Optisk fiber är den cylinderformade-vågledaren som används i olika applikationer som kommunikation, underhållning, konstruktion, dekoration, medicin, hälsovård, forskning, utveckling, etc.
De material som vanligtvis används för att konstruera optiska fibrer inkluderar kiseldioxid, glas och plast. Optiska fibrer är något tjockare i storlek och något tjockare än diametern på människohår.
Det kan brett kategoriseras i tre grundläggande typer baserat på typen av material som används, brytningsindex för kärnan och beklädnaden, och sättet för ljusets utbredning. Några av de vanligaste typerna av optiska fibrer inkluderar steg-indexoptisk fiber, graderad-indexoptisk fiber, optisk plastfiber, glasoptisk fiber, optisk kiselfiber, enkel-optisk fiber och multimodsoptisk fiber.
Optiska fibrer är fördelaktiga eftersom de är flexibla, lätta, smala och icke-antändliga. I verkligheten finns det dessutom vissa begränsningar i att använda optiska fibrer för olika applikationer eftersom optiska fibrer inte är lika starka som traditionella ledningar, är mycket känsliga för bucklor och kan lätt gå sönder om de böjs för mycket. Dessutom är tillverknings- och installationskostnaderna för fiberoptiska kablar mycket högre än koppar- eller aluminiumkablar. Glasfiberoptiska kablar är mycket ömtåliga. De kräver en hög nivå av underhåll och skötsel.
Olika dagliga tillämpningar förlitar sig på optiska fibrer för sin grundläggande funktion.
| Ansökan | Typiskt användningsfall | Viktiga fördelar |
|---|---|---|
| Kommunikationssystem | Långa och korta-data, röst, videoöverföring | Hög bandbredd, säker, låg störning |
| Medicinsk utrustning | Endoskop, otoskop, diagnostiska verktyg | Minimalt invasiv, flexibel, säker |
| Internet | Höga-bredbandsanslutningar | Snabb, pålitlig, stor datakapacitet |
| Fordonsindustrin | Belysning, säkerhetssensorer, i-bilkommunikation | Lätt, låg effekt, snabb respons |
| Militär | Avionik, uppdragskontroll, säker dataöverföring | Krypterad, störningsbeständig- |
| Rymdapplikationer | Satellitlänkar, fjärranalys, lasersystem | Hög bandbredd, lätt, pålitlig |
| Kabel-TV | Signaldistribution till flera hushåll | Bred täckning, kostnadseffektivt- |
1. Kommunikationssystem
Det fiberoptiska kommunikationssystemet innebär överföring av information från källan till destinationen i form av pulser av infraröda ljussignaler.
Den här kommunikationsmetoden är lämplig för lång-- och kortdistanskommunikation-, vilket gör att användare kan utbyta olika signaler, inklusive röst-, video-, data- och telemetrisignaler. Element i ett fiberoptiskt kommunikationssystem inkluderar sändarkretsar, ljuskällor, fotodetektorer och mottagarkretsar.
Ljus-emitterande dioder eller LASER-ljus är föredragna källor för att överföra signaler i optisk fiberkommunikation. Däremot är PN-övergångsdioder och lavindioder de föredragna fotodetektorerna för mottagnings- och detekteringsändamål.
Det optiska fiberkommunikationssystemet är i allmänhet att föredra framför andra kommunikationssätt eftersom det visar sig vara tillförlitligt och erbjuder minsta möjliga möjlighet att insignalen påverkas av elektromagnetiska störningar. Dessutom har det optiska fiber-baserade kommunikationssystemet en avsevärt stor bandbredd, färre chanser för signalförsämring, ger hög datasäkerhet, är jämförelsevis kostnadseffektivt-och förbrukar mindre ström.
2. Medicinsk utrustning
Optiska fibrer används ofta i olika medicinsk utrustning och forskningslaboratoriemaskiner. Till exempel är endoskopet, otoskopet, oftalmoskopet, etc. några diagnostiska medicinska prylar som förlitar sig på optiska fibrer för sin allmänna funktion.
Optiska fibrer är vanligtvis att föredra för medicinsk diagnostik och behandlingstillämpningar eftersom de ger inga eller minimala biverkningar och skadliga konsekvenser, är flexibla, har en betydligt mindre yta och inte avger giftig strålning. Förutom diagnostiska och behandlingsapplikationer kan optiska fibrer också användas för forskningsapplikationer inom mikrobiologi och biomedicin.
3. Internet
Internet är ett av de framträdande exemplen på verkliga-applikationer som använder optiska fibrer. Optiska fibrer kan överföra en stor mängd data från en plats till en annan på relativt kortare tid.
Den höga dataöverföringshastigheten, flexibiliteten, lätta naturen och förmågan att enkelt transportera bulkdata gör optiska fibrer lämpliga för internetkablar istället för traditionella koppartrådar.
4. Fordonsindustrin
Bilindustrin använder optiska fibrer för att lysa upp fordons interiörer. Detta beror på att optiska fibrer inte förbrukar mycket utrymme, utstrålar starkt ljus, kan distribueras flexibelt i bilens mekaniska struktur, är ekonomiska, förbrukar inte mycket ström, har minimala chanser för signalförsämring och läckage, har en betydligt längre livslängd och kräver inte frekvent underhåll.
Förutom tillämpningar för interiörbelysning, kan bilindustrin också använda optiska fibrer i de yttre lamporna på ett fordon. Dessutom kan optiska fibrer användas i ett system för kommunikationsändamål. Till exempel, i händelse av en olycka, kan nätverket av optiska fibrer användas för att överföra signalen som genereras av kollisionsdetektorn eller sensorn till fordonets interna kretsar och hjälper till att snabbt aktivera traction control och airbag-systemet.
Att använda optiska fibrer för kommunikation mellan olika delar av ett fordon är fördelaktigt eftersom den optiska signalen färdas med ljusets hastighet och därigenom förbättrar kontrollsystemens svarstid.
5. Telefon
Den lokala telefonanslutningen inom byggnaden, staden eller landet och den globala telefonanslutningen mellan användare i olika länder förlitar sig vanligtvis på den primära arbetsprincipen för optiska fibrer.
De optiska fiberkablarna buntas ihop för cellulär kommunikation och läggs under jord eller under havsytan. Detta ökar säkerheten för signalen, eftersom flödande data är mindre mottagliga för elektromagnetiska störningar som introduceras av andra elektromagnetiska vågor i omgivningen.
Den optiska fiber-baserade telefonanslutningen gör att användarna kan ansluta inom en bråkdel av en sekund när den optiska signalen flödar med ljusets hastighet. Dessutom eliminerar detta kommunikationssystem problem med lead och lag, vilket gör att båda parter kan ha en tydlig konversation med liten eller ingen förvrängning.
Nackdelen med att använda optiska fibrer för telefonisk kommunikation är att kablarna är känsliga för att genomgå mikroböjningar på grund av de deformiteter som finns under marken och kan försämra kvaliteten eller innehållet i signalen.
6. Inspektionsanordningar
Fiberoptik är till stor nytta för inspektions- och underhållsingenjörer. Det beror på att fiberoptiska kablar är flexibla och kan användas för att inspektera svåråtkomliga-ställen-. Utformningen av inspektionsutrustning tenderar att variera beroende på vilken typ av område den är implementerad i. Till exempel använder en av de mest populära fiber-optiska-inspektionsenheterna en liten kamera monterad på ett långt, flexibelt fiber-optiskt rör av kiseldioxid, plast eller glas.
En rad kameror och rör placeras inom området för att starta inspektionsprocessen. Videokameror tenderar att fånga visuell information och skicka den vidare till fiberoptiska kablar. Teknikern eller ingenjören får sedan informationen på displayenheten.
Fördelarna med att använda fiberoptik för inspektion inkluderar större flexibilitet, bättre synfält, minimal signalförlust eller skada, snabbare informationsöverföring med mera.
7. Militära tillämpningar
Data som överförs med hjälp av fiberoptik är mycket säker, och endast autentiserade användare kan komma åt den. Eftersom huvudfokus för militära applikationer är datasäkerhet och integritet, kan denna unika egenskap hos optisk fiber utnyttjas i många militära applikationer.
Alla tre militära applikationer, nämligen armén, marinen och flygindustrin använder optiska fibrer för att etablera en delad kanal mellan stationerna för att utbyta information och analysera data. Några framträdande tillämpningar av optisk fiber inom militären inkluderar flygelektronik och uppdragskontrollsystem, höghastighetsuppdragsdatautbyte, flygplanering, sensordatafusion, styrning av vapensystem, etc.
8. Rymdapplikationer
Vissa rymdtillämpningar, som satellitkommunikation, fjärranalys, hög-lasersystem, multispektral och hyperspektral avbildning, optisk datakommunikation, lidar, atmosfärisk övervakning och analys, etc., är beroende av optiska fibrer för sin funktion.
Detta beror på att optisk fiber minimerar risken för störningar, tillåter maximal bandbredd och gör systemet kostnadseffektivt, -flexibelt, enkelt och lätt.
9. Kabel-TV
Kabel-TV använder ett nätverk av fiberoptiska kablar för att överföra en kabel-TV-signal från en källa till flera destinationer. Den höga bandbredden och överföringshastigheten för fiberoptiska kablar används ofta i kabel-tv-applikationer.
Dessutom är det fördelaktigt att använda optiska fibrer istället för traditionella koppartrådar eftersom de är relativt billigare att tillverka, installera och underhålla.
FAQ
1. Vilka är de vanligaste tillämpningarna av optisk fiber?
Kommunikation, internet, medicin, bil, telefon, inspektionsutrustning, militär, rymd och kabel-TV.
2. Varför är optisk fiber bättre än kopparkablar för kommunikation?
Den erbjuder högre bandbredd, snabbare hastighet, lägre signalförlust och immunitet mot elektromagnetiska störningar.
3. Hur används optisk fiber inom det medicinska området?
I endoskop, otoskop och kirurgiska lasrar för diagnostik och behandlingar på grund av flexibilitet och säkerhet.
4. Vilken roll spelar fiberoptisk teknik inom bilindustrin?
Används för belysning, infotainmentsystem, kollisionssensorer och snabb signalöverföring mellan fordonssystem.
5. Hur används optisk fiber i militära system?
För säker kommunikation, flygelektronik, uppdragskontroll, sensorfusion och vapensystemoperationer.
6. Varför är fiberoptisk kabel viktig för internetuppkoppling?
Den överför stora datavolymer snabbt, med låg latens och minimal signalförsämring.
7. Vilka fördelar ger fiberoptik till rymdtillämpningar?
Lättvikt, hög-bandbredd och störningsfri-prestanda för satelliter, avkännings- och lasersystem.
8. Är optisk fiber kostnadseffektiv- jämfört med traditionella kablar?
Även om installationskostnaderna är högre,-sänker fördelar som hållbarhet, bandbredd och effektivitet de totala kostnaderna.
