Що таке і з чого складається оптоволокно: повний розбір від Блондинки. Що це таке оптоволокно? — Як підключити оптоволоконний інтернет Кабель для використання поза приміщеннями

Оптоволоконні кабелі використовуються для високошвидкісної передачі даних у багатьох галузях, особливо у сфері телекомунікацій. Але що саме є оптоволоконним кабелем? Як він працює? Як його сконструйовано? У цій статті ми намагатимемося дати відповіді на всі ці запитання.

Що таке оптоволоконні кабелі?

В цілому оптоволоконні кабелі мало чим відрізняються від інших типів кабелів. За винятком, що передачі даних у яких використовується не енергія (електрони), а світло (фотони). Оптоволоконна передача даних – це загальний термін, що означає передачу інформації у вигляді світла.

Як влаштовані оптоволоконні кабелі?

В основі оптоволоконного кабелю лежить серцевина, що складається з кварцового скла або пластикового волокна. Саме ця серцевина є основним провідником світла всередині кабелю. Між серцевиною кабелю та його оболонкою знаходиться ще один шар, званий "прикордонним" (boundary layer). Він служить у тому, щоб відбивати світло. Індекс відбиття світла (refractive index) безпосередньо впливає швидкість передачі світлового променя.

Далі знаходиться сама оболонка серцевини, яка також виступає як провідник променів світла, проте має менший індекс відображення, ніжсерцевина . Оболонку покриває наступний шар, що називається «буферним» (buffer). Його функцією є запобігання утворенню вологості всередині серцевини та оболонки.
Нарешті, фінальний шар – зовнішнє покриття кабелю, яке захищає кабель від механічних пошкоджень.

Як оптоволоконні кабелі передають промені світла?

Для передачі по оптоволокну, вхідний електричний сигнал конвертується у світловий імпульс з допомогою спеціального электрооптичного конвертера. Після цього світловий промінь починає рух кабелями. У фінальній точці свого маршруту промінь потрапляє до оптоелектронного конвертера, де перетворюється на електронні сигнали.
Різні типи оптоволоконних кабелів мають різний діаметр серцевини. Серцевини з великим діаметром можуть передавати більше променів. Оптоволоконні кабелі можна згинати, проте слід переконатися, що кабель не вигнутий занадто сильно, оскільки в цьому випадку передача світлових променів усередині кабелю може бути порушена.

Які бувають типи оптоволоконних кабелів?

Існує кілька типів оптоволоконних кабелів. Розглянемо їх усі.

Multi-mode fibres with step-index profile (багатомодові кабелі зі ступінчастим показником заломлення)

Багатомодові кабелі зі ступінчастим показником заломлення є найпростішими оптоволоконними кабелями. Вони складаються із скляного ядра, що має постійний індекс відображення. Даний тип кабелю дозволяє одночасно передавати кілька променів, які відбиваються з різною інтенсивністю і передаються зигзагоподібною траєкторією. Проте індекс відображення залишається незмінним.
Через те, що промені багаторазово переломлюються під різними кутами, швидкість передачі знижується. Кабелі цього типу забезпечують пропускну здатність до 100 MHz і дозволяють передавати сигнали на відстань до 1 кілометра.Діаметри ядра кабелів цього типу зазвичай становлять: 100, 120 або 400 µm.
Multi-mode fibres with graded index (багатомодові кабелі з градієнтним показником заломлення).

Також як і попередній тип кабелю, даний кабель дозволяє одночасно передавати безліч сигналів, проте сигнали всередині оптоволокна переломлюються не зигзагом, а параболічної траєкторії, що дозволяє істотно збільшити швидкість передачі даних. До мінусів даних кабелів можна віднести більшу вартість. Кабелі цього типу зазвичай застосовуються для побудови мереж високошвидкісної передачі.
Діаметри ядра: 50 µm, 62,5 µm, 85 µm, 100 µm, 125 µm, 140 µm.

Single-mode fibres (одномодові кабелі)

Одномодові оптоволоконні кабелі мають дуже невеликий діаметр ядра і дозволяють одночасно передавати лише один сигнал. Відсутність заломлень позитивно позначається швидкості і дистанції передачі. Одномодові кабелі коштують досить дорого, але забезпечують відмінні показники пропускної спроможності та дальності передачі даних, до 100 (Gbit / s) км.

Які переваги використання оптоволоконних кабелів?
Порівняно із звичайними кабелями оптоволокно забезпечує такі переваги як:
Стійкість до радіоперешкод та перепадів напруги
Підвищений рівень міцності
Швидкісна передача даних на великі відстані
Стійкість до електромагнітних перешкод
Сумісність із кабелями інших типів

У сучасному світі необхідно якісно та швидко передавати інформацію. Сьогодні немає більш досконалого та ефективного способу передачі даних, ніж оптоволоконний кабель. Якщо хтось думає, що це унікальна технологія, то він глибоко помиляється. Перші оптичні волокна з'явилися ще наприкінці минулого століття і досі ведуться роботи з розвитку цієї технології.

На сьогоднішній день ми вже маємо матеріал, що передає, унікальний за властивостями. Його застосування набуло широкої популярності. Інформація у наш час має велике значення. За допомогою неї ми спілкуємося, розвиваємо економіку та побут. Швидкість передачі при цьому повинна бути високою для того, щоб забезпечити необхідний темп сучасного життя. Тому зараз багато інтернет-провайдерів впроваджують оптоволоконний кабель.

Цей тип провідника призначений тільки на передачу імпульсу світла, що несе частину інформації. Тому його застосовують передачі інформативних даних, а чи не для підключення живлення. Оптоволоконний кабель дає можливість підвищити швидкість у кілька разів, порівняно з проводами із металу. При експлуатації він не має побічних явищ, погіршення якості на відстані, перегрівання дроту. Перевагою кабелю на основі оптичних волокон є неможливість впливу на сигнал, що передається, тому йому не потрібен екран, блукаючи струми на нього не діють.

Класифікація

Оптоволоконний кабель має великі відмінності від крученої пари, виходячи з області застосування та місця монтажу. Виділяють основні види кабелів на основі оптичного волокна:

• Для внутрішнього монтажу.
• Установки в кабельні канали без броні.
• Установки в кабельні канали, броньований.
• Укладання в ґрунт.
• Підвісний, що не має троса.
• Підвісний, із тросом.
• Для підводного монтажу.

Пристрій

Найпростіший пристрій має оптоволоконний кабель для внутрішнього монтажу, а також кабель звичайного виконання, що не має броні. Найбільш складна конструкція у кабелів для підводного монтажу та для монтажу в ґрунт.

Кабель для внутрішнього монтажу

Внутрішні кабелі ділять на абонентські, для прокладки до споживача, та розподільні для створення мережі. Оптику проводять у кабельних каналах, лотках. Деякі різновиди прокладають фасадом будівлі до распредкоробки, або до самого абонента.

Пристрій оптоволокна для внутрішнього прокладання складається з оптичного волокна, спеціального захисного покриття, силових елементів, наприклад, троса. До кабелю, що прокладається всередині будівель, висуваються вимоги пожежної безпеки: стійкість до горіння, низьке виділення диму. Матеріал оболонки кабелю складається з поліуретану, а не поліетилену. Кабель має бути легким, тонким та гнучким. Багато виконання оптоволоконного кабелю полегшені та захищені від вологи.

Усередині приміщень кабель зазвичай прокладається на невеликі відстані, тому про загасання сигналу та вплив на передачу інформації не йдеться. У таких кабелях кількість оптоволокна трохи більше дванадцяти. Існують і гібридні оптоволоконні кабелі, що мають у складі виту пару.

Кабель без броні для кабельних каналів

Оптика без броні застосовується для монтажу в кабельні канали за умови, що не буде механічних впливів зовні. Таке виконання кабелю застосовується для тунелів та колекторів будинків. Його укладають у труби з поліетилену, вручну або спеціальною лебідкою. Особливістю такого виконання кабелю є гідрофобного наповнювача, що гарантує нормальну експлуатацію в кабельному каналі, захищає від вологи.

Кабель із бронею для кабельних каналів

Оптоволоконний кабель з бронею застосовується тоді, коли є навантаження зовні, наприклад, на розтяг. Броня виконується по-різному. Броня у вигляді стрічки застосовується, якщо немає впливу агресивних речовин, в тунелях і т.д. Конструкція броні складається із сталевої труби (гофрована або гладка), з товщиною стінки 0,25 мм. Гофрування виконують тоді, коли це один шар захисту кабелю. Воно захищає оптичне волокно від гризунів, збільшує гнучкість кабелю. За умов з великим ризиком пошкоджень застосовують броню із дроту, наприклад, на дні річки, або у ґрунті.

Кабель для укладання в ґрунт

Для монтажу кабелю в ґрунт застосовують оптоволокно з бронею із дроту. Можуть використовуватися також кабелі зі стрічковою бронею, посилені, але вони не знайшли широкого застосування. Для прокладання оптоволокна в ґрунт задіють кабелеукладач. Якщо монтаж у ґрунт здійснюється в холодну пору при температурі менше -10 градусів, то кабель заздалегідь нагрівають.

Для мокрого ґрунту застосовують кабель із герметичним оптоволокном у металевій трубці, а броня з дроту просочується водовідштовхувальним складом. Фахівці роблять розрахунки щодо укладання кабелю. Вони визначають допустимі розтягування, навантаження на здавлювання і т. д. Інакше після певного часу оптичні волокна пошкодяться, і кабель прийде в непридатність.

Броня впливає на величину допустимого навантаження на розтяг. Оптоволокно з бронею із дроту витримує навантаження до 80 кН, зі стрічковою бронею навантаження може бути не більше 2,7 кН.

Підвісний оптоволоконний кабель без броні

Такі кабелі встановлюються на опори ліній зв'язку та живлення. Так проводити монтаж простіше та зручніше, ніж у ґрунт. При цьому є важливе обмеження – під час монтажу температура не повинна опускатися нижче за -15 градусів. Перетин кабелю має круглу форму. Завдяки цьому зменшуються навантаження від вітру на кабель. Відстань між опорами має бути не більшою за 100 метрів. У конструкції є силовий елемент у вигляді склопластику.

Завдяки силовому елементу кабель може витримати великі навантаження, спрямовані вздовж нього. Силові елементи у вигляді арамідних ниток застосовують на відстані між стовпами до 1000 метрів. Перевагою арамідних ниток, крім малої маси та міцності, є діелектричні властивості араміду. При ударі блискавки в кабель жодних пошкоджень не буде.

Сердечники підвісних кабелів за їх типом поділяють на:

• Кабель із сердечником у вигляді профілю, оптоволокно стійке до здавлювання та розтягування.
• Кабель із модулями скрученого вигляду, оптичні волокна прокладені вільно, є стійкість до розтягування.
• З оптичним модулем, осердя крім оптоволокна нічого у складі не має. Недолік такого виконання – незручно ідентифікувати волокна. Перевага – малий діаметр, низька вартість.

Оптоволоконний кабель із тросом

Тросове оптоволокно є самонесучим. Такі кабелі застосовуються для прокладки повітрям. Трос буває несучим чи навивним. Є моделі кабелю, в якому оптоволокно знаходиться всередині блискавкозахисного троса. Кабель, посилений профільним сердечником, має достатню ефективність. Трос складається із сталевого дроту в оболонці. Ця оболонка з'єднана з обплетенням кабелю. Вільний обсяг заповнений гідрофобною речовиною. Такі кабелі прокладають з відстанню між стовпами трохи більше 70 метрів. Обмеженням кабелю є неможливість прокладання на лінію електроживлення.

Кабелі із тросом для грозового захисту встановлюються на високовольтних лініях із фіксацією на заземлення. Тросовий кабель використовується при ризиках його пошкодження тваринами або великі дистанції.

Оптоволоконний кабель для укладання під водою

Такий тип оптоволокна відокремлений від інших, тому що його укладання відбувається в особливих умовах. Усі підводні кабелі мають броню, конструкція якої залежить від глибини прокладки та рельєфу дна водойми.

Деякі види підводного оптоволокна з виконання броні з:

• Одинарною бронею.
• Посиленою бронею.
• Посилена подвійна броня.
• Без броню.

1› Ізоляція з поліетилену.
2› Майларове покриття.
3› Подвійна броня із дроту.
4› Гідроізоляція алюмінієва.
5› Полікарбонат.
6› Центральна трубка.
7› Заповнювач гідрофобний.
8› Оптоволокно.

Розмір броні залежить від глибини прокладки. Армування захищає кабель лише від мешканців водоймища, якір, суден.

Зварювання оптоволокна

Для зварювання використовується зварювальний апарат спеціального типу. У його складі міститься мікроскоп, затискачі для фіксації волокон, дугове зварювання, камера термоусадки для нагрівання гільз, мікропроцесор для управління та контролю.

Короткий техпроцес зварювання оптоволокна:

• Зняття оболонки стрипером.
• Підготовка до зварювання. На кінці одягаються гільзи. Кінці волокон знежирюються спиртом. Кінець волокна сколюється спеціальним пристосуванням під певним кутом. Волокна укладаються в апарат.
• Зварювання. Волокна вирівнюються. При автоматичному керуванні положення волокон встановлюється автоматично. Після підтвердження зварювальника, волокна зварюються апаратом. При ручному управлінні всі операції проводяться спеціалістом вручну. При зварюванні волокна плавляться дугою електричного струму, поєднуються. Потім зварюване місце прогрівається, щоб уникнути внутрішніх напруг.
• Перевірка якості. Автомат зварювання проводить аналіз картинки місця зварювання мікроскопом, визначає оцінку роботи. Точний результат одержують рефлектометром, який виявляє неоднорідність та загасання на лінії зварювання.
• Обробка та захист місця, що зварюється. Надіта гільза зсувається на зварювання і закладається в піч для термоусадки на одну хвилину. Після цього гільза остигає, лягає у захисну пластину муфти, накладається запасне оптичне волокно.

Переваги оптоволоконного кабелю

Основною перевагою оптоволокна є підвищена швидкість передачі інформації, практично немає загасання сигналу (дуже низьке), а також безпека передачі даних.

• Неможливо підключитись до оптичної лінії без санкцій. За будь-якого включення в мережу оптичні волокна пошкодяться.
• Електробезпека. Вона підвищує популярність і сферу застосування таких кабелів. Їх дедалі більше використовують у промисловості за небезпеки вибухів з виробництва.
• Має гарний захист від перешкод природного походження, електроустаткування тощо.

(Він же волоконно-оптичний) - це принципово інший тип кабелю в порівнянні з іншими типами електричних або мідних кабелів. Інформація щодо нього передається не електричним сигналом, а світловим. Головний його елемент - це прозоре скловолокно, яким світло проходить на величезні відстані (до десятків кілометрів) з незначним ослабленням.

Структура оптоволоконного кабелю дуже проста і схожа на структуру коаксіального електричного кабелю, тільки замість центрального мідного дроту тут використовується тонке (діаметром близько 1-10 мкм) скловолокно, а замість внутрішньої ізоляції - скляна або пластикова оболонка, що не дозволяє світла виходити за межі скловолокна. В даному випадку ми маємо справу з режимом так званого повного внутрішнього відбиття світла від межі двох речовин з різними коефіцієнтами заломлення (у скляній оболонці коефіцієнт заломлення значно нижчий, ніж у центрального волокна). Металева обплетення кабелю зазвичай відсутня, тому що екранування від зовнішніх електромагнітних перешкод тут не потрібно, проте іноді її все-таки застосовують для механічного захисту від навколишнього середовища (такий кабель іноді називають броньовим, він може об'єднувати під однією оболонкою кілька оптоволоконних кабелів).

Має виняткові характеристики з перешкодозахищеності і секретності інформації, що передається. Ніякі зовнішні електромагнітні перешкоди в принципі не здатні спотворити світловий сигнал, а сам цей сигнал не породжує зовнішніх електромагнітних випромінювань. Підключитися до цього типу кабелю для несанкціонованого прослуховування мережі практично неможливо, оскільки це потребує порушення цілісності кабелю. Теоретично можлива смуга пропускання такого кабелю досягає величини 1012 Гц, що незрівнянно вище, ніж будь-які електричні кабелі. Вартість оптоволоконного кабелю постійно знижується і зараз приблизно дорівнює вартості тонкого коаксіального кабелю. Проте в даному випадку необхідне застосування спеціальних оптичних приймачів і передавачів, що перетворюють світлові сигнали на електричні і назад, що часом істотно збільшує вартість мережі в цілому.

Типова величина загасання сигналу в оптоволоконних кабелях на частотах, що використовуються в локальних мережах, становить близько 5 дБ/км, що відповідає показникам електричних кабелів на низьких частотах. Але у разі оптоволоконного кабелю при зростанні частоти сигналу, що передається, згасання збільшується дуже незначно, і на великих частотах (особливо понад 200 МГц) його переваги перед електричним кабелем незаперечні, він просто не має конкурентів.

Однак оптоволоконний кабель має деякі недоліки. Найголовніший з них – висока складність монтажу (при встановленні роз'ємів необхідна мікронна точність, від точності сколу скловолокна та ступеня його полірування сильно залежить згасання в роз'ємі). Для встановлення роз'ємів застосовують зварювання або склеювання за допомогою спеціального гелю, що має такий самий коефіцієнт заломлення світла, що й скловолокно. У будь-якому разі для цього потрібна висока кваліфікація персоналу та спеціальні інструменти. Тому найчастіше оптоволоконний кабель продається у вигляді заздалегідь нарізаних шматків різної довжини, на обох кінцях яких вже встановлені рознімання потрібного типу.

Хоча оптоволоконні кабелі допускають розгалуження сигналів (для цього випускаються спеціальні розгалужувачі на 2-8 каналів), як правило, їх використовують для передачі. Адже будь-яке розгалуження неминуче сильно послаблює світловий сигнал, і якщо розгалужень буде багато, світло може просто не дійти до кінця мережі.

Оптоволоконний кабель менш міцний, ніж електричний, і менш гнучкий (типова величина допустимого радіусу згину становить близько 10-20 см). Чутливий він і до іонізуючих випромінювань, через які знижується прозорість скловолокна, тобто збільшується згасання сигналу. Чутливий він також до різких перепадів температури, внаслідок яких скловолокно може тріснути. В даний час випускаються оптичні кабелі з радіаційно стійкого скла (коштують вони, звичайно, дорожче).

Оптоволоконні кабелі чутливі також до механічних впливів (удари, ультразвук) – так званий мікрофонний ефект. Для його зменшення використовують м'які звуковбирні оболонки.

Застосовують оптоволоконний кабель тільки в мережах з топологією «зірка» та «кільце». Жодних проблем узгодження та заземлення в даному випадку не існує. Кабель забезпечує ідеальну гальванічну розв'язку комп'ютерів мережі. У майбутньому цей тип кабелю, ймовірно, витіснить електричні кабелі всіх типів або, принаймні сильно потіснить їх. Запаси міді на планеті виснажуються, а сировини для виробництва скла більш ніж достатньо.

Існують два різні типи оптоволоконних кабелів:

1. Багатомодовий, або мультимодовий, кабель, дешевший, але менш якісний;
2. Одномодовий кабель, дорожчий, але має кращі характеристики.

Відмінності між цими типами пов'язані з різними режимами проходження світлових променів у кабелі.

В одномодовому кабеліпрактично всі промені проходять один і той же шлях, внаслідок чого всі вони досягають приймача одночасно, і форма сигналу практично не спотворюється. Одномодовий кабель має діаметр центрального волокна близько 1,3 мкм і передає світло лише з такою самою довжиною хвилі (1,3 мкм). Дисперсія та втрати сигналу при цьому дуже незначні, що дозволяє передавати сигнали на значно більшу відстань, ніж у разі застосування багатомодового кабелю. Для одномодового кабелю застосовуються лазерні приймачі, що використовують світло виключно з необхідною довжиною хвилі. Такі приймачі поки що порівняно дорогі і не надто довговічні. Однак у перспективі одномодовий кабель має стати основним завдяки своїм чудовим характеристикам.

У багатомодовому кабелітраєкторії світлових променів мають помітний розкид, у результаті форма сигналу на приймальному кінці кабелю спотворюється. Центральне волокно має діаметр 62,5 мкм, а діаметр зовнішньої оболонки – 125 мкм (це іноді позначається як 62,5/125). Для передачі використовується звичайний (не лазерний) світлодіод, що знижує вартість та збільшує термін служби приймачів у порівнянні з одномодовим кабелем. Довжина хвилі світла у багатомодовому кабелі дорівнює 0,85 мкм. Допустима довжина кабелю досягає 2-5 км. В даний час багатомодовий кабель - основний тип оптоволоконного кабелю, оскільки він дешевший і доступніший. Затримка розповсюдження сигналу в оптоволоконному кабелі не відрізняється від затримки в електричних кабелях. Типова величина затримки найбільш поширених кабелів становить близько 4-5 нс/м.

В оптоволоконних кабелях, на відміну від кабелів з мідними або алюмінієвими жилами, як середовище передачі сигналу використовується прозорий волоконний світловод. Сигнал передається не за допомогою електричного струму, а за допомогою світла. Це означає, що рухаються майже електрони, а фотони, відповідно й втрати під час передачі сигналу виявляються зневажливо малі.

Дані кабелі ідеальні як засіб передачі інформації, адже світло здатне проходити по прозорому скловолокну практично безперешкодно на десятки кілометрів, при цьому інтенсивність світла зменшується незначно.

Бувають GOF-кабелі (англ. glass optic fiber cable)- зі скляним волокном, а також POF-кабелі (англ. plastic optic fiber cable)- із прозорим пластиковим волокном. І ті, й інші традиційно називаються оптоволоконними або волоконно-оптичними кабелями.

Обладнання оптоволоконного кабелю

Оптоволоконний кабель має досить простий пристрій. У центрі кабелю розташований світловод зі скловолокна (його діаметр не перевищує 10 мкм) одягнений у захисну пластикову або скляну оболонку, що забезпечує повне внутрішнє відображення світла за рахунок різниці коефіцієнтів заломлення на межі двох середовищ.

Виходить, що світло, на всьому своєму шляху від передавача до приймача, не може вийти з центральної жили. До того ж світла не страшні електромагнітні перешкоди, тому такий кабель не потребує електромагнітного екранування, а потребує лише зміцнення.

Для надання оптоволоконному кабелю механічної міцності застосовують особливі заходи - роблять кабель броньованим, тим більше коли мова заходить про багатожильні оптичні кабелі, що несуть відразу кілька окремих світловодів. Кабелі для підвісного монтажу вимагають особливого зміцнення металом та кевларом.

Найпростіша конструкція оптоволоконного кабелю - скляне волокно у пластиковій оболонці. Більш складна конструкція - багатошаровий кабель з елементами, що зміцнюють, наприклад для прокладки під водою, під землею або для підвісного монтажу.

У багатошаровому броньовому кабелі несучий трос, що зміцнює, виготовлений з укладеного в поліетиленову оболонку металу. Навколо нього розташовуються світлонесучі пластикові або скляні волокна. Кожне окреме волокно покрите шаром кольорового лаку як колірне маркування та для захисту від механічних пошкоджень. Пучки волокон одягнені в пластикові трубки, заповнені гідрофобним гелем.

В одній пластиковій трубці може бути від 4 до 12 таких волокон, у той час як загальна кількість волокон в одному такому кабелі може сягати 288 штук. Трубки обплетені ниткою, що стягує плівку, змочену гідрофобним гелем - для більшого демпфування механічних впливів. Трубки та центральний кабель укладено у поліетилен. Далі йдуть кевларові нитки, що практично й забезпечують багатожильному кабелю броню. Потім знову поліетилен для захисту від вологи і нарешті зовнішня оболонка.

Два основних типи оптоволоконних кабелів

Оптоволоконні кабелі мають два типи: багатомодовий і одномодовий. Багатомодовий коштує дешевше, одномодовий – дорожче.

Забезпечує променям, що проходять світловодом, майже один і той же шлях без істотних взаємних відхилень, в результаті на приймач всі промені приходять одночасно і без спотворень форми сигналу. Діаметр світловода в одномодовому кабелі становить близько 1,3 мкм, і світло саме з такою довжиною хвилі слід передавати.

Тому як передавач використовується джерело лазерного випромінювання з монохроматичним світлом строго необхідної довжини хвилі. Саме кабелі даного типу (одномодові) розглядаються сьогодні як найбільш перспективні для комунікацій на значні відстані в майбутньому, але поки що вони дорогі та недовговічні.

Менш "точний", ніж одномодовий. Промені від передавача йдуть у ньому з розкидом, і за приймача є деяке спотворення форми переданого сигналу. Діаметр світловодного волокна в багатомодовому кабелі становить 62,5 мкм, діаметр зовнішньої оболонки 125 мкм.

Тут використовується звичайний (а не лазерний) світлодіод на стороні передавача (з довжиною хвилі 0,85 мкм), і обладнання виходить не таким дорогим, як із лазерним джерелом світла, та й термін служби у нинішніх багатомодових кабелів довше. Кабелі цього типу не перевищують по довжині 5 км. Типовий час затримки сигналу під час передачі становить близько 5 нс/м.

Переваги оптоволоконних кабелів

Так чи інакше, оптоволоконний кабель принципово відрізняється від звичайних електричних кабелів винятковою перешкодозахищеністю, що забезпечує максимальну безпеку як цілісності, так і конфіденційності інформації, що передається по ньому.

Електромагнітна перешкода, спрямована на оптоволоконний кабель, не здатна спотворити світловий потік, та й самі фотони не породжують зовнішнього електромагнітного випромінювання. Без порушення цілісності кабелю неможливо перехопити інформацію, що передається по ньому.

Смуга пропускання оптоволоконного кабелю теоретично становить 10^12 Гц, що не йде ні в яке порівняння з кабелі токонесущими будь-якої складності. Можна легко передавати інформацію зі швидкістю до 10 Гбіт/с на кілометри.

Сам собою оптоволоконний кабель коштує не дорого, майже так само, як тонкий коаксіальний кабель. Але основна частка подорожчання готової мережі все ж таки припадає на передавальне та приймальне обладнання, завдання якого - перетворити електричний сигнал у світло і назад.

Згасання світлового сигналу при проходженні через оптоволоконний кабель локальної мережі не перевищує 5 дБ на 1 кілометр, тобто майже таке ж, як у електричного сигналу низької частоти. При тому, чим вища частота - тим виразніше виявляється перевага оптичного середовища перед традиційними електричними провідниками - згасання зростає незначно. А на частотах вище 0,2 ГГц оптоволоконний кабель однозначно виявляється поза конкуренцією. Практично можна довести відстань передачі до 800 км.

Оптоволоконні кабелі застосовні в мережах з топологіями "кільце" або "зірка", при цьому повністю відсутні проблеми заземлення та узгодження з навантаженням, завжди актуальні для електричних кабелів.

Ідеальна, поряд з вищепереліченими перевагами, дозволяє аналітикам прогнозувати, що в мережевих комунікаціях оптоволоконні кабелі незабаром повністю витіснять електричні, тим більше з урахуванням дефіциту міді, що зростає, на планеті.

Недоліки оптоволоконних кабелів

Задля справедливості, не можна не згадати і про недоліки волоконно-оптичних систем передачі інформації, головний з яких - складність монтажу систем і високі вимоги до точності встановлення роз'ємів. Мікронне відхилення при монтажі роз'єму може призвести до збільшення загасання в ньому. Тут необхідне високоточне зварювання або спеціальний клейовий гель, коефіцієнт заломлення світла в якому аналогічний йому в самому скловолокні, що монтується.

З цієї причини кваліфікація персоналу не допускає поблажливості, необхідні спеціальні інструменти та висока майстерність володіння ними. Найчастіше вдаються до використання готових шматків кабелю, кінцях яких вже встановлені готові роз'єми необхідного типу. Для розгалуження сигналу від оптоволокна застосовують спеціалізовані розгалужувачі на кілька каналів (від 2 до 8), але при розгалуженні неминуче відбувається ослаблення світла.

Звичайно, оптоволокно є менш міцним і менш гнучким матеріалом, ніж та ж мідь, і вигинати оптоволокно на радіус менш ніж 10 см небезпечно для його збереження. Іонізуючі випромінювання знижують прозорість оптоволокна, посилюють згасання світлового сигналу, що передається.

Оптоволоконні кабелі стійкі до радіації коштують дорожче за звичайні оптоволоконні кабелі. Різкий перепад температури може призвести до утворення тріщини у світловоді. Безумовно, оптоволокно вразливе і до механічних впливів, ударів, ультразвуку; Для захисту від цих факторів застосовуються спеціальні м'які звуковбирні матеріали оболонок кабелів.

І десяток років тому і на кінець 2013 року оптоволокно, що випускається промисловістю, стандартизовано і має безліч типів і підтипів. Основні різновиди ВР розглянуті на сторінках
Типи та стандарти оптичних волокон
Типи оптичних волокон

Найбільш кардинально різняться волокна багатомодові та одномодові.

Теорія передачі з них розглянуто сторінках Модове поширення у волокнах . Число мод. Формула. Багатомодові волокна зі ступінчастою та плавною зміною показників заломлення

На вигляд оптичні волокна ні чим не відрізняються. Тобто, без відповідних приладів розібратися якесь оптоволокно потрапило до вас в руки неможливо. Зовнішній вигляд, колір та й деякі властивості оптичним волокнам надає спеціальне покриття. Стандартизовано кілька розмірів ОВ.

250 мкмце скло покрите лаковою ізоляцією. Лак зазвичай використовується різнокольоровий і, крім ізоляційних властивостей, колір волокна визначає його умовний номер у модулі. (Колірний рахунок волокон, ідентифікація за кольором в оптичних кабелях). Лакове покриття надає додаткової стійкості до вигинів. Таке волокно схоже на рибальську волосінь і витримує вигини радіусом 5мм (див. фото)

900 мкмоптоволокно в буферному полімерному покритті. Використовується при виготовленні шнурів та підключення оптоволоконних кросов. Колір покриття найчастіше визначає тип оптоволокна. (Колірний рахунок в оптоволоконних кабелях)

Оптоволокно з лаковим (125 мкм) та полімерним (900 мкм) покриттям,
внизу коннектр закритий ковпачком (Все фото)

Виробництво оптичних волокон та кабелю

Переважна більшість оптоволокна виробляється фірмами Fujikura (Японія) і Corning (США). Але все частіше з'являються технологічні лінії, у тому числі й у Росії, що виробляють той чи інший вид оптичних волокон. Деякі етапи та принципи цього процесу описані на сторінках
Технологія виробництва оптоволокна. Виготовлення преформ для оптоволокна
Витяжка оптоволокна із преформи

Далі оптоволокно на спеціальних барабанах поставляється на кабельні заводи, де його використовують у виробництві оптичного кабелю. Так як кабелі для ВОЛЗ розрізняються за призначенням і способом прокладання, то вони мають різну кількість броньових покривів і відрізняються за профілем.

Маркування оптичних кабелів

У країнах СНД виробників оптоволоконних кабелів багато, і при цьому кожне підприємство розробляє свої технічні умови (ТУ) на свою продукцію та по-своєму її маркує. Системи маркування різні та розбору цієї проблеми присвячені наступні сторінки
Довідник з маркування та призначення оптоволоконних кабелів.
Список можливих маркувань оптоволоконних кабелів в алфавітному порядку
Маркування оптоволоконного кабелю із сортуванням за виробниками.

Прокладання волоконно-оптичних ліній зв'язку (ВОЛЗ)

ВОЛЗ прокладаються повітряними лініями електропередач, в грунті, кабельної каналізації, стінами будівель і всередині приміщень. Прокладці оптоволоконних кабелів повітряними лініями електропередач присвячені офіційні документи:
Правила проектування, будівництва та експлуатації волоконно-оптичних ліній зв'язку на повітряних лініях електропередачі напругою 0,4-35 кВ
Правила проектування, будівництва та експлуатації волоконно-оптичних ліній зв'язку на повітряних лініях електропередачі напругою 110 кВ та вище

Інші види прокладки майже не відрізняються від способів прокладання кабелю з металевими жилами та їх особливості описані на сторінці з "Посібники з СЛСМСС": Особливості прокладки оптичних кабелів

Монтаж муфт та кінцевих пристроїв ВОЛЗ

Збільшити фото

Оптоволоконні кабелі на вигляд схожі на кабель звичайний. Вся складність оптики саме в з'єднанні оптичних волокон між собою. Поєднати їх "на коліні" не вийде, для будь-якого типу з'єднання ОВ потрібні спеціалізовані інструменти та прилади. Методам монтажу та вимірювань на оптоволокні при монтажі муфт, кросів та конекторів присвячені сторінки
Кінцеві пристрої ВОЛЗ. Конектори
Оптоволоконні атенюатори для ВОЛЗ
Сколювальник оптоволокна. Гелеві з'єднувачі для ВОЛЗ
Зварювання оптоволокна ВОЛЗ. Типи зварювальних апаратів
Опис монтажу оптоволоконних муфт та оптичних кросів

На наступній фотографії оптичні волокна укладені в касету оптоволоконної муфти

Оптоволокно в касеті муфти (Збільшити фото)

Вимірювання оптоволокна

Вимірювання оптичних волокон проводяться до прокладки (контроль барабанів з кабелем), у процесі монтажу оптоволоконних муфт та кросов, та у процесі ВОЛЗ. З вимірювання проводяться двома типами приладів: вимірювання оптоволоконними тестерами та оптичними рефлектометрами (OTDR). Вимірюванням ОВ присвячені сторінки
Види вимірів ВОЛЗ. Вимірювання оптоволокна
Вимірювання оптоволоконного кабелю (ВОЛЗ) у процесі монтажу

Ще більш докладно ця тема розкрита на сторінках книги Листяних рефлектометрів оптичних волокон.
Вимірювання втрат за допомогою оптичних тестерів
Принцип дії OTDR
Призначення OTDR

Старіння оптоволоконних (оптичних) кабелів

Документація на ВОЛЗ

Монтаж оптоволоконних муфт і кросов, а також всі виміри оптичних кабелів повинні оформлятися відповідними протоколами та паспортами. Далі наведено посилання на сторінки офіційних правил та посібників з будівництва ліній зв'язку.
Протокол вимірювання згасання оптичних волокон будівельної довжини, заводський № "n" перед прокладанням (вхідний контроль)