Optički kabel

Povijesni razvoj

Iako optički kabeli pristižu u drugoj polovici 20. stoljeća s pojavom lasera, stotinama godina prije ljudi su imali ideje o prijenosu informacija putem svjetlosti.

Sve kreće od 1790. godine kada francuski izumitelj Claude Chappe dovodi optički telegraf koji se sastojao od niza semafora postavljenih na tornjeve gdje su se nalazili ljudi i putem tih semafora odašiljali poruke od jednog tornja do drugog.

1880. godine Alexander Graham Bell patentira optički telefonski sustav pod nazivom “photophone” koji bi prenosio signal pomoću svjetlosti kroz atmosferu kao što je slučaj kod bakrene žice i električnog signala, no ideja je ostala samo eksperimentalni izum i nije se mogla ostvariti zbog raspršenja svjetlosti i nepouzdanosti.

  • Početkom 20. stoljeća – otkrivanje dualne prirode svjetlosti
  • Šezdesetih godina 20. stoljeća – nastanak prvih lasera

Istraživanja za optičke kabele povećavaju se zbog mogućnosti da se optičkom komunikacijom može prenijeti puno veća količina podataka u odnosu na telefonsku i radio komunikaciju.

No ipak, dolazi se i do prvih problema…

  • Laseri napravljeni od jednog poluvodiča GaAs nisu bili učinkoviti. Nedovoljno raspršenje snage, pregrijavanje, vijek trajanja od svega nekoliko sati, velika potrošnja električne struje za ostvarivanje laserske reakcije.
  • Lasersko svijetlo nije moglo putovati kroz slobodan prostor zbog potpunog gušenja i raspršenja, pa je samim time za prijenos informacija na velike udaljenosti bilo potrebno napraviti vodič sličan telefonskim linijama.

Charles Kao i George Hockham(Telecomunications Laboratories, Engleska) 1966. godine izjavljuju kako im je nadohvat ruke kabel puno veće prozirnosti od već postojećih.

U njihovom članku tvrde i prikazuju kako visoki gubici postojećih optičkih kabela teoretski nastaju zbog malih nečistoća unutar stakla, a ne zbog unutrašnjih ograničenja istog. Njihovo predviđanje bilo je da se gubici svjetlosti mogu smanjiti s 1000 dB/km na manje od 20 dB/km.

1970. godine Keck, Schultz i Maurer napravili su prvi optički kabel dužine stotinu metara s niskim gubicima, manje od 20 dB/km i kristalne čistoće po preporuci Kao-a i Hockham-a. Optički kabeli takvog stupnja prozirnosti izrađivali su se kemijskim putem.

1985. godine fizičar Poole otkriva kako dodavanje male količine erbija u stakleni pramen optičkog kabela omogućuje “lasersko ponašanje” prilikom zaprimanja energije od vanjskog svjetlosnog izvora, te na taj način pojačava optički signal bez korištenja elektronike.

David Payne, Emmanuel Desurvire i P.J. Mears 1991. godine ukazuju na to da potpuno optički sistemi mogu imati 100 puta veći kapacitet od sistema s elektronskim pojačalima.

1996. godine europske i američke komunikacijske tvrtke postavljaju nove optičke kabele preko Atlantskog i Pacifičkog oceana, te ih puštaju u rad.

Optički kabel

Optički kabel(skup optičkih vlakana) ili optička vlakna tehnologija je koja omogućuje putovanje svjetla duž tankih staklenih ili plastičnih žica. To je vrsta kabela koja je najčešće korištena u komunikacijskoj industriji zbog digitalnih informacija koje se mogu pretvoriti u svjetlosne impulse koji se kreću duž žica.

  • Telefonski pozivi
  • Kabelska televizija
  • Internet
Optički kabel

Iako ih koristimo za komunikaciju na velike udaljenosti, ovi kabeli mogu raditi u domovima i tvrtkama.

Prednosti nad bakrenim žicama:

  • Optička vlakna nude bolju propusnost što znači da mogu nositi više informacija odjednom
  • Manje slabljenja/degradacije signala
  • Korištenje svjetlosnih valova- manja mogućnost interferencije u signalu
  • Staklena izrada omogućuje mali rizik od požara

Kod optičkog kabela glavna komponenta u svakoj žici je optičko staklo ili plastična jezgra. Ta jezgra je zapravo konac od čistog materijala koji mora biti jako čist kako bi se svjetlost mogla odvijati na velikim udaljenostima. Dok na toj istoj jezgri nečistoće mogu uzrokovati već gore navedenu degradaciju signala.

Totalna unutarnja refleksija

  • Proces koji omogućuje prijenos informacija
  • Nastaje kada svjetlost udari u čistu površinu pod točnim kutom i odbije se natrag umjesto da ju prodire

Svjetlosni signali ulaze u optički kabel na jednom kraju i primaju se na drugom. Obično se ti isti signali pretvaraju iz digitalnih ili glasovnih informacija uz pomoć računala, potom se emitiraju u kabel u obliku svjetlosnih impulsa napravljenih pomoću lasera ili svjetleće diode(LED) kroz leću.

Postoje dvije vrste optičkih vlakana:

  • Jednomodno optičko vlakno- kroz jezgru propušta samo jednu zraku svjetlosti, kao izvor svijetla koristi se infracrveni laser, što povećava brzinu prijenosa podataka i udaljenost na koju se mogu prenijeti.
  • Višemodno optičko vlakno- kao izvor svjetlosti koristi LED diodu, jeftinije od jednomodnog vlakna. U takvo vlakno ulazi više zraka koje totalnom refleksijom putuju kroz isto, ali postoji ograničeni broj optičkih putova kojima zrake svjetlosti mogu putovati. Te putove nazivamo “modovi” vlakna.

Za svaki smjer komunikacije koristi se po jedno vlakno. Jedan optički kabel u sebi sadrži više optičkih vlakana(2-48).

Optička vlakna obavezno se koriste kod vertikalnog kabliranja, ali i pri izvođenju horizontalnih instalacija kada je to opravdano

Leave a Reply