Ljósleiðari: Að skilja grunnatriðin

Ekkert hefur breytt samskiptaheiminum eins mikið og þróun og innleiðing ljósleiðara. Þessi grein veitir grunnreglurnar sem þarf til að vinna með þessa tækni.
 

Verkfræði- og markaðsstarfsfólk

Ljósleiðarar eru gerðir úr annað hvort gleri eða plasti. Flest eru nokkurn veginn þvermál mannshárs og þau geta verið mörg kílómetra löng. Ljós berast meðfram miðju trefjarins frá einum enda til annars og merki gæti komið fyrir. Ljósleiðarakerfi eru betri en málmleiðarar í mörgum forritum. Stærsti kostur þeirra er bandbreidd. Vegna bylgjulengdar ljóss er hægt að senda merki sem inniheldur töluvert meiri upplýsingar en hægt er með málmleiðara - jafnvel kóaxleiðara. Aðrir kostir eru:

• Rafeinangrun - Ljósleiðarar þurfa ekki jarðtengingu. Bæði sendir og móttakari eru einangraðir frá hvor öðrum og eru því lausir við jarðlykkjuvandamál. Einnig er engin hætta á neistaflugi eða raflosti.

• Frelsi frá EMI - Ljósleiðarar eru ónæmar fyrir rafsegultruflunum (EMI), og þeir gefa frá sér enga geislun sjálfir til að valda öðrum truflunum.

• Low Power Tap - Þetta leyfir lengri snúru keyrslu og færri endurvarpa magnara.

• Léttari og minni - Trefjar vega minna og þurfa minna pláss en málmleiðarar með samsvarandi merkjaflutningsgetu.

Koparvír er um það bil 13 sinnum þyngri. Trefjar eru líka auðveldari í uppsetningu og þurfa minna pláss.

Umsóknir

Sum helstu notkunarsvið ljósleiðara eru:

• Fjarskipti - Radd-, gagna- og myndbandssendingar eru algengustu notkun ljósleiðara og eru meðal annars:

— Fjarskipti
- Staðbundin netkerfi (LAN)
– Iðnaðarstýringarkerfi
– Flugvélakerfi
- Herstjórnar-, eftirlits- og fjarskiptakerfi

• Skynjun - Hægt er að nota ljósleiðara til að senda ljós frá fjarlægri uppsprettu til skynjara til að fá upplýsingar um þrýsting, hitastig eða litróf. Trefjarnar er einnig hægt að nota beint sem transducer til að mæla fjölda umhverfisáhrifa, svo sem álag, þrýsting, rafviðnám og pH. Umhverfisbreytingar hafa áhrif á ljósstyrk, fasa og/eða skautun á þann hátt sem hægt er að greina á hinum enda trefjarinnar.

• Aflgjafi - Ljóstrefjar geta skilað ótrúlega miklu afli fyrir verkefni eins og leysisskurð, suðu, merkingu og boranir.

• Lýsing - Trefjabúnt sem er safnað saman með ljósgjafa í öðrum endanum getur lýst upp svæði sem erfitt er að ná til - til dæmis inni í mannslíkamanum, í tengslum við sjónsjá. Einnig er hægt að nota þau sem skjámerki eða einfaldlega sem skreytingarlýsingu.

 

Mynd 1. Ljósleiðari samanstendur af kjarna, klæðningu og húðun.

 

Framkvæmdir

Ljósleiðari samanstendur af þremur sammiðja grunnþáttum: kjarna, klæðningu og ytri húðun (Mynd 1).

Kjarninn er venjulega úr gleri eða plasti, þó önnur efni séu stundum notuð, allt eftir því hvaða flutningsróf er óskað.

Kjarninn er ljósleiðandi hluti trefjanna. Klæðningin er venjulega úr sama efni og kjarninn, en með aðeins lægri brotstuðul (venjulega um 1% lægri). Þessi vísitölumunur veldur því að heildar innri endurspeglun á sér stað á vísimörkum eftir lengd trefjarins þannig að ljósið berist niður trefjarnar og sleppur ekki í gegnum hliðarveggina.

 

 

Mynd 2.Ljósgeisli sem berst frá einu efni til annars með mismunandi brotstuðul er beygður eða brotinn í viðmótinu.

Húðin samanstendur venjulega af einni eða fleiri lögum af plastefni til að vernda trefjarnar frá líkamlegu umhverfi. Stundum er málmhúðum bætt við húðina til frekari líkamlegrar verndar.

Ljósleiðarar eru venjulega tilgreindir með stærð þeirra, gefið upp sem ytra þvermál kjarna, klæðningar og húðunar. Til dæmis myndi 62,5/125/250 vísa til trefjar með 62.5-µm þvermálskjarna, 125-µm þvermálsklæðningu og 0.{{8} }mm þvermál ytri húðun.

 

 

Það eru 81 birgir ljósleiðara á Ljósleiðaramarkaðnum

 

Meginreglur

Optísk efni einkennast af brotstuðul þeirra, nefndur n. Brotstuðull efnis er hlutfall ljóshraða í lofttæmi og ljóshraða í efninu. Þegar ljósgeisli berst frá einu efni til annars með mismunandi brotstuðul er geislinn beygður (eða brotinn) við viðmótið (Mynd 2).

Ljósbroti er lýst með lögmáli Snells:

hvarn_Iogn_Reru ljósbrotsvísitölur efnanna sem geislinn er brotinn í gegnum ogIogReru innfalls- og brotshorn geislans. Ef innfallshornið er stærra en mikilvæga hornið fyrir viðmótið (venjulega um 82 gráður fyrir ljósleiðara), endurkastast ljósið aftur inn í innfallsmiðilinn án þess að tapast með ferli sem kallast heildar innri endurspeglun (Mynd 3).

Mynd 3.Heildar innri endurspeglun gerir ljósinu kleift að vera inni í kjarna trefjarins.

 

Horfðu á myndbandsskilgreiningu á heildar innri endurspeglun.

Stillingar

Þegar ljós er leitt niður trefjar (eins og örbylgjuofnar eru leiddar niður bylgjuleiðara) eiga sér stað fasaskiptingar við öll endurskinsmörk. Það er takmarkaður stakur fjöldi leiða niður ljósleiðarann ​​(þekktur sem stillingar) sem framleiða uppbyggilegar (í fasa og þar af leiðandi samsettar) fasaskiptingar sem styrkja sendingu. Vegna þess að hver hamur á sér stað í mismunandi horni við trefjaásinn þegar geislinn ferðast eftir lengdinni, ferðast hver og einn mismunandi lengd í gegnum trefjarinn frá inntakinu til úttaksins. Aðeins einn háttur, núll-raða hátturinn, ferðast um lengd trefjarins án endurkasts frá hliðarveggjum. Þetta er þekkt sem einhams trefjar. Raunverulegur fjöldi hama sem hægt er að dreifa í tiltekinni ljósleiðara ræðst af bylgjulengd ljóss og þvermál og brotstuðul kjarna trefjarins.
 

Það eru nokkrar orsakir deyfingar í ljósleiðara:

 

• Rayleigh dreifing - Smásjárstærðarbreytingar á brotstuðul kjarnaefnisins geta valdið töluverðri dreifingu í geislanum, sem leiðir til verulegs taps á ljósafli. Rayleigh dreifing er bylgjulengd háð og er minna marktæk við lengri bylgjulengdir. Þetta er mikilvægasti tapbúnaðurinn í nútíma ljósleiðara, almennt séð fyrir allt að 90% af öllu tapi sem verður fyrir.

 

• Frásog - Núverandi framleiðsluaðferðir hafa dregið úr frásogi af völdum óhreininda (einkum vatns í trefjum) niður í mjög lítið magn. Innan bandpassa flutnings trefjanna er frásogstap óverulegt.

• Beygja - Framleiðsluaðferðir geta framleitt smábeygjur í rúmfræði trefja. Stundum verða þessar beygjur nógu miklar til að ljósið innan kjarnans lendi á kjarna/klæðningarskilum við minna en mikilvæga hornið þannig að ljós tapast inn í klæðningarefnið. Þetta getur einnig átt sér stað þegar trefjarnar eru beygðar í þéttum radíus (minna en, segjum, nokkra sentímetra). Beygjunæmi er venjulega gefið upp sem dB/km tap fyrir tiltekinn beygjuradíus og bylgjulengd.

 

 

Mynd 4.Tölulegt ljósop fer eftir horninu sem geislar komast inn í trefjarnar og af þvermáli kjarna trefjanna.

 

Trefjategundir

Það eru í grundvallaratriðum þrjár gerðir af ljósleiðara: einn ham, multimode flokkaður vísir og multimode step-index. Þau einkennast af því hvernig ljós berst niður trefjarnar og eru háðar bæði bylgjulengd ljóssins og vélrænni rúmfræði trefjanna. Dæmi um hvernig þeir dreifa ljósi eru sýnd á mynd 5.

 

 

Fyrirtækið okkar sérhæfir sig í framleiðslu á ljósleiðurum/snúrum úr plasti og alls kyns ljósleiðarasnúrum, ef þú hefur áhuga skaltu ekki hika við að hafa samband við mig.