Kabel optik - perangkat, jenis dan karakteristik

Kabel optik, tidak seperti kabel dengan konduktor tembaga atau aluminium, menggunakan serat optik transparan sebagai media untuk mengirimkan sinyal. Sinyal ditransmisikan di sini bukan dengan bantuan arus listrik, tetapi dengan bantuan cahaya. Ini berarti bahwa praktis tidak ada elektron yang bergerak, melainkan foton, dan kehilangan transmisi sinyal menjadi tidak signifikan.

Kabel ini ideal sebagai alat transmisi informasi, karena cahaya dapat melewati fiberglass transparan tanpa hambatan selama puluhan kilometer, sementara intensitas cahayanya sedikit berkurang.

Ada Kabel GOF (Kabel Serat Optik Kaca) - dengan serat kaca, dan Kabel POF (kabel optik plastik) — dengan serat plastik transparan. Keduanya secara tradisional disebut kabel optik atau serat optik.

Perangkat kabel optik

Kabel fiber optik memiliki perangkat yang cukup sederhana.Di tengah kabel terdapat panduan cahaya yang terbuat dari fiberglass (diameternya tidak melebihi 10 mikron), dibungkus dengan plastik pelindung atau cangkang kaca, yang memberikan pantulan cahaya internal total karena perbedaan indeks bias pada batas dari dua media.

Ternyata cahaya, dari pemancar ke penerima, tidak bisa meninggalkan vena sentral. Selain itu, cahaya tidak takut dengan interferensi elektromagnetik, oleh karena itu kabel semacam itu tidak memerlukan pelindung elektromagnetik, tetapi hanya perlu diperkuat.

Untuk memastikan kekuatan mekanis kabel optik, tindakan khusus diambil - mereka membuat kabel berlapis baja, terutama jika menyangkut kabel optik multi-inti yang membawa beberapa serat optik terpisah pada saat yang bersamaan. Kabel yang ditangguhkan memerlukan penguatan khusus dengan logam dan Kevlar.

Desain paling sederhana dari kabel serat optik adalah serat kaca dalam cangkang plastik… Desain yang lebih kompleks adalah kabel berlapis-lapis dengan elemen penguat, misalnya untuk instalasi bawah air, bawah tanah, atau gantung.

Dalam kabel lapis baja berlapis-lapis, kabel penguat pendukung terbuat dari logam yang dibungkus dengan selubung polietilen. Serat plastik atau kaca pembawa cahaya ditempatkan di sekitarnya. Setiap serat individu dilapisi dengan lapisan pernis berwarna untuk kode warna dan perlindungan terhadap kerusakan mekanis. Bundel serat dikemas dalam tabung plastik yang diisi dengan gel hidrofobik.

Tabung plastik dapat berisi 4 hingga 12 serat, sedangkan jumlah total serat dalam satu kabel dapat mencapai 288 buah. Pipa-pipa itu terjalin dengan benang yang mengencangkan film yang dibasahi dengan gel hidrofobik - untuk bantalan pengaruh mekanis yang lebih baik. Pipa dan kabel pusat ditutup dengan polietilen.Berikutnya adalah untaian Kevlar, yang secara praktis menyediakan pelindung untuk kabel yang terdampar. Kemudian polietilen lagi untuk melindunginya dari kelembapan, dan terakhir kulit terluarnya.

Dua jenis utama kabel serat optik

Ada dua jenis kabel serat optik: multimode dan mode tunggal. Multi-mode lebih murah, single-mode lebih mahal.

Kabel mode tunggal memastikan bahwa sinar yang melewati serat mengambil jalur yang hampir sama tanpa penyimpangan timbal balik yang signifikan, akibatnya, semua sinar tiba di penerima pada waktu yang sama dan tanpa distorsi bentuk sinyal. Diameter serat optik dalam kabel mode tunggal adalah sekitar 1,3 μm, dan pada panjang gelombang inilah cahaya harus ditransmisikan melaluinya.

Untuk alasan ini, sumber laser dengan cahaya monokromatik dengan panjang gelombang yang sangat diperlukan digunakan sebagai pemancar.Tepatnya kabel jenis ini (mode tunggal) saat ini dianggap paling menjanjikan untuk komunikasi jarak jauh di masa depan, tetapi untuk saat ini kabel tersebut mahal dan berumur pendek.

Kabel multimode kurang "akurat" daripada mode tunggal. Balok dari pemancar masuk ke dalamnya dengan dispersi, dan di sisi penerima ada beberapa distorsi bentuk sinyal yang ditransmisikan. Diameter serat optik pada kabel multimode adalah 62,5 µm dan diameter luar selubungnya adalah 125 µm.

Ini menggunakan LED konvensional (non-laser) di sisi pemancar (panjang gelombang 0,85 μm), dan peralatannya tidak semahal sumber cahaya laser, dan kabel multimode saat ini memiliki masa pakai yang lebih lama. Panjang kabel jenis ini tidak melebihi 5 km. Latensi transmisi sinyal tipikal berada di urutan 5 ns/m.

Keuntungan dari kabel serat optik

Dalam satu atau lain cara, kabel optik sangat berbeda dari kabel listrik biasa dengan perlindungan kebisingannya yang luar biasa, yang memastikan keamanan maksimum baik untuk integritas maupun kerahasiaan informasi yang dikirimkan melaluinya.

Interferensi elektromagnetik yang diarahkan pada kabel optik tidak dapat mendistorsi aliran cahaya, dan foton itu sendiri tidak menghasilkan radiasi elektromagnetik eksternal. Tanpa merusak integritas kabel, tidak mungkin mencegat informasi yang dikirimkan melaluinya.

Bandwidth kabel serat optik secara teoritis 10 ^ 12 Hz, yang tidak dapat dibandingkan dengan kabel saat ini dengan kerumitan apa pun. Anda dapat dengan mudah mentransfer informasi dengan kecepatan hingga 10 Gbps per kilometer.

Kabel fiber optik sendiri tidak semahal kabel koaksial tipis. Tetapi bagian utama dari kenaikan harga jaringan yang sudah jadi masih jatuh pada peralatan pemancar dan penerima, yang tugasnya mengubah sinyal listrik menjadi cahaya dan sebaliknya.

Redaman sinyal cahaya ketika melewati kabel optik jaringan lokal tidak melebihi 5 dB per 1 kilometer, hampir sama dengan sinyal listrik frekuensi rendah. Selain itu, semakin tinggi frekuensinya—semakin kuat keunggulan media optik dibandingkan kabel listrik tradisional—pelemahan sedikit meningkat. Dan pada frekuensi di atas 0,2 GHz, kabel optik jelas kalah bersaing. Secara praktis dimungkinkan untuk meningkatkan jarak transmisi hingga 800 km.

Kabel serat optik berlaku di jaringan topologi ring atau bintang sambil sepenuhnya menghilangkan masalah pentanahan dan penyeimbangan beban yang selalu relevan dengan kabel listrik.

Sempurna isolasi galvanik, bersama dengan keunggulan di atas, memungkinkan analis untuk memprediksi bahwa dalam komunikasi jaringan, kabel optik akan segera menggantikan kabel listrik sepenuhnya, terutama mengingat semakin berkurangnya tembaga di planet ini.

Kerugian dari kabel serat optik

Sejujurnya, kami tidak dapat tidak menyebutkan kerugian dari sistem transmisi data optik, yang utamanya adalah kerumitan pemasangan sistem dan persyaratan tinggi untuk keakuratan pemasangan konektor. Penyimpangan mikron selama pemasangan konektor dapat menyebabkan peningkatan pelemahan di dalamnya. Di sini Anda memerlukan pengelasan presisi tinggi atau gel perekat khusus, yang indeks biasnya mirip dengan fiberglass yang dipasang itu sendiri.

Untuk alasan ini, kualifikasi staf tidak memungkinkan keringanan, alat khusus dan keterampilan tinggi diperlukan untuk penggunaannya. Paling sering, mereka menggunakan potongan kabel yang sudah jadi, di ujungnya sudah dipasang konektor siap pakai dari jenis yang diperlukan. Untuk mencabangkan sinyal dari serat optik, pembagi khusus digunakan untuk beberapa saluran (dari 2 hingga 8), tetapi ketika bercabang, pelemahan cahaya pasti terjadi.

Tentu saja, serat adalah bahan yang kurang kuat dan kurang fleksibel dibandingkan tembaga, dan berbahaya untuk membengkokkan serat hingga radius kurang dari 10 cm demi keamanannya.Radiasi pengion mengurangi transparansi serat optik, meningkatkan pelemahan sinyal cahaya yang ditransmisikan.

Kabel serat optik tahan radiasi lebih mahal daripada kabel serat optik konvensional. Perubahan suhu yang tiba-tiba dapat menyebabkan retakan pada serat. Tentu saja, serat optik rentan terhadap tekanan mekanis, guncangan, dan ultrasound; untuk melindungi dari faktor-faktor ini, bahan penyerap suara lunak khusus digunakan dari selubung kabel.