Optické vlákna

Úvod• Vláknová optika sa začala viac využívať v priebehu 70. rokov

minulého storočia. Prvé vlákno, ktoré odštartovalo komerčné využitie, vynašiel Robert Maurer zo spoločnosti Corning Glass Works.

• Číre sklenené vlákna dnes zabezpečujú infraštruktúru na prenos informácií prostredníctvom laserového svetla revolučného technického vynálezu. Chemickí objavitelia vynašli prvé optické vlákno v roku 1970.

• Keď sa začali optické vlákna vyrábať, začali sa inštalovať ako integrované súčiastky. Prvý lightwave systém bol nainštalovaný v roku 1977 a zabezpečoval prenos zvuku, dát a videa po sieti. Dnes jeden optický kábel dokáže prenášať milióny telefónnych hovorov, dátových súborov a video záberov.

Časti optického kábla

• Polyetylén• Mylar páska• Spletené kovové (oceľové) drôty• Hliníková vodná bariéria• Polykarbonát• Medená alebo hliníková trubka• Vazelína• Optické vlákno

Čo je to???

• Optické vlákno je optický, vlnovod vyrobený v tvare dlhého vlákna. Svetlo, ktoré vchádza do jedného konca optického vlákna,

je vedené vláknom a vychádza druhým koncom.• Technológiu optických vlákien charakterizuje využitie svetla na

prenos dát po sklenených alebo plastových vláknach. Optický kábel sa skladá z jedného alebo viacerých vlákien, pričom každé z nich je schopné prenášať informáciu modulovanú do podoby svetelných vĺn.

Princíp

• Predovšetkým ide o pohyb: keďže v ohnutom vlákne dopadá lúč na rozhranie jadro/obal pod iným uhlom ako v rovnom vlákne je možné, že nastane len čiastočný odraz a časť svetla unikne (čo sa pre prenesené svetlo prejaví ako zvýšený útlm). Preto je dôležité dodržať minimálny predpísaný polomer ohybu pre dané vlákno (toto pochopiteľne závisí od pomeru indexov lomu jadra a obalu, takže neexistuje univerzálna hodnota pre všetky vlákna). Optické vlákno je skonštruované ako valcové jadro priemeru niekoľkých jednotiek až desiatok um z materiálu s určitým bodom lomu, pokryté obalom z materiálu s menším bodom lomu. Pri dopade svetelného lúča na rozhranie jadra a obalu pod dostatočne veľkým uhlom nastáva úplný odraz.

Výroba• Pri výrobe optických vlákien je dôležitá čistota použitých

materiálov, keďže prímesi spôsobujú vznik miest kde sa fotóny môžu absorbovať či rozptýliť, a aj malé zvýšenie útlmu je pri veľkých dĺžkach vlákna citeľné. Požadovaná čistota je porovnateľná s čistotou materiálov použitých pri výrobe polovodičov, a pripravujú sa podobnými metódami.

• Samotná výroba vlákna začína výrobou tzv. preformy, čo je dutý valec s priemerom niekoľko desiatok mm z materiálu obalu vlákna, na ktorý je znútra nanesený materiál jadra vlákna. Táto preforma je potom na jednom konci zahrievaná a je z nej presne kontrolovaným spôsobom vyťahované vlákno, ktoré sa po obalení sekundárnym a/alebo ochranným obalom navíja a ďalej spracováva.

Využitie

• Telekomunikácie• Najdôležitejšou aplikáciou optických vlákien je prenos údajov v

telekomunikačnej technike. Využíva sa takmer neobmedzená prenosová kapacita, možnosť prenášať informáciu na viacerých vlnových dĺžkach súčasne, a najmä odolnosť voči vonkajším elektromagnetickým vplyvom (čo znamená aj nulový presluch medzi jednotlivými vláknami v kábli).

• Optické vlákna sa spolu s prípadnými elektrickými vodičmi (pre napájanie prípadných zosilňovačov) a lanami (zabezpečujúcimi mechanickú odolnosť) kompletujú do káblov. Tieto káble sú ukladané v šachtách, pod zem, vzdušným vedením príp. pod morom podobne, ako klasické komunikačné vedenia.

Využitie

• Osvetlenie• Optické vlákna je možné použiť aj na privedenie svetla na

miesta, kam nie je možné priamo umiestniť zdroj svetla, a aj na dekoračné účely.

• Prenos obrazu• Pomerne kurióznou aplikáciou optických vlákien je

Endoskopia, kde sa obraz z nedostupného miesta prenáša tenkým ohybným zväzkom optických vlákien. Často slúži niektoré z vlákien aj na prenos svetla na pozorované miesto. Endoskopia sa využíva v medicíne aj v technike.

Obrázky

Ešte niečo zaujímavé

• V súčasnosti je celková dĺžka optických káblov položených okolo sveta približne jedna miliarda kilometrov; teda okolo rovníka by mohli byť omotané 25 tisíckrát. Najväčšie systémy optických káblov sa nachádzajú v Silicon Valley, USA, v Európe a v Izraeli.

Použitá literatúra

• http://www.itnews.sk/tituly/infoware/2007-11-09/c88835-optika-je-future-proof

• http://www.aldebaran.cz/bulletin/2009_42/52_lrg_th.jpg• http://comedycontact.com/wp-content/uploads/2010/06/rob

ertmaurer.jpg• http://snoezelen.sk/wp/wp-content/uploads/2012/09/Optick

e-vlakna.jpg• http://i4.ytimg.com/vi/sOAHg4EviaI/mqdefault.jpg

Ďakujem z