Az optikai kábel (vagy más néven üvegszál) nem más, mint egy nagyon tiszta kvarcüvegbõl vagy műanyagból igen vékonyra kihúzott szál, amelyet egy többrétegű, külső védőburok vesz körül. A szálban nagyon gyorsan lehet fényimpulzusokat továbbítani. Ezt úgy valósítják meg, hogy az üvegszál egyik végén egy erre a célra szolgáló eszközzel (pl. LED dióda) bevilágítanak, és fényt a szál másik végen egy ugyanilyen eszközzel érzékelik. A világítás intenzitását változtatva a továbbított jelek megkülönböztethetőek. A fény az üvegszálban sorozatos fénytörésekkel terjed, és mindvégig a szálon belül marad.
Az optikai szál működése
A képre kattintva elindul az animáció.
Az optikai szál átmérője sokkal kisebb a hagyományos kábelekénél, ezért több szálat kötegekbe kötnek, és így több kapcsolatot is kiépíthetnek egyszerre.
Felépítése
Az fényvezető egy speciális, nagyon vékony cső, aminek a belseje nem üreges, hanem valamilyen speciális anyag tölti ki. Ebben halad a fénysugár.
Az optikai szál felépítése
A mag körül helyezkedik el a köpeny, aminek a célja, hogy a fény kilépését a magból megakadályozza. A köpenyen egy lány burkolat található, aminek a szerepe a nagyobb ellenállóság biztosítása az esetleges roncsoló hatásokkal szemben. Az egész szálat egy kemény, műanyag burkolat véd a környezet behatásaival szemben. Attól függően, hogy a fény milyen módon halad a csőben, beszélhetünk egy- és többmódusú optikai kábelről. A vezető felépítését a fenti ábrán figyelhetjük meg. Az ábrán láthatóak a szál méretei is.
Alkalmazási lehetőségei
A többmódusú kábel esetében a teljes fényvisszaverődés jelenséget használják fel. Eszerint, ha a két közeg törésmutatójának különbsége megfelelő, akkor az erre a felületre eső fény nem lép át a másik közegbe, hanem teljes egészében visszaverődik. A cső anyagának a kiválasztásánál is ezt a szempontot kell figyelembe venni. Ha a paraméterek megfelelőek, akkor létrejön a teljes visszaverődés és a fénysugár gyakorlatilag csillapodás nélkül tud a szálban haladni. Az egymódusú kábel esetében a cső átmérője a fény hullámhosszával megegyező. Ez azért különleges eset, mivel ekkor a fény nem fog ide-oda verődni. Ezzel a módszerrel nagyobb távolság hidalható át erősítés nélkül.
Foto:titanium’22
Az optikai kábeleknél nagyon fontos szempont, hogy a vezeték egységnyi hosszon mekkora jelcsillapítással rendelkezik. A csillapítást dB-ben adják meg egységnyi hosszúságra vonatkoztatva (pl.: dB/km).
A fényforrás egy LED, vagy lézer dióda. Ezek az eszközök félvezetők, melyek nagyon jól fókuszálható fényt állítanak elő a rajtuk átfolyó áram erősségétől függő intenzitással (erősséggel). Fényérzékelőként fotótranzisztort alkalmaznak. Ez szintén félvezető, ami a kristályra eső fény erősségétől függő kimeneti jelet állít elő. Az optikai adatátvitel esetében az áthidalható távolságot a fényveszteség határozza meg, ami három jellemzőnek a függvénye.
A két közeg összeillesztésénél a fény egy része visszaverődik. Ezen segíteni lehet a lehető legpontosabb illesztéssel. Erre a célra ma már rendelkezésre állnak a megfelelő eszközök. Ugyanezt a hatást okozzák az átviteli közegben lévő szennyeződések is. Ezen a tényen a megfelelő anyagválasztással lehet csökkenteni. A harmadik veszteség abból adódik, hogy ha fény nem megfelelő szögben érkezik a közeg határfelületére, akkor a fény egy része nem verődik vissza. Ezen az anyagválasztással és a fény hullámhosszának a helyes meghatározásával tudunk segíteni.
Hol használnak optikai szálat?
- A hírközlésben, telefonbeszélgetések, illetve a számítógépes hálózatokban a jelek átvitelére.
- Orvosi alkalmazása során sok, akár 100, vagy ezer darabot is összefognak egy köteggé, és ezen keresztül juttatnak fényt a belső szervek vizsgálata során.
- Képtovábbításra is használják az orvostudományban, műtétek, endoszkópos vizsgálatok során.
- A lakberendezési tárgyak között is megjelentek optikai szálakból készült lámpák.
A száloptikai kábelek fokozatosan átveszik a rézkábelek helyét. Az első, Atlanti-óceánon keresztülvezető száloptikai kábelt 1988-ban helyezték üzembe, ez mintegy 40 000 telefonhívás egyidejű lebonyolítására volt alkalmas.
