Lai gan tas var šķist maģija vai zinātniskā fantastika, optiskās šķiedras tehnoloģija ir ļoti zinātniska un pastāv jau vairāk nekā pusgadsimtu. Bet kā tas darbojas? Kā stikls kļūst par optisko šķiedru? Kā gaisma var pārraidīt pa kabeli un sasniegt galamērķi? (Padoms: tie nav laumiņu putekļi un elfi.)
1970. gadā Corning Incorporation pētniecības laboratorijas Korningā, Ņujorkā, inženieri nejauši atrada formulu stikla šķiedru izgatavošanai, kas varētu pārraidīt gaismas impulsus, kas satur datus, kurus pēc tam varētu nolasīt datori. Līdz tam dati varēja pārvietoties tikai pa vara vadiem. Pamatojoties uz šo atklājumu, viņi pārbaudīja šķiedru datu pārraidi lielākos attālumos ar minimālu signāla zudumu. Šī jaunā "zemu zudumu" šķiedra, kā tas kļuva zināms, aizsāka datu un telekomunikāciju tehnoloģiju revolūciju, kas turpinās vairāk nekā pusgadsimtu vēlāk. Bet kā šī stikla šķiedra tiek izgatavota?
3 C šķiedras
Lai saprastu, kāpēc šķiedra ir izgatavota tā, kā tā ir izgatavota, vispirms ir svarīgi saprast, kā gaisma pārvietojas. Gaismas viļņi virzās taisnā līnijā, līdz tie ietriecas objektā, kas tos atstaro, lauž vai absorbē. Šķiedru optika ir izstrādāta, lai samazinātupārdomasvienlaikus palielinotrefrakcijaun likvidējotabsorbcija. Izaicinājums ar optisko šķiedru bija noturēt gaismas signālu šķiedras iekšpusē no sākuma līdz beigām. Šī nepieciešamība saglabāt signālu šķiedras iekšpusē noteica materiālus un procesu, kā rezultātā šķidrais stikls kļūst par izmantojamu optiskās šķiedras kabeli.
Katrā optiskās šķiedras daļā ir trīs galvenie komponenti:serde, apšuvums,unpārklājums.
Optisko šķiedru pavedieni sastāv no šiem slāņiem, un katrs no tiem pilda atšķirīgu funkciju datu pārraidē caur gaismu.
Pretēji izplatītajam uzskatam,kodols, kur gaisma ceļo, nav doba. Tā vietā tas ir ciets, īpaši tīrs silīcija dioksīda stikls — tik tīrs tā piesārņojuma līmenis tiek mērīts daļās uz miljardu. Šis tīrības līmenis ir būtisks, lai gaismas signāls virzītos pa šķiedru, nepasliktinot gaismas kvalitāti, kas pasliktinātu datus. Ikreiz, kad gaisma saskaras ar objektu, tā nedaudz zaudē spēku. Optisko šķiedru signālu pārraides panākumu atslēga ir šo zudumu samazināšana, izmantojot īpaši dzidru stiklu. Jo skaidrāks stikls, jo labāks gaismas signāls no gala līdz galam.
Otrs, mazāk tīrs stikla slānis, ko sauc parapšuvumsieskauj visā šķiedras serdes garumā. Šis slānis darbojas kā atstarotājs, lai saglabātu gaismu kodola iekšpusē, kad tā virzās uz galamērķi. Bez apšuvuma gaisma izkļūtu no kodola un pazustu. Tomēr ar apšuvumu gaisma virzās uz galamērķi ar minimālu signāla zudumu, saglabājot datu integritāti no sākuma līdz beigām.
Apšuvums neļauj gaismai izkļūt no serdes.
Trešā un pēdējā sastāvdaļa ir plānā gumijapārklājumskas aizsargā šķiedru no skrāpējumiem un atvieglo uzstādītājiem un tehniķiem šķiedru sakārtošanu. Parasti pārklājumam ir krāsu kods, lai atvieglotu savienošanu un uzstādīšanu.
Apskatīsim soli pa solim procesu, kas sākas ar neapstrādātām ķimikālijām un pārvērš tās gatavā šķiedrā.
Izkārtojums un konsolidācija
Šķiedru izgatavošana sākas, iekarinot keramikas ēsmas stieni, kas paredzēts silīcija dioksīda, ļoti tīras silīcija dioksīda formas, pievilkšanai īpaši tīrā traukā ar kontrolētu klimatu. Silīcija dioksīds pielīp pie keramikas stieņa un veido biezu stikla cilindru, ko sauc par sagatavi. Konsolidācijas process pēc tam augstas temperatūras krāsnī no jaunizveidotās sagataves noņem mitrumu un pārveido rupju silīcija dioksīdu gludā, neporainā stiklā pirms galu saķepināšanas/kausēšanas, lai to veidotu un sagatavotu lietošanai. nākamais solis. Šī procesa rezultātā tiek iegūta optiskās šķiedras sagatave, kas kļūs par pavedienu trešajā posmā.
Draw ir vieta, kur karstais stikls kļūst pietiekami plāns, lai pārvērstu to par optiskās šķiedras serdi un apšuvumu.
Zīmēt
Pēdējais solis, veidojot optiskās šķiedras kabeļa stikla daļu, ir vilkšana, kas sākas ar jaunizveidoto sagatavi, kas karājas vertikāli īpaši karstā krāsnī, uzsildot stiklu līdz kušanas temperatūrai. Sagataves gals uzkarst, mīkstina un sāk lēnām kristies, veidojot ļoti plānu stikla šķipsnu, ejot uz leju, tik plānu, ka to mēra mikronos. Šī daļa kļūst par serdi un apšuvumu. Atkarībā no izmēra katra sagatave var saražot līdz 5 kilometriem šķiedras.
Pārklājums
Pēc tam, kad stikla šķiedra ir atdzisusi, tā tiek uztīta uz lielām spolēm un tiek nosūtīta uz apdares rūpnīcu, kur to atspolē un nosūta caur mašīnu, kas uz šķipsnas ārpuses uzklāj plānu gumijas slāni. Virsmas pārklāšana būtiski nepalielina kopējo izturību. Stikls ir pietiekami spēcīgs pats par sevi. Tā vietā pārklājums neļauj šķiedrai saskrāpēt un ļauj uzstādītājiem vieglāk rīkoties un atrast šķiedru savienojuma vietu, līdzīgi kā vara vadi ir apzīmēti ar krāsu kodiem, lai atvieglotu organizēšanu.
Kabeļi
Lai arī cik izturīgas ir optiskās šķiedras pavedieni, mēs tās joprojām aizsargājam ar bruņām kā papildu aizsardzības slāni pret laikapstākļiem un citiem apstākļiem.
Lai gan atsevišķi optiskās šķiedras pavedieni var pārvadāt lielu datu daudzumu, parasti optiskās šķiedras tiek apvienotas kabeļos, lai atvieglotu uzstādīšanu un aizsargātu tos no elementiem. Bieži vien atsevišķas šķiedras tiek savienotas 12-, 24-, 48-, 72- un 96-šķiedras krāsas lentēs, kuras pēc tam tiek ievietotas aizsargājošā gumijas vai metāla iekšpusē. cauruļvads izvietošanai apkārtnē.
Kad šķiedras nonāk mājā vai uzņēmumā, tās atkal tiek sadalītas atsevišķos pavedienos, lai apkalpotu klientus. Tas ļauj daudziem klientiem saņemt pakalpojumus no viena kabeļu komplekta zemē, nevienam no viņiem nedalot joslas platumu ar saviem kaimiņiem, jo katra mājsaimniecība iegūst savu šķiedru.
Izslēdzot bojājumus no ārēja avota, optiskās šķiedras kabelim vajadzētu darboties vairākas interneta lietotāju paaudzes ar praktiski neierobežotu joslas platumu un ātrumu.