광섬유 케이블은 오늘날 데이터 전송에 널리 사용됩니다. IT의 일부 영역에서는 금속 도체를 기반으로 하는 기존의 통신 회선을 완전히 대체했습니다. 광섬유 라인은 대량의 데이터를 장거리로 전송해야 하는 경우에 특히 효과적입니다.
광섬유 케이블의 물리적 기반
광섬유의 물리적 원리는 전반사 원리를 기반으로 합니다. 굴절률 n이 다른 두 매질을 취하면1 그리고 n2, n2< n1 (예: 공기와 유리 또는 유리와 투명 플라스틱) 경계면에 각도 α로 광선을 보내면 두 가지 이벤트가 발생합니다.
왼쪽(화살표를 따라)에서 위에서 발사된 광선(그림에서 빨간색으로 표시)은 부분적으로 굴절되어 굴절률이 n인 매질을 따릅니다.2 각도 α에서1<α -="" this="" part="" of="" the="" beam="" is="" indicated="" by="" the="" dashed="" line.="" the="" other="" part="" of="" the="" beam="" will="" be="" reflected="" from="" the="" interface="" at="" the="" same="" angle.="" if="" we="" let="" the="" beam="" under="" a="" more="" gentle="" angle="" β="" (the="" green="" beam="" in="" the="" figure),="" the="" same="" thing="" will="" happen="" -="" partial="" reflection="" and="" partial="" refraction="" under="" the="" angle="">1.
입사각 α가 더 감소하면(그림의 파란색 빔), 빔의 굴절된 부분이 인터페이스(파란색 점선)에 실질적으로 평행하게 "슬라이딩"되는 것을 달성할 수 있습니다. 입사각의 추가 감소(각도 β로 떨어지는 녹색 광선)는 질적 점프를 유발할 것입니다. 굴절된 부분은 없을 것입니다.빔은 두 매체 사이의 인터페이스에서 완전히 반사됩니다. 이 각도를 전반사각이라고 하고 현상 자체를 전반사라고 합니다. 입사각이 더 감소할 때도 마찬가지입니다.
광섬유의 구성
이것이 광섬유가 만들어지는 원리입니다. 광학 밀도가 다른 두 개의 동축 레이어로 구성됩니다.
광선이 빛 반사 각도보다 큰 각도로 광섬유의 열린 끝으로 들어가면 굴절률이 다른 두 매체 사이의 접촉 경계에서 완전히 반사되고 각 "점프"에서 감쇠가 거의 없습니다.
광섬유의 외부 부분은 플라스틱으로 만들어집니다. 내부도 투명 플라스틱으로 만들 수 있으며 상당히 큰 각도로 구부릴 수 있습니다(심지어 링으로 꼬여도 내부로 들어오는 빛은 광학적 특성에 따라 감쇠로 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 계속 전달됩니다. 플라스틱과 섬유의 길이). 유연성이 그다지 중요하지 않은 장거리 케이블의 경우 내부 코어는 일반적으로 유리로 만들어집니다. 이것은 감쇠를 줄이고 광 섬유의 비용을 줄이지만 구부러짐에 민감해집니다.
광 라인의 용량을 늘리기 위해 광섬유는 이중 모드 또는 다중 모드 버전으로 생산됩니다. 이를 위해 코어 단면적이 50 µm 또는 62.5 µm(단일 모드의 경우 10 µm)로 증가합니다. 이러한 라이트 가이드를 통해 두 개 이상의 신호를 동시에 전송할 수 있습니다.
이러한 광 전송 라인의 구성에는 몇 가지 단점이 있습니다. 그 중 하나는 각 신호의 다른 경로로 인한 광 분산입니다. 그들은 구배(가운데에서 가장자리로 변경) 굴절률이 있는 코어를 만들어 그것을 퇴치하는 방법을 배웠습니다. 이로 인해 다른 빔의 경로가 수정됩니다.
다중 모드 광섬유가 있는 케이블은 주로 로컬 네트워크(한 건물, 한 회사 등)에 사용되며 단일 모드에서는 간선용으로 사용됩니다.
광섬유 라인의 설계
광섬유 라인은 LED 또는 레이저에 의해 생성된 광 신호를 전송합니다. 전송 장치에서 전기 신호가 생성됩니다. 최종 장치는 또한 전기 펄스 형태의 신호가 필요합니다. 따라서 원시 데이터를 두 번 변환해야 합니다. 광섬유 라인의 단순화 된 다이어그램이 그림에 나와 있습니다.
전송 장치의 신호는 광 펄스로 변환되어 광 라인을 통해 전송됩니다. 송신측의 이미터 전력은 제한되어 있으므로 감쇠를 보상하는 장치(광 증폭기, 재생기 또는 중계기)는 긴 라인에 일정한 간격으로 배치됩니다. 수신 측에는 광 신호를 전기 신호로 변환하는 또 다른 변환기가 있습니다.
광케이블 구축
광섬유 라인을 구성하기 위해 개별 광섬유가 광 케이블의 일부로 사용됩니다. 그 구성은 전송 라인의 목적과 배치 방법에 따라 다르지만 일반적으로 개별 보호 코팅(긁힘 및 기계적 손상 방지)이 있는 여러 개의 광섬유가 포함되어 있습니다. 이러한 보호는 일반적으로 두 개의 레이어로 이루어집니다. 첫 번째는 화합물 쉘이고, 그 위에는 플라스틱 또는 바니시가 추가로 코팅되어 있습니다. 광섬유는 케이블의 적용을 결정하고 작동 중 라인이 노출될 외부 영향을 기반으로 선택되는 공통 피복(기존 전기 케이블과 유사)으로 둘러싸여 있습니다.
케이블 트레이에 놓을 때 설치류로부터 라인을 보호하는 문제가 있습니다. 이 경우 외피가 강철 테이프 또는 철사 갑옷으로 강화된 케이블을 선택해야 합니다. 또한 손상으로부터 보호하기 위해 유리 섬유가 사용됩니다.
케이블이 파이프에 놓여 있으면 강화 쉘이 필요하지 않습니다. 금속 튜브는 생쥐와 쥐의 치아를 안정적으로 보호합니다. 외피는 더 가볍게 만들 수 있습니다. 이렇게 하면 파이프 내부의 케이블을 더 쉽게 조일 수 있습니다.
선이지면에 놓이면 부식으로부터 보호되는 철사 갑옷 또는 유리 섬유 막대 형태로 보호됩니다. 여기서, 압축 뿐만 아니라 신축에도 높은 저항을 부여한다.
케이블을 강과 기타 물 장애물, 습지 등을 통해 바다에 놓아야 하는 경우 알루미늄 폴리머 테이프에서 추가 보호가 사용됩니다. 이러한 방식으로 물 침투에 대한 안전이 수행됩니다.
또한 전체 외장 내부의 많은 케이블에는 다음이 포함됩니다.
- 외부 기계적 영향 및 라인의 열적 신장 하에서 구조에 더 큰 강도를 부여하는 역할을 하는 보강 막대;
- 필러 - 섬유와 기타 요소 사이의 빈 공간을 채우는 플라스틱 실
- 파워로드 (그 목적은 인장 하중을 증가시키는 것입니다).
긴 범위에서 라인은 케이블에 매달려 있지만 자체지지 케이블이 있습니다. 지지하는 금속 케이블은 외장에 직접 내장되어 있습니다.
별도의 유형의 광섬유 라인으로 광 패치 코드를 언급해야합니다. 이 케이블은 하나 또는 두 개의 광섬유(단일 모드 또는 이중 모드)를 공통 피복으로 둘러싸고 있습니다. 코드의 양쪽에는 연결용 커넥터가 장착되어 있습니다. 이 케이블은 길이가 짧고 짧은 거리에서 장비를 연결하거나 캐비닛 내 통신을 배치하도록 설계되었습니다.
광케이블의 장점과 단점
이러한 통신 회선의 광범위한 사용을 결정한 광 케이블의 확실한 장점은 다음과 같습니다.
- 높은 노이즈 내성 - 광 신호는 가정용 및 산업용 전자기 복사의 영향을 받지 않으며 라인 자체는 방사되지 않습니다(이는 전송된 정보에 대한 무단 액세스를 어렵게 만들고 전자기 호환성 문제를 일으키지 않음).
- 수신 측과 송신 측 사이의 완전한 갈바닉 절연;
- 낮은 수준의 감쇠 - 와이어 라인보다 훨씬 적습니다.
- 긴 수명;
- 높은 대역폭.
오늘날의 현실에서는 케이블이 금속 도둑을 유인하지 않는 것도 중요합니다.
광학에 단점이 없는 것은 아닙니다. 우선 설치 및 연결의 복잡성으로 인해 특수 장비, 도구 및 자재가 필요하고 라인 설치 및 유지 관리에 관련된 인력의 기술에 더 높은 요구 사항이 부과됩니다. FOCL의 대부분의 실패는 설치 오류와 관련이 있으며 즉시 나타나지 않을 수 있습니다. 초기에는 라인 자체의 비용도 높았지만 기술의 발달로 이러한 단점을 경쟁력 있는 수준으로 줄일 수 있게 되었습니다.
광통신 라인은 통신 재료 시장에서 심각한 부문을 차지했습니다. 기술적 돌파구가 없는 한 가까운 장래에 그들에 대한 진지한 대안은 없습니다.
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