Оптичното влакно е вълновод с форма на цилиндър-, използван в различни приложения като комуникация, развлечения, строителство, декорация, медицина, здравеопазване, изследвания, развитие и др.
Материалите, които обикновено се използват за конструиране на оптични влакна, включват силициев диоксид, стъкло и пластмаса. Оптичните влакна са малко по-дебели по размер и малко по-дебели от диаметъра на човешката коса.
Той може да бъде широко категоризиран в три основни типа въз основа на вида на използвания материал, индекса на пречупване на сърцевината и обвивката и начина на разпространение на светлината. Някои от най-често срещаните типове оптични влакна включват оптично влакно със степенен-индекс, оптично влакно с градуиран-индекс, пластмасово оптично влакно, стъклено оптично влакно, силициево оптично влакно, едно-модово оптично влакно и многомодово оптично влакно.
Оптичните влакна са изгодни, тъй като са гъвкави, леки, тънки и не-запалими. Освен това в реалния живот има определени ограничения при използването на оптични влакна за различни приложения, тъй като оптичните влакна не са толкова здрави, колкото традиционните проводници, силно са податливи на вдлъбнатини и могат лесно да се счупят, ако се огънат твърде много. В допълнение, разходите за производство и монтаж на оптични кабели са много по-високи от медни или алуминиеви кабели. Оптичните кабели от стъклени влакна са много крехки. Те изискват високо ниво на поддръжка и грижи.
Различни ежедневни приложения разчитат на оптични влакна за тяхната основна работа.
| Приложение | Типичен случай на употреба | Ключови ползи |
|---|---|---|
| Комуникационни системи | Данни на дълги и къси-разстояния, глас, видео предаване | Висока честотна лента, сигурно, ниско смущение |
| Медицинско оборудване | Ендоскопи, отоскопи, диагностични инструменти | Минимално инвазивен, гъвкав, безопасен |
| Интернет | Високо{0}}скоростни широколентови връзки | Бърз, надежден, голям капацитет за данни |
| Автомобилна индустрия | Осветление, сензори за безопасност,-комуникация в автомобила | Лек, ниска мощност, бърза реакция |
| Военен | Авионика, контрол на мисията, защитен трансфер на данни | Криптиран,{0}}устойчив на смущения |
| Космически приложения | Сателитни връзки, дистанционно наблюдение, лазерни системи | Висока честотна лента, лек, надежден |
| Кабелна телевизия | Разпределение на сигнала до множество домакинства | Широко покритие,-рентабилно |
1. Комуникационни системи
Оптичната комуникационна система включва предаване на информация от източника до местоназначението под формата на импулси от инфрачервени светлинни сигнали.
Този метод на комуникация е подходящ за комуникация на дълги-разстояния и-разстояния, позволявайки на потребителите да обменят различни сигнали, включително глас, видео, данни и телеметрични сигнали. Елементите на оптична комуникационна система включват предавателни вериги, светлинни източници, фотодетектори и приемни вериги.
Светоизлъчващите -диоди или ЛАЗЕРНАТА светлина са предпочитани източници за предаване на сигнали при комуникация с оптични влакна. За разлика от тях диодите с PN преход и лавинните диоди са предпочитаните фотодетектори за целите на приемане и откриване.
Комуникационната система с оптични влакна обикновено се предпочита пред другите начини на комуникация, тъй като се оказва надеждна и предлага минимална възможност входният сигнал да бъде засегнат от електромагнитни смущения. Освен това комуникационната система-базирана на оптични влакна има значително голяма честотна лента, по-малко шансове за влошаване на сигнала, осигурява висока сигурност на данните, е сравнително{2}}рентабилна и консумира по-малко енергия.
2. Медицинско оборудване
Оптичните влакна се използват широко в различно медицинско оборудване и изследователски лабораторни машини. Например ендоскопът, отоскопът, офталмоскопът и т.н. са някои диагностични медицински устройства, които разчитат на оптични влакна за общата си работа.
Оптичните влакна обикновено се предпочитат за медицински диагностични и лечебни приложения, тъй като те не предлагат или предлагат минимални странични ефекти и вредни последици, гъвкави са, имат значително по-малка повърхност и не излъчват токсично лъчение. Освен приложения за диагностика и лечение, оптичните влакна могат да се използват и за изследователски приложения в микробиологията и биомедицинския сектор.
3. Интернет
Интернет е един от видните примери за-реални приложения, които използват оптични влакна. Оптичните влакна могат да предават голямо количество данни от едно място на друго за относително по-кратко време.
Високата скорост на предаване на данни, гъвкавостта, леката природа и възможността за лесно пренасяне на обемни данни правят оптичните влакна подходящи за интернет кабели вместо традиционните медни проводници.
4. Автомобилна индустрия
Автомобилната индустрия използва оптични влакна за осветяване на интериора на превозните средства. Това е така, защото оптичните влакна не заемат много място, излъчват ярка светлина, могат да се разполагат гъвкаво в механичната структура на автомобила, икономични са, не консумират много енергия, имат минимални шансове за влошаване на сигнала и изтичане, имат значително по-дълъг живот и не изискват честа поддръжка.
Освен приложения за вътрешно осветление, автомобилната индустрия може също да използва оптични влакна във външните светлини на автомобила. Също така оптичните влакна могат да се използват в система за комуникационни цели. Например, в случай на злополука, мрежата от оптични влакна може да се използва за предаване на сигнала, генериран от детектора за сблъсък или сензора, към вътрешната верига на автомобила и помага за бързото активиране на системата за контрол на сцеплението и въздушната възглавница.
Използването на оптични влакна за комуникация между различни части на превозното средство е изгодно, тъй като оптичният сигнал се движи със скоростта на светлината, като по този начин се подобрява времето за реакция на системите за управление.
5. Телефон
Локалната телефонна свързаност в сградата, града или страната и глобалната телефонна свързаност между потребителите в различни страни обикновено разчитат на основния принцип на работа на оптичните влакна.
Оптичните кабели са свързани заедно за клетъчна комуникация и са положени под земята или под морската повърхност. Това повишава сигурността на сигнала, тъй като протичащите данни са по-малко податливи на електромагнитни смущения, въведени от други електромагнитни вълни в околната среда.
Базираната на оптично влакно-телефонна връзка позволява на потребителите да се свързват за част от секундата, тъй като оптичният сигнал протича със скоростта на светлината. Освен това тази комуникационна система елиминира проблемите с изпреварването и забавянето, позволявайки на двете страни да водят ясен разговор с малко или никакво изкривяване.
Недостатъкът на използването на оптични влакна за телефонна комуникация е, че кабелите са податливи на микро огъвания поради деформациите, присъстващи под земята, и могат да попречат на качеството или съдържанието на сигнала.
6. Уреди за проверка
Оптичните влакна са от голяма полза за инженерите по инспекция и поддръжка. Това е така, защото оптичните кабели са гъвкави и могат да се използват за проверка на труднодостъпни--места. Дизайнът на инспекционното оборудване има тенденция да варира в зависимост от вида на областта, в която се прилага. Например едно от най-популярните-оптични-устройства за инспекция използва малка камера, монтирана върху дълга, гъвкава-оптична тръба, изработена от силициев диоксид, пластмаса или стъкло.
Множество камери и тръби са поставени в зоната, за да започне процеса на проверка. Видеокамерите са склонни да улавят визуална информация и да я предават на оптични кабели. След това техникът или инженерът получава информацията на устройството за показване.
Предимствата на използването на оптични влакна за проверка включват по-голяма гъвкавост, по-добро зрително поле, минимална загуба или повреда на сигнала, по-бързо предаване на информация и др.
7. Военни приложения
Данните, предавани с помощта на оптични влакна, са силно защитени и само удостоверени потребители имат достъп до тях. Тъй като основният фокус на военните приложения е сигурността на данните и поверителността, това уникално свойство на оптичното влакно може да се използва в много военни приложения.
И трите военни приложения, а именно армията, флота и космическото пространство, използват оптични влакна, за да установят споделен канал между станциите за обмен на информация и анализ на данни. Някои видни приложения на оптични влакна в армията включват авионика и системи за контрол на мисии, високо-обмен на данни за мисии, планиране на полети, сливане на данни от сензори, контролиране на работата на оръжейни системи и др.
8. Космически приложения
Някои космически приложения, като сателитни комуникации, дистанционно наблюдение, високо{0}}мощни лазерни системи, мултиспектрални и хиперспектрални изображения, оптични комуникации на данни, лидар, атмосферен мониторинг и анализ и др., разчитат на оптични влакна за своята работа.
Това е така, защото оптичните влакна минимизират риска от смущения, позволяват максимална честотна лента и правят системата-рентабилна, гъвкава, проста и лека.
9. Кабелна телевизия
Кабелната телевизия използва мрежа от оптични кабели за пренасяне на кабелен телевизионен сигнал от източник до множество дестинации. Високата честотна лента и скоростта на предаване на оптичните кабели често се използват в приложенията за кабелна телевизия.
Освен това е изгодно да се използват оптични влакна вместо традиционните медни проводници, тъй като те са относително по-евтини за производство, разполагане и поддръжка.
ЧЗВ
1. Какви са най-честите приложения на оптичните влакна?
Комуникация, интернет, медицина, автомобилостроене, телефон, инспекционни уреди, военна, космическа и кабелна телевизия.
2. Защо оптичните влакна са по-добри от медните кабели за комуникация?
Той предлага по-висока честотна лента, по-висока скорост, по-ниска загуба на сигнал и устойчивост на електромагнитни смущения.
3. Как се използват оптичните влакна в областта на медицината?
В ендоскопи, отоскопи и хирургически лазери за диагностика и лечение поради гъвкавост и безопасност.
4. Каква роля играе оптичната технология в автомобилната индустрия?
Използва се за осветление, информационно-развлекателни системи, сензори за сблъсък и бърз трансфер на сигнал между системите на автомобила.
5. Как се прилагат оптичните влакна във военни системи?
За сигурна комуникация, авионика, контрол на мисии, синтез на сензори и операции на оръжейната система.
6. Защо оптичният кабел е важен за интернет свързаността?
Той предава големи обеми данни бързо, с ниска латентност и минимално влошаване на сигнала.
7. Какви предимства носи оптичните влакна за космически приложения?
Лека, висока{0}}широчина на честотната лента и без{1}}смущения за сателити, сензорни и лазерни системи.
8. Оптичните влакна рентабилни ли са-в сравнение с традиционните кабели?
Въпреки че разходите за инсталиране са по-високи, дългосрочните-ползи като издръжливост, честотна лента и ефективност намаляват общите разходи.
