Ce sunt fibrele optice?
Fibrele optice sunt fire subtiri de sticla sau plastic care transmit lumina pe distante mari, similar cu modul in care firele conduc electricitatea. Ele sunt utilizate masiv in telecomunicatii, comunicatii de date, transmiterea razelor laser, senzori, aplicatii medicale si multe altele.
Fibra optica a avut un impact major asupra vietii moderne. De fapt, cuvintele pe care le citesti acum au fost, cel mai probabil, transmise prin fibre optice in timpul calatoriei lor de la un server web la dispozitivul tau.
Pe langa telecomunicatii, fibrele optice sunt folosite in multe alte moduri, inclusiv in livrarea razelor laser in sisteme chirurgicale si industriale de mare putere. Sunt, de asemenea, componente in sistemele de navigatie si de detectare pentru cladiri, poduri si centrale electrice. Exista si numeroase alte utilizari specializate.
Principii de functionare
Un cablu de fibra optica functioneaza foarte asemanator cu o conducta de apa. Lumina intra la un capat si iese la celalalt. Si, la fel ca o conducta de apa, fibra poate avea o cale lunga – literalmente cativa kilometri – si poate trece prin coturi si curbe. Aceasta proprietate ofera o flexibilitate extraordinara in ceea ce priveste modul in care fibrele pot fi implementate intr-un sistem. Impreuna cu capacitatea de a transmite lumina pe distante lungi cu pierderi foarte mici, acest lucru explica utilizarea pe scara larga si succesul comercial al fibrelor optice.
Mecanismul de functionare al unei fibre optice este destul de simplu. Cea mai simpla fibra optica consta intr-un miez de sectiune circulara inconjurat de un alt material, numit manta, avand un indice de refractie mai mic.
Lumina introdusa la un capat al fibrei la un unghi corespunzator va calatori prin miez si va ramane continuta in acesta pana va iesi la celalalt capat. Acest lucru se intampla datorita reflexiei totale interne. Acest fenomen apare atunci cand lumina care calatoreste intr-un material intalneste o interfata cu un al doilea mediu cu un indice de refractie mai mic. Daca lumina loveste interfata la un unghi suficient de mic, este complet reflectata – niciun pic de lumina nu scapa.
Tipuri de fibre
Fibrele optice pot fi clasificate in functie de pietele pe care le deservesc, precum si de diverse caracteristici de performanta sau constructie. Cea mai simpla grupare este dupa aplicatie, si aceasta se imparte de obicei in telecomunicatii/comunicatii de date si apoi tot restul. Acest ultim grup este adesea denumit „fibre speciale”. Din punct de vedere al designului si functionalitatii, exista mai multe tipuri de baza de fibre, si nenumarate variatii de design in cadrul acestor tipuri, care sunt descrise mai jos. Adesea, o fibra poate apartine mai multor grupuri. De exemplu, o fibra monomod poate fi mentinatoare de polarizare si, de asemenea, ultrarapida.
| Tipuri de fibre | Caracteristici si utilizare |
| Monomod | Fibrele monomodale au un diametru al miezului atat de mic incat doar modul transversal cel mai mic poate propaga. Aceasta reduce atenuarea si dispersia fibrei, fiind cea mai utilizata pentru telecomunicatii pe distante lungi. De asemenea, sunt utile pentru multe aplicatii stiintifice si industriale cu lasere. |
| Multimodale | Acestea au diametre ale miezului suficient de mari pentru a permite moduri transversale de ordin superior sa se deplaseze prin fibra. Acest lucru permite transmiterea unei puteri optice mai mari, dar sufera de o dispersie mai mare, fiind mai ieftine de fabricat decat fibrele monomod. |
| Mentinerea polarizarii | Fibrele construite pentru a mentine polarizarea luminii, utilizate in aplicatii de retea de inalta calitate, amplificatoare laser si multe sisteme de senzori. |
| Senzori | Fibre utilizate pentru aplicatii de detectare, frecvent avand un miez din siliciu pur si construite pentru a rezista la conditii termice, chimice si de hidrogen extreme. |
| Laser si amplificator | Fibre active care formeaza baza laserelor cu fibra si a altor tipuri de amplificatoare de lumina. Incorporand un dopant pentru a produce efect laser de-a lungul fibrei. |
| Ultrarapide | Aceasta include atat fibre active, cat si pasive concepute special pentru utilizare cu latimi scurte de impuls si puteri de varf ridicate. Aplicatiile includ lasere cu fibra ultrarapide, amplificare cu puls, amplificatoare cu latime de linie ingusta si dublare a frecventei. Exista multe forme diferite de design pentru fibre ultrarapide, in functie de utilizarea specifica. Dar toate necesita in mod obisnuit controlul strict al polarizarii si al dispersiei, calitate inalta a fasciculului si fotointunecare redusa. |
Fabricarea fibrei optice
Un cablu de fibra optica care poate avea kilometri de lungime incepe ca un tub de sticla de doar un metru sau doi in lungime. Un proces chimic transforma materialul pe diametrul interior al tubului si ii creste indicele de refractie. Apoi, tubul este colapsat intr-un cilindru solid, iar o piesa din centrul acestui cilindru este taiata pentru a forma ceea ce se numeste un preform.
Preforma este plasata intr-un turn de tragere, incalzita pana se inmoaie, iar capatul este tras pentru a forma un fir subtire. Firul este infasurat continuu peste scripeti pentru a produce cablul. Un strat de polimer este aplicat pe exteriorul fibrei in timpul acestui proces, facand fibra finisata mai robusta si mai usor de manevrat.
Unele fibre optice nu sunt simetrice circular. Un exemplu ar fi fibrele mentinatoare de polarizare de tip „panda”. Un set mai complex de pasi este utilizat pentru a construi preformele pentru aceste tipuri de fibre.
Coherent ofera o gama extinsa si diversa de fibre speciale, inclusiv fibre laser si amplificatoare, fibre de livrare a fasciculului laser de mare putere, fibre optimizate pentru aplicatii medicale, fibre pentru aplicatii de detectare si multe altele. Putem personaliza fibrele pentru a satisface nevoile specifice ale clientilor si a le integra in ansambluri de fibre, inclusiv conectori, optica si multe altele.
