cách lớn. Có rất nhiều ứng dụng cho cáp quang trong nhà của bạn. Bạn có thể đã có một hệ thống giải trí gia đình sử dụng sợi quang nhựa hoặc bạn có thể sở hữu một chiếc xe sử dụng sợi quang nhựa để kết nối các thiết bị âm thanh hoặc bộ đổi DVD. Không có ứng dụng nào trong số này yêu cầu băng thông cao trên khoảng cách lớn. Những ứng dụng này rất lý tưởng cho sợi quang nhựa lõi lớn. Sợi quang dẻo thường được thiết kế để hoạt động ở bước sóng khả kiến xung quanh phạm vi 650nm. Có thể nhìn thấy ánh sáng khi nó thoát ra khỏi sợi quang có một lợi thế đáng kể; không có thiết bị kiểm tra đắt tiền được yêu cầu. Một đồng hồ đo điện là cần thiết để đo ánh sáng thoát khỏi sợi quang thủy tinh hoạt động trong phạm vi hồng ngoại. Đồng hồ đo điện có thể đắt hơn hệ thống giải trí gia đình của bạn.
Lõi lớn của sợi quang nhựa có một ưu điểm khác so với sợi thủy tinh nhỏ: dễ dàng căn chỉnh với sợi khác hoặc nguồn sáng hoặc máy dò. Hãy tưởng tượng sắp xếp hai sợi tóc của con người sao cho các đầu chạm vào nhau và nằm ở giữa một cách hoàn hảo. Bây giờ hãy tưởng tượng làm điều tương tự với hai món mì spaghetti chưa nấu chín.
