Optičko vlakno je valovod u-obliku cilindra koji se koristi u raznim primjenama kao što su komunikacija, zabava, građevinarstvo, uređenje, medicina, zdravstvena njega, istraživanje, razvoj itd.
Materijali koji se općenito koriste za izradu optičkih vlakana uključuju silicij, staklo i plastiku. Optička vlakna su nešto deblja i nešto deblja od promjera ljudske kose.
Može se općenito kategorizirati u tri osnovne vrste na temelju vrste materijala koji se koristi, indeksa loma jezgre i omotača te načina širenja svjetlosti. Neki od najčešćih tipova optičkih vlakana uključuju optičko vlakno s-indeksom, optičko vlakno s-indeksom stupnjevanja, plastično optičko vlakno, stakleno optičko vlakno, silikonsko optičko vlakno, jedno-modno optičko vlakno i višemodno optičko vlakno.
Optička vlakna imaju prednost jer su fleksibilna, lagana, tanka i nezapaljiva. Osim toga, u stvarnom životu postoje određena ograničenja u korištenju optičkih vlakana za različite primjene jer optička vlakna nisu tako čvrsta kao tradicionalne žice, vrlo su osjetljiva na udubljenja i mogu se lako slomiti ako se previše savijaju. Osim toga, troškovi proizvodnje i postavljanja optičkih kabela puno su veći od bakrenih ili aluminijskih kabela. Kabeli od staklenih vlakana vrlo su krhki. Zahtijevaju visoku razinu održavanja i njege.
Različite svakodnevne primjene oslanjaju se na optička vlakna za svoj osnovni rad.
| Primjena | Tipični slučaj upotrebe | Ključne prednosti |
|---|---|---|
| Komunikacijski sustavi | Podaci na velike i kratke-udaljenosti, glas, video prijenos | Visoka propusnost, sigurnost, niske smetnje |
| Medicinska oprema | Endoskopi, otoskopi, dijagnostički alati | Minimalno invazivan, fleksibilan, siguran |
| Internet | Brze-širokopojasne veze | Brz, pouzdan, velik kapacitet podataka |
| Automobilska industrija | Rasvjeta, sigurnosni senzori,-komunikacija u automobilu | Lagan, male snage, brz odziv |
| Vojni | Avionika, kontrola misije, siguran prijenos podataka | Šifrirano,{0}}otporno na smetnje |
| Svemirske aplikacije | Satelitske veze, daljinska detekcija, laserski sustavi | Visoka propusnost, lagan, pouzdan |
| Kabelska televizija | Distribucija signala na više kućanstava | Široka pokrivenost, isplativo- |
1. Komunikacijski sustavi
Komunikacijski sustav optičkih vlakana uključuje prijenos informacija od izvora do odredišta u obliku impulsa infracrvenih svjetlosnih signala.
Ova komunikacijska metoda prikladna je za komunikaciju na-i kratke-udaljenosti, omogućujući korisnicima razmjenu različitih signala, uključujući glasovne, video, podatke i telemetrijske signale. Elementi optičkog komunikacijskog sustava uključuju sklopove odašiljača, izvore svjetlosti, fotodetektore i sklopove prijamnika.
Svjetleće-diode ili LASERSKO svjetlo preferirani su izvori za prijenos signala u komunikaciji optičkim vlaknima. Nasuprot tome, diode s PN spojem i lavinske diode preferirani su fotodetektori za potrebe prijema i detekcije.
Komunikacijski sustav s optičkim vlaknima općenito se preferira u odnosu na druge načine komunikacije jer se pokazao pouzdanim i nudi minimalnu mogućnost utjecaja elektromagnetskih smetnji na ulazni signal. Također, komunikacijski sustav-temeljen na optičkim vlaknima ima značajno veliku propusnost, manje šanse za degradaciju signala, pruža visoku sigurnost podataka, relativno je isplativ-i troši manje energije.
2. Medicinska oprema
Optička vlakna naširoko se koriste u različitoj medicinskoj opremi i istraživačkim laboratorijskim strojevima. Na primjer, endoskop, otoskop, oftalmoskop itd. neki su dijagnostički medicinski uređaji koji se za svoj opći rad oslanjaju na optička vlakna.
Optička vlakna obično se preferiraju za medicinsku dijagnostiku i liječenje jer ne nude nikakve ili minimalne nuspojave i štetne posljedice, fleksibilna su, imaju znatno manju površinu i ne emitiraju toksično zračenje. Osim za dijagnostiku i liječenje, optička se vlakna također mogu koristiti za istraživačke primjene u mikrobiološkom i biomedicinskom sektoru.
3. Internet
Internet je jedan od istaknutih primjera-stvarnih aplikacija koje koriste optička vlakna. Optička vlakna mogu prenijeti veliku količinu podataka s jednog mjesta na drugo u relativno kraćem vremenu.
Velika brzina prijenosa podataka, fleksibilnost, lagana priroda i mogućnost jednostavnog prijenosa skupnih podataka čine optička vlakna prikladnima za internetske kabele umjesto tradicionalnih bakrenih žica.
4. Automobilska industrija
Automobilska industrija koristi optička vlakna za osvjetljavanje unutrašnjosti vozila. To je zato što optička vlakna ne zauzimaju puno prostora, zrače jakom svjetlošću, mogu se fleksibilno rasporediti u mehaničku strukturu automobila, ekonomična su, ne troše mnogo energije, imaju minimalne šanse za pogoršanje i curenje signala, imaju znatno dulji životni vijek i ne zahtijevaju često održavanje.
Osim primjene unutarnje rasvjete, automobilska industrija također može koristiti optička vlakna u vanjskim svjetlima vozila. Također, optička vlakna se mogu koristiti u sustavu za komunikacijske svrhe. Na primjer, u slučaju nesreće, mreža optičkih vlakana može se koristiti za prijenos signala koji generira detektor sudara ili senzor do unutarnjeg sklopa vozila i pomaže u brzom aktiviranju kontrole proklizavanja i sustava zračnih jastuka.
Korištenje optičkih vlakana za komunikaciju među različitim dijelovima vozila ima prednost jer optički signal putuje brzinom svjetlosti, čime se poboljšava vrijeme odziva kontrolnih sustava.
5. Telefon
Lokalna telefonska povezanost unutar zgrade, grada ili zemlje i globalna telefonska povezanost među korisnicima u različitim zemljama obično se oslanjaju na primarni princip rada optičkih vlakana.
Kabeli od optičkih vlakana povezani su zajedno za mobilnu komunikaciju i položeni pod zemljom ili ispod površine mora. Ovo povećava sigurnost signala, jer su podaci koji teku manje osjetljivi na elektromagnetske smetnje koje unose drugi elektromagnetski valovi u okruženju.
Telefonska veza-temeljena na optičkim vlaknima omogućuje korisnicima povezivanje u djeliću sekunde dok optički signal teče brzinom svjetlosti. Također, ovaj komunikacijski sustav eliminira probleme s prednjačenjem i kašnjenjem, dopuštajući objema stranama jasan razgovor s malim ili nikakvim izobličenjem.
Nedostatak korištenja optičkih vlakana za telefonsku komunikaciju je taj što su kabeli podložni mikro savijanjima zbog deformacija prisutnih ispod zemlje i mogu utjecati na kvalitetu ili sadržaj signala.
6. Uređaji za pregled
Svjetlovodna vlakna su od velike koristi inženjerima za inspekciju i održavanje. To je zato što su optički kabeli fleksibilni i mogu se koristiti za pregled teško{1}}dostupnih-mjesta. Dizajn opreme za inspekciju varira ovisno o vrsti područja u kojem se primjenjuje. Na primjer, jedan od najpopularnijih-optičkih-uređaja za inspekciju koristi malenu kameru postavljenu na dugu, fleksibilnu-optičku cijev izrađenu od silicijevog dioksida, plastike ili stakla.
Niz kamera i cijevi postavljen je unutar područja kako bi se započeo proces inspekcije. Video kamere nastoje uhvatiti vizualne informacije i proslijediti ih optičkim kabelima. Tehničar ili inženjer zatim dobiva informacije na uređaju za prikaz.
Prednosti korištenja optičkih vlakana za inspekciju uključuju veću fleksibilnost, bolje vidno polje, minimalan gubitak ili oštećenje signala, brži prijenos informacija i još mnogo toga.
7. Vojne primjene
Podaci koji se prenose optičkim vlaknima vrlo su sigurni i mogu im pristupiti samo autentificirani korisnici. Budući da je glavni fokus vojnih aplikacija sigurnost podataka i privatnost, ovo jedinstveno svojstvo optičkog vlakna može se iskoristiti u mnogim vojnim aplikacijama.
Sve tri vojne primjene, naime vojska, mornarica i zrakoplovstvo, koriste optička vlakna za uspostavljanje zajedničkog kanala između stanica za razmjenu informacija i analizu podataka. Neke istaknute primjene optičkih vlakana u vojsci uključuju avioniku i sustave kontrole misije, razmjenu podataka velike-brze misije, planiranje leta, fuziju podataka senzora, kontrolu rada oružanih sustava itd.
8. Svemirske primjene
Neke svemirske aplikacije, kao što su satelitske komunikacije, daljinsko detektiranje,-laserski sustavi velike snage, multispektralno i hiperspektralno snimanje, optičke podatkovne komunikacije, lidar, atmosferski nadzor i analiza itd., oslanjaju se na optička vlakna za svoj rad.
To je zato što optička vlakna smanjuju rizik od smetnji, omogućuju maksimalnu propusnost i čine sustav-isplativim, fleksibilnim, jednostavnim i laganim.
9. Kablovska televizija
Kabelska TV koristi mrežu optičkih kabela za prijenos kabelske TV signala od izvora do više odredišta. Visoka propusnost i brzina prijenosa optičkih kabela često se koriste u aplikacijama kabelske televizije.
Nadalje, prednost je koristiti optička vlakna umjesto tradicionalnih bakrenih žica jer su relativno jeftinije za proizvodnju, postavljanje i održavanje.
FAQ
1. Koje su najčešće primjene optičkih vlakana?
Komunikacija, internet, medicina, automobili, telefon, uređaji za pregled, vojska, svemir i kabelska TV.
2. Zašto je optičko vlakno bolje od bakrenih kabela za komunikaciju?
Nudi veću propusnost, veću brzinu, manji gubitak signala i otpornost na elektromagnetske smetnje.
3. Kako se optička vlakna koriste u medicini?
U endoskopima, otoskopima i kirurškim laserima za dijagnostiku i liječenje zbog fleksibilnosti i sigurnosti.
4. Kakvu ulogu ima tehnologija optičkih vlakana u automobilskoj industriji?
Koristi se za rasvjetu, infotainment sustave, senzore sudara i brzi prijenos signala između sustava vozila.
5. Kako se optičko vlakno primjenjuje u vojnim sustavima?
Za sigurnu komunikaciju, avioniku, kontrolu misije, fuziju senzora i operacije sustava oružja.
6. Zašto je optički kabel važan za povezivanje s internetom?
Brzo prenosi velike količine podataka, s malom latencijom i minimalnom degradacijom signala.
7. Koje prednosti optičko vlakno donosi primjeni u svemiru?
Lagan, velike-propusnosti i performansi-bez smetnji za satelite, senzorske i laserske sustave.
8. Jesu li optička vlakna isplativa-u usporedbi s tradicionalnim kabelima?
Iako su troškovi instalacije viši,-dugoročne prednosti poput trajnosti, propusnosti i učinkovitosti smanjuju ukupne troškove.
