Prinsippene for optiske fiberkabler innebærer overføring av lyssignaler gjennom tynne, fleksible tråder av glass eller plast for å overføre enorme mengder data over lange avstander. Her er noen nøkkelprinsipper som styrer driften av optiske fiberkabler:
Total intern refleksjon:
– Det grunnleggende prinsippet bak optisk fiberkommunikasjon er total intern refleksjon. Når lys beveger seg fra et tettere medium (som glass eller plast) til et mindre tett medium (som luft), gjennomgår det refleksjon hvis det treffer grensen mellom de to mediene i en vinkel større enn den kritiske vinkelen.
- I optiske fibre ledes lyssignalet gjennom kjernen av flere totale interne refleksjoner fra kjernebekledningsgrensesnittet. Kledningen er et materiale som omgir kjernen med en lavere brytningsindeks, noe som sikrer at lyset forblir begrenset i kjernen.
Refraksjonsindeks:
– Brytningsindeksen er et mål på hvor mye lys som bøyes når man går fra ett medium til et annet. Kjernematerialet til en optisk fiber har en høyere brytningsindeks enn kledningen, noe som fører til at lys reflekteres tilbake til kjernen ved grensesnittet mellom kjerne og kledning.
Spredning:
- Dispersjon refererer til spredning av lyssignaler når de forplanter seg gjennom en optisk fiber. Ulike bølgelengder av lys beveger seg med litt forskjellige hastigheter i fiberen, noe som fører til et fenomen som kalles kromatisk dispersjon. I tillegg kan forskjellige lysmoduser (dvs. stier tatt av lysstråler) oppleve forskjellige reisetider, noe som resulterer i modal spredning.
- Dispersjon begrenser båndbredden og overføringsavstanden til optiske fiberkabler og er en vesentlig faktor som vurderes i design og prosjektering av fiberoptiske systemer.
Dempning:
- Optiske fiberkabler opplever signaltap på grunn av ulike faktorer som urenheter, materialfeil og spredning. Dette tapet omtales som dempning og måles i desibel per kilometer (dB/km).
- For å overvinne demping og sikre pålitelig dataoverføring, brukes optiske forsterkere eller repeatere med jevne mellomrom langs utvidede fiberoptiske lenker for å forsterke de optiske signalene og kompensere for signaltapet.
Enkeltmodus og multimodusfibre:
- Optiske fibre er kategorisert i to hovedtyper:enkeltmodusfibre og multimodusfibre.
- Enkeltmodusfibre har en liten kjernediameter som lar bare én lysmodus forplante seg, og minimerer dermed modal spredning og muliggjør høyhastighets dataoverføring over lange avstander.
- Multi-modus fibre har større kjernediametre og kan støtte flere moduser for lysspredning. De brukes vanligvis for kortere avstander eller applikasjoner der høye datahastigheter ikke er nødvendig.
Optiske Windows:
- Optiske fiberkabler opererer innenfor bestemte bølgelengdeområder kjent som optiske vinduer. Disse vinduene tilsvarer områder med lav dempning og er avgjørende for å bestemme overføringsegenskapene og ytelsen til fiberoptiske systemer.
- De vanligste optiske vinduene er:
- Første vindu (O-Band):1260-1360 nm
- Andre vindu (E-Band):1530-1565 nm
- Tredje vindu (S-Band):1800-1900 nm
- Fjerde vindu (C-bånd):1565-1625 nm
- Femte vindu (L-bånd):1565-1625 nm
Ved å forstå disse prinsippene har optiske fiberkabler revolusjonert kommunikasjonsnettverk og gir grunnlaget for høyhastighetsinternett, dataoverføring og ulike applikasjoner innen telekommunikasjon, medisin og sensorteknologi.
