Quins són els components de la fibra òptica?
Quins són els components de la fibra òptica? Una fibra òptica típica comprèn tres components principals: el nucli, que porta la llum; el revestiment, que envolta el nucli amb un índex de refracció inferior i conté la llum; i el recobriment, que protegeix la fràgil fibra interior.
Core
El nucli , que porta la llum, és la part més petita de la fibra òptica. El nucli de fibra òptica sol ser de vidre, encara que alguns són de plàstic. El vidre utilitzat al nucli és un diòxid de silici extremadament pur (SiO2), un material tan clar que es pot mirar a través de 5 quilòmetres de la mateixa com si estiguessis mirant a través d'una finestra de la llar.
En el procés de fabricació, s'utilitzen dopants com germània, pentòxid de fòsfor o alúmina per augmentar l'índex de refracció en condicions controlades.
Els nuclis de fibra òptica es fabriquen en diferents diàmetres per a diferents aplicacions. Els nuclis de vidre típics van des de tan petits com de 3.7 fins a 200um. Les mides de nucli comunament utilitzades en les telecomunicacions són 9um, 50um i 62.5um. Els nuclis de fibra òptica de plàstic poden ser molt més grans que el vidre. Un popular nucli de plàstic és el 980.
Revestiment
El revestiment està envoltant el nucli i proporciona un índex de refracció inferior per fer funcionar la fibra òptica. Quan s'utilitza el revestiment de vidre, el revestiment i el nucli es fabriquen junts a partir del mateix material basat en diòxid de silici en un estat permanentment fusionat. El procés de fabricació afegeix diferents quantitats de dopants al nucli i al revestiment per mantenir una diferència d’índexs de refracció d’uns 1% aproximadament.
Un nucli típic pot tenir un índex de refracció de 1,49 a 1300 nm, mentre que el revestiment pot tenir un índex de refracció de 1,47. Tanmateix, aquests nombres depenen de la longitud d’ona. El nucli de la mateixa fibra tindrà un índex de refracció diferent a una longitud d’ona diferent.
Com el nucli, el revestiment es fabrica en diàmetres estàndard. Els dos diàmetres més utilitzats són 125um i 140um. El revestiment 125um normalment suporta mides centrals de 9um, 50um, 62.5um i 85um. El revestiment 140um normalment té un nucli 100um.
Revestiment
El recobriment és la capa protectora de la fibra òptica. El recobriment absorbeix els xocs, les picades, les esgarrapades i, fins i tot, la humitat que podria danyar el revestiment. Sense el recobriment, la fibra òptica és molt fràgil. Un únic nick microscòpic del revestiment podria fer que la fibra òptica es trencés quan es torna a doblegar. El recobriment és essencial per a totes les fibres de vidre i no es venen sense ell.
El recobriment és exclusivament protector. No contribueix a la capacitat de transportar la llum de la fibra òptica de cap manera. El diàmetre exterior del recobriment sol ser 250um o 500um. En general, el recobriment és incolor. En algunes aplicacions, però, el recobriment és de color, de manera que es poden identificar fibres òptiques individuals en un grup de fibres òptiques.
El recobriment que es troba en una fibra òptica és seleccionat per a un tipus específic de rendiment o entorn. Una vegada que els tipus de recobriment més comuns són els acrilats. Aquest recobriment sol aplicar-se en dues capes. El recobriment primari s’aplica directament al revestiment. Aquest recobriment és suau i proporciona un coixí per a la fibra òptica quan està doblegada. El recobriment secundari és més dur que el recobriment primari i proporciona una superfície exterior dura. L'acrilat, però, té un rendiment de temperatura limitat. Un acrilat típic pot actuar a temperatures de fins a 125 ºC.
La silicona, el carboni i la poliimida són recobriments que es poden trobar a les fibres òptiques que s'utilitzen en entorns difícils, com els associats a l'aviónica, aeroespacial i a l'espai. També es poden utilitzar en fibres òptiques dissenyades per a la mineria, o la perforació de petroli i gas.
Normes
Tot i que són possibles moltes combinacions de mides de nucli i de revestiment, les normes són necessàries per garantir que els connectors i els equips es puguin ajustar adequadament. Això és especialment important quan es tracta de components tan petits com els que es fan servir en fibra òptica, on fins i tot els lleus desajustaments poden inutilitzar tot el sistema.
Dues organitzacions publiquen normes que defineixen el rendiment de les fibres òptiques utilitzades a la indústria de les telecomunicacions; són l'Associació de la Indústria de les Telecomunicacions (TIA) i la Unió Internacional de Telecomunicacions (UIT). Mentre que TIA i ITU publiquen molts estàndards sobre fibra òptica, els estàndards clau que haureu de conèixer els ANSI / TIA-568-C.3, ITU-TG.653, ITU-TG.655 i ITU-T G.657.
La norma ANSI / TIA-568-C.3 és aplicable als components de cablejat de fibra òptica. Les normes de la UIT són aplicables al cable de fibra òptica de manera única. Les següents són les seves descripcions:
> UIT-TG.652: Característiques d'una fibra òptica i cable d'un sol mode
> UIT-T G.655: característiques de la fibra òptica i del cable monofàsic de dispersió
> UIT-T G.657: característiques d'un cable de fibra òptica monofactiva diferent de la dispersió de zero
Aquests estàndards contenen informació important que defineix el rendiment de la fibra òptica, el cable de xarxa de fibra òptica i els components com els connectors òptics i els empalmaments.
Materials
Les fibres òptiques es fan comunament amb un nucli de vidre i un revestiment de vidre, però es poden utilitzar altres materials si el rendiment de la fibra ha de ser equilibrat amb el cost d'instal·lar la fibra, col·locar-la amb connectors i assegurar-se que estigui protegida correctament contra danys. En molts casos, les fibres han de funcionar a poca distància, i els beneficis d’alta qualitat de totes les fibres de vidre són menys importants que l’estalvi de diners. També hi ha circumstàncies en què les fibres estan exposades a condicions dures, com ara vibracions, temperatures extremes, manipulacions repetides o moviments constants. Les diferents classificacions de fibres han evolucionat segons les condicions, els costos i els requisits de rendiment.
Les principals classificacions de fibres per material són :
Fibres de vidre : tenen un nucli de vidre i un revestiment de vidre. S’utilitzen quan es requereixen taxes de dades elevades, distàncies de transmissió llargues o una combinació d’ambdues. Les fibres de vidre són els més fràgils dels diferents tipus disponibles i, per tant, han de ser instal·lats en entorns on no siguin sotmesos a un abús elevat o que estiguin protegits per cables o tancaments especials per assegurar-se que siguin no danyat.
Les fibres de vidre es troben comunament a les aplicacions de dades de xarxes interurbanes i intercomunicades de dades de llarga distància.
Sílice de plàstic recobert (PCS) : Aquestes fibres tenen un nucli de vidre i un revestiment de plàstic. El nucli és més gran que la fibra de vidre; típicament, de 200µm amb un gruix de revestiment de 50µm. Igual que una fibra òptica de vidre siliconecolada, el recobriment plàstic d'una fibra òptica PCS s'utilitza normalment amb un tampó termoplàstic que envolta el revestiment de plàstic. Una especificació típica de fibra PCS seria de 200 / 300µm. El revestiment de plàstic també serveix de capa protectora per al nucli de vidre, de manera que el recobriment que normalment es troba a la fibra de vidre no està inclòs a les fibres PCS. Les fibres PCS s’utilitzen normalment per a aplicacions de detecció industrial i aplicacions mèdiques / dentals.
Sílice recoberta (HCS) : Aquestes fibres són similars a la fibra PCS, però tenen un nucli de vidre amb revestiment format per un polímer dur o un altre material, típicament més fort que altres materials de revestiment. La fibra de sílice recoberta s'utilitza comunament en llocs on la robustesa és una consideració primordial, com ara la fabricació, l'automatització de fàbrica i altres àrees on el xoc i les vibracions fan que les fibres de vidre estàndard no siguin fiables. Les fibres òptiques HCS són normalment molt més grans que les fibres òptiques de vidre. Una mida molt popular és de 200 / 230µm.
Fibra de plàstic : aquestes fibres tenen un nucli de plàstic i un revestiment de plàstic. Són seleccionats pel seu baix cost, robustesa i facilitat d’ús, i s’instal·len on no s’exigeixen distàncies de banda ampla i de transmissió llargues. Mentre que les fibres de plàstic no són adequades per a transmissions d’alt rendiment de llarga distància, encara poden portar senyals amb velocitats de dades útils a distàncies inferiors a 100 m. Una mida molt popular és de 980 / 1000µm. La fibra plàstica està dissenyada normalment per longituds d'ona visibles en el rang de 650 nm. Alguns llocs típics de la fibra plàstica inclouen sistemes d’entreteniment domèstic, automoció i sistemes de control de fabricació. També es poden utilitzar en vincles entre ordinadors i perifèrics i en equipament mèdic.
Els avantatges de la fibra òptica de plàstic de gran nucli
És fàcil entusiasmar-vos per les altes capacitats de transmissió de banda ampla i de llarga distància de la fibra òptica de vidre. Supera clarament qualsevol altre mitjà. No obstant això, moltes aplicacions no requereixen una amplada de banda alta a grans distàncies. Hi ha moltes aplicacions de fibra òptica a casa. Potser ja teniu un sistema d’entreteniment domèstic que utilitza fibra òptica de plàstic, o podeu tenir un cotxe que utilitzi fibra òptica de plàstic per connectar dispositius d’àudio o un canviador de DVD. Cap d’aquestes aplicacions requereix una gran ample de banda a grans distàncies. Aquestes aplicacions són ideals per a la fibra òptica de plàstic de gran nucli. Normalment, la fibra òptica de plàstic està dissenyada per funcionar a una longitud d’ona visible al voltant del rang de 650 nm. Ser capaç de veure la llum quan surt de la fibra òptica té un avantatge significatiu; no es requereix cap equip de prova car. Es necessita un mesurador de potència per mesurar la llum que surt de la fibra òptica de vidre que funciona al rang d'infrarojos. Els comptadors de potència poden costar més que el sistema d’entreteniment domèstic.
El gran nucli de la fibra òptica de plàstic té un altre avantatge respecte a les petites fibres de vidre: és fàcil alinear-se amb una altra fibra o amb una font de llum o un detector. Imagineu alinear dos pèls humans de manera que els extrems es toquin i estiguin perfectament centrats. Ara imagineu fer el mateix amb dos fideus d’espaguetis sense coure.