Optisk fiberkommunikation

Optisk fiberkommunikation

Fiberoptik är ett optiskt system där ljus leds genom optiska fibrer vars kärnor är gjorda av väldigt rent glas eller plast från en diameter på flera millimeter till mindre än ett hårstrås diameter. Dessa glas eller plastkärnor är omslutna av ett mantelhölje och vanligtvis också av ett skyddande skal. Selenit är en mineral som ofta kallas för "naturens egen fiberoptik". Fördelar mot koppartråd Enligt tradition och av praktiska skäl har koppartråd alltid använts inom telefonkommunikation, men nu konkurreras den ut mer och mer av de optiska fibrerna. De optiska fibrernas viktigaste fördelar gentemot koppartråd är att:

• De är billigare än koppartråd, vilket är bra för operatören och konsumenten. • De är tunnare än koppartråd. Det gör det möjligt att sätta ihop fler fibrer i en kabel med en bestämd diameter än koppartråd, vilket gör att exempelvis fler telefonlinjer får plats. • Ljussignaler dämpas och förändras mindre i optiska fibrer än elektriska signaler i koppartråd. Därför räcker det att ha en sändare som förbrukar lite elektricitet. Dessutom behövs en förstärkare varje 100 km jämfört med 1,5 km för koaxialkabel. Det här är också bra för operatören och konsumenten.

Fiberoptik används nu mycket inom kommunikation. Fiberoptik som ett användbart kommunikationsverktyg har funnits i ungefär 35 år. Före år 1970 kunde fibrer endast tillverkas som dämpade ljussignalerna alldeles för kraftigt. År 1970 tillverkade forskare i Corning Glass Works i USA de första optiska fibrerna som kunde användas praktiskt utan stora signalförluster. Efter det har utvecklingen av fiberoptiken fortsatt. Tack vare den här upptäckt har det bl.a. blivit möjligt att överföra ljussignaler för telekommunikation över långa sträckor med väldigt hög bandbredd.

Det används också för att leda synligt ljus för att belysa saker. Det är svårare att leda ljus för att belysa än för kommunikation. I kommunikation kan ljussignalstyrkan minska tusenfalt i styrka men ändå vara fullt avläsbar och möjlig att förstärka igen för att sända vidare. Med ljus för att upplysa är ett motsvarande ljus förlust naturligtvis inte meningsfullt. Med fiberoptik av plast kan ljusledning på ca 15 - 20 meter anses vara max längden. Med fiberoptik av kvartsglas kan motsvarande ljusledning vara ungefär 100 meter. Det finns system för att leda in solens ljus i fiberoptik för att upplysa saker helt och hållet. Fiberoptiken fungerar så att ljusstrålen inuti kärnan reflekteras helt och hållet mot gränsytan till manteln. På så sätt kan ljuset färdas mycket långa sträckor, förutsatt att kärnan är optiskt tätare än manteln och att infallsvinkeln mot mantelytan blir mer än gränsvinkeln för totalreflexion. De förluster som händer i ett fiberoptiskt system beror huvudsakligen på små smutsigheter som absorberar lite av ljuset. Förluster är även på grund av ojämnheter i ytan där totalreflexionen sker. Sådana ojämnheter kan påverka ljustrålars reflexionsvinkel så att de hamnar utanför totalreflexion. Den ljusvinkel en optisk fiber kan ta emot ljus för totalreflexion ändras och är beroende dels på vilken våglängd ljuset har, dels på ingående material i kärna och i mantel. Hur mycket av signalen som absorberas i ett system beror även på det sända ljusets våglängd.