La fibra òptica és la guia d'ones en forma de cilindre-utilitzada en diverses aplicacions com ara la comunicació, l'entreteniment, la construcció, la decoració, la medicina, la salut, la investigació, el desenvolupament, etc.
Els materials utilitzats generalment per construir fibres òptiques inclouen sílice, vidre i plàstic. Les fibres òptiques tenen una mida lleugerament més gruixuda i una mica més gruixuda que el diàmetre del cabell humà.
Es pot classificar àmpliament en tres tipus bàsics segons el tipus de material utilitzat, l'índex de refracció del nucli i el revestiment i el mode de propagació de la llum. Alguns dels tipus més comuns de fibres òptiques inclouen la fibra òptica d'índex-graduat, la fibra òptica d'índex graduat-, la fibra òptica plàstica, la fibra òptica de vidre, la fibra òptica de silici, la fibra òptica d'un-mode i la fibra òptica multimode.
Les fibres òptiques són avantatjoses, ja que són flexibles, lleugeres, primes i no-inflamables. A més, a la vida real, hi ha certes limitacions en l'ús de fibres òptiques per a diferents aplicacions perquè les fibres òptiques no són tan fortes com els cables tradicionals, són molt susceptibles a les abolladures i es poden trencar fàcilment si es dobleguen massa. A més, els costos de fabricació i instal·lació dels cables de fibra òptica són molt més elevats que els cables de coure o alumini. Els cables de fibra òptica de vidre són molt fràgils. Requereixen un alt nivell de manteniment i cura.
Diverses aplicacions de la vida diària depenen de les fibres òptiques per al seu funcionament bàsic.
| Aplicació | Cas d'ús típic | Beneficis clau |
|---|---|---|
| Sistemes de comunicació | Transmissió de dades a llarga i curta{0}}distància, veu i vídeo | Gran ample de banda, segur, baixa interferència |
| Equipament mèdic | Endoscopis, otoscopis, eines de diagnòstic | Mínimament invasiu, flexible, segur |
| Internet | Connexions de banda ampla-alta velocitat | Ràpid, fiable, gran capacitat de dades |
| Indústria de l'automoció | Il·luminació, sensors de seguretat,-comunicació del cotxe | Lleuger, baixa potència, resposta ràpida |
| Militars | Aviònica, control de missió, transferència segura de dades | Encriptat, resistent{0}}a les interferències |
| Aplicacions espacials | Enllaços per satèl·lit, teledetecció, sistemes làser | Gran ample de banda, lleuger, fiable |
| Televisió per cable | Distribució del senyal a múltiples llars | Àmplia cobertura, rendible- |
1. Sistemes de comunicació
El sistema de comunicació de fibra òptica implica la transmissió d'informació de la font a la destinació en forma de polsos de senyals de llum infraroja.
Aquest mètode de comunicació és adequat per a comunicacions de llarga-distància i curta-distància, i permet als usuaris intercanviar diversos senyals, com ara senyals de veu, vídeo, dades i telemetria. Els elements d'un sistema de comunicació de fibra òptica inclouen circuits transmissors, fonts de llum, fotodetectors i circuits receptors.
Els díodes emissors de llum-o la llum LASER són fonts preferides per transmetre senyals en comunicacions de fibra òptica. En canvi, els díodes d'unió PN i els díodes d'allau són els fotodetectors preferits per a finalitats de recepció i detecció.
El sistema de comunicació de fibra òptica és generalment preferit a altres modes de comunicació, ja que demostra ser fiable i ofereix la mínima possibilitat que el senyal d'entrada es vegi afectat per interferències electromagnètiques. A més, el sistema de comunicació basat en fibra òptica-té un ample de banda molt gran, menys possibilitats de degradació del senyal, proporciona una alta seguretat de dades, és comparativament rendible i consumeix menys energia.
2. Equipament mèdic
Les fibres òptiques s'utilitzen àmpliament en diversos equips mèdics i màquines de laboratori d'investigació. Per exemple, l'endoscopi, l'otoscopi, l'oftalmoscopi, etc., són alguns aparells mèdics de diagnòstic que es basen en fibres òptiques per al seu funcionament general.
Les fibres òptiques solen ser preferides per a aplicacions de diagnòstic i tractament mèdic perquè no ofereixen efectes secundaris o no ofereixen efectes secundaris mínims i conseqüències perjudicials, són flexibles, tenen una superfície significativament menor i no emeten radiacions tòxiques. A part de les aplicacions de diagnòstic i tractament, les fibres òptiques també es poden utilitzar per a aplicacions de recerca en el sector de la microbiologia i la biomèdica.
3. Internet
Internet és un dels exemples destacats d'aplicacions{0}}reals que fan ús de fibres òptiques. Les fibres òptiques poden transmetre una gran quantitat de dades d'un lloc a un altre en relativament menys temps.
L'alta velocitat de transmissió de dades, la flexibilitat, la naturalesa lleugera i la capacitat de transportar fàcilment dades a granel fan que les fibres òptiques siguin adequades per a cables d'Internet en lloc dels cables de coure tradicionals.
4. Indústria de l'automoció
La indústria de l'automòbil utilitza fibres òptiques per il·luminar l'interior dels vehicles. Això es deu al fet que les fibres òptiques no consumeixen molt espai, irradien llum brillant, es poden desplegar de manera flexible a l'estructura mecànica del cotxe, són econòmiques, no consumeixen molta energia, tenen possibilitats mínimes de deteriorament del senyal i fuites, tenen una vida útil significativament més llarga i no requereixen manteniment freqüent.
A més de les aplicacions d'il·luminació interior, la indústria de l'automòbil també pot utilitzar fibres òptiques en els llums exteriors d'un vehicle. A més, les fibres òptiques es poden utilitzar en un sistema amb finalitats de comunicació. Per exemple, en cas d'accident, la xarxa de fibres òptiques es pot utilitzar per transmetre el senyal generat pel detector o sensor de col·lisió als circuits interns del vehicle i ajuda a activar ràpidament el sistema de control de tracció i airbag.
L'ús de fibres òptiques per a la comunicació entre diferents parts d'un vehicle és avantatjós ja que el senyal òptic viatja a la velocitat de la llum, millorant així el temps de resposta dels sistemes de control.
5. Telèfon
La connectivitat telefònica local dins de l'edifici, la ciutat o el país i la connectivitat telefònica global entre usuaris de diferents països normalment es basen en el principi de funcionament primari de les fibres òptiques.
Els cables de fibra òptica s'ajunten per a la comunicació cel·lular i es col·loquen sota terra o sota la superfície del mar. Això augmenta la seguretat del senyal, ja que les dades que flueixen són menys susceptibles a les interferències electromagnètiques introduïdes per altres ones electromagnètiques a l'entorn.
La connexió telefònica basada en fibra òptica-permet als usuaris connectar-se en una fracció de segon mentre el senyal òptic flueix a la velocitat de la llum. A més, aquest sistema de comunicació elimina els problemes de lideratge i retard, permetent que ambdues parts tinguin una conversa clara amb poca o cap distorsió.
El desavantatge d'utilitzar fibres òptiques per a la comunicació telefònica és que els cables són susceptibles de patir microcobes a causa de les deformitats presents sota terra i poden dificultar la qualitat o el contingut del senyal.
6. Dispositius d'inspecció
La fibra òptica és de gran utilitat per als enginyers d'inspecció i manteniment. Això es deu al fet que els cables de fibra òptica són flexibles i es poden utilitzar per inspeccionar llocs de difícil--arribar-hi. El disseny dels equips d'inspecció acostuma a variar en funció del tipus d'àrea en què s'implanta. Per exemple, un dels dispositius d'inspecció basats en fibra-òptica-més populars utilitza una petita càmera muntada en un tub llarg i flexible de-fibra òptica fet de sílice, plàstic o vidre.
Es col·loquen una sèrie de càmeres i tubs dins de la zona per iniciar el procés d'inspecció. Les càmeres de vídeo solen capturar informació visual i transmetre-la als cables de fibra òptica. Aleshores, el tècnic o l'enginyer obté la informació al dispositiu de visualització.
Els avantatges d'utilitzar fibra òptica per a la inspecció inclouen una major flexibilitat, un millor camp de visió, una pèrdua o dany de senyal mínima, una transmissió d'informació més ràpida i molt més.
7. Aplicacions militars
Les dades transmeses amb l'ajuda de fibra òptica són altament segures i només hi poden accedir els usuaris autenticats. Com que l'objectiu principal de les aplicacions militars és la seguretat i la privadesa de les dades, aquesta propietat única de la fibra òptica es pot explotar en moltes aplicacions militars.
Les tres aplicacions militars, és a dir, l'exèrcit, la marina i l'aeroespacial utilitzen fibres òptiques per establir un canal compartit entre les estacions per intercanviar informació i analitzar dades. Algunes aplicacions destacades de la fibra òptica a l'exèrcit inclouen sistemes d'aviònica i de control de missió, intercanvi de dades de missió d'alta velocitat-, planificació de vol, fusió de dades de sensors, control de l'operació de sistemes d'armes, etc.
8. Aplicacions espacials
Algunes aplicacions espacials, com ara comunicacions per satèl·lit, teledetecció, sistemes làser d'alta potència-, imatges multiespectrals i hiperespectrals, comunicacions òptiques de dades, lidar, monitorització i anàlisi atmosfèrica, etc., depenen de fibres òptiques per al seu funcionament.
Això es deu al fet que la fibra òptica minimitza el risc d'interferències, permet l'amplada de banda màxima i fa que el sistema sigui rendible, flexible, senzill i lleuger.
9. Televisió per cable
La televisió per cable utilitza una xarxa de cables de fibra òptica per transportar un senyal de televisió per cable des d'una font a diverses destinacions. L'ample de banda i la velocitat de transmissió elevats dels cables de fibra òptica s'utilitzen sovint en aplicacions de televisió per cable.
A més, és avantatjós utilitzar fibres òptiques en comptes dels cables de coure tradicionals perquè són relativament més barats de fabricar, desplegar i mantenir.
PMF
1. Quines són les aplicacions més habituals de la fibra òptica?
Comunicació, internet, medicina, automoció, telèfon, dispositius d'inspecció, militar, espacial i televisió per cable.
2. Per què la fibra òptica és millor que els cables de coure per a la comunicació?
Ofereix un ample de banda més gran, una velocitat més ràpida, una menor pèrdua de senyal i immunitat a les interferències electromagnètiques.
3. Com s'utilitza la fibra òptica en l'àmbit mèdic?
En endoscopis, otoscopis i làsers quirúrgics per a diagnòstics i tractaments per flexibilitat i seguretat.
4. Quin paper juga la tecnologia de fibra òptica a la indústria de l'automòbil?
S'utilitza per a il·luminació, sistemes d'infoentreteniment, sensors de col·lisió i transferència ràpida de senyal entre sistemes de vehicles.
5. Com s'aplica la fibra òptica als sistemes militars?
Per a comunicacions segures, aviònica, control de missió, fusió de sensors i operacions del sistema d'armes.
6. Per què és important el cable de fibra òptica per a la connectivitat a Internet?
Transmet grans volums de dades ràpidament, amb una latència baixa i una degradació mínima del senyal.
7. Quins avantatges aporta la fibra òptica a les aplicacions espacials?
Rendiment lleuger,{0}}elevat i sense interferències-per a satèl·lits, sistemes de detecció i làser.
8. La fibra òptica és rendible-en comparació amb els cables tradicionals?
Tot i que els costos d'instal·lació són més elevats, els-avantatges a llarg termini com la durabilitat, l'ample de banda i l'eficiència redueixen els costos generals.
