opticka vlakna Archives - Automatika.rs

Vrste optičkih kablova

Marko Nikolić — Tue, 14 Jul 2020 12:49:14 +0000

Optički kabl se koristi u telekomunikacijama za prenos signala. Prenosni medijum je optičko vlakno, a informacija se prenosi putem svetlosti. Osnove o fiber-optičkim kablovima možete pročitati OVDE.

Podela optičkih kablova po konstrukciji

Ovde ćemo predstaviti četiri vrste optičkih kablova:

Nemetalni optički kablovi za polaganje u cevima – TO SM 03 ili TO SM 04

Optički kablovi tipa TO SM 03… i TO SM 04… izrađeni su bez metalnih elemenata, predviđeni su za polaganje u cevi postupkom uduvavanja. Za noseće elemente kabla koristi se aramidno vlakno i rasteretni element od staklo-plastike. Kablovi su izrađeni sa sekundarnom zaštitom u vidu cevčice sa punjenjem međuprostora vodonepropusnom masom. Kablovi mogu biti sa omotačem od polietilena (03) ili PVC-a (04).

Osnovne tehničke karakteristike nemetalnih opt. kablova:

Vrednost optičkog slabljenja max. dB/Km , kategorija:		A	B
	za 1300nm	0,40	0,50
	za 1550nm	0,25	0,30
Temperaturni opseg primene kablova:
	u toku eksploatacije	– 300 C do + 700 C
	za vreme polaganja	– 50 C do + 50 0 C
Minimalni poluprečnik savijanja kabla iznosi:		20 x prečnik kabla
Najveća dozvoljena vučna sila iznosi:		1550 N

Armirani optički kablovi za polaganje direktno u zemlju TO SM 19 P…

Optički kablovi tipa TO SM 19 P… izrađeni su sa armaturom od čeličnih traka, predviđeni su za direktno polaganje u zemlju. Za noseće elemente kabla koristi se aramidno vlakno i rasteretni element od čelične pocinkovane žice (ili staklo-plastike). Kablovi su izrađeni sa sekundarnom zaštitom u vidu cevčice sa punjenjem međuprostora vodonepropusnom masom.

Osnovne tehničke karakteristike armiranih opt. kablova:

Vrednost optičkog slabljenja max. dB/Km , kategorija:		A	B
	za 1300nm	0,40	0,50
	za 1550nm	0,25	0,30
Temperaturni opseg primene kablova:
	u toku eksploatacije	– 300 C do + 700 C
	za vreme polaganja	– 50 C do + 50 0 C
Minimalni poluprečnik savijanja kabla iznosi :		20 x prečnik kabla.
Najveća dozvoljena vučna sila iznosi :		2200 N.

Uvlačni optički kablovi za polaganje u cevima TO SM 09 P…

Optički kablovi tipa TO SM 09 P… izrađeni su sa slojevitim omotačem od Al – kopolimer trake debljine 0,20mm koja je zalepljena za polietilenski plašt, predviđeni su za uvlačenje u cevi gradske kablovske kanalizacije. Za noseće elemente kabla koristi se aramidno vlakno i rasteretni element od čelične pocinkovane žice (ili staklo-plastike). Kablovi su izrađeni sa sekundarnom zaštitom u vidu cevčice sa punjenjem međuprostora vodonepropusnom masom.

Osnovne tehničke karakteristike armiranih opt. kablova :

Vrednost optičkog slabljenja max. dB/Km , kategorija:		A	B
	za 1300nm	0,40	0,50
	za 1550nm	0,25	0,30
Temperaturni opseg primene kablova:
	u toku eksploatacije	– 300 C do + 700 C
	za vreme polaganja	– 50 C do + 50 0 C
Minimalni poluprečnik savijanja kabla iznosi :		20 x prečnik kabla
Najveća dozvoljena vučna sila iznosi :		1600 N

Samonosivi optički kablovi TO SM 31 P…

Optički kablovi tipa TO SM 31 P… izradjeni su sa slojevitimom otačem od Al – kopolimer trake debljine 0,20mm koja je zalepljena za polietilenski plašt, predvidjeni su za postavljanje po nadzemnim stubovima za raspone nom. 50m. Centralni rasteretni element kabla izradjen je od stakloplastike (ili od čelične pocinkovane žice). Kablovi su izradjeni sa sekundarnom zaštitom u vidu cevčice sa punjenjem medjuprostora vodonepropusnom masom . Noseće uže kabla (5) je od čelične pocinkovane žice nom. prečnika 3.0mm.

Osnovne tehničke karakteristike samonosivih opt. kablova:

Vrednost optičkog slabljenja max. dB/Km , kategorija:		B
	za 1300nm	0,50
	za 1550nm	0,30
Temperaturni opseg primene kablova:
	u toku eksploatacije	– 300 C do + 700 C
	za vreme polaganja	– 50 C do + 50 0 C
Minimalni poluprečnik savijanja kabla iznosi :		20 x prečnik kabla
Najveća dozvoljena vučna sila iznosi :		3600 N
Masa samonosivog optičkog kabla za konstrukcije do 12 optičkih vlakana iznosi:		app. 198 Kg/km
Spoljašnje dimenzije kablova (do 12 opt. vlakana ) :		12,70×20,10mm

The post Vrste optičkih kablova appeared first on Automatika.rs.

Fiber optički kabl i optičko vlakno – Osnove i istorijat

Marko Nikolić — Sun, 22 Mar 2020 22:27:35 +0000

Fiber optički kablovi ili kraće optički kablovi uglavnom se koriste u telekomunikaciji i ali kao ukrsni detalji npr. zvezdano nebo u sobi. Ali mi ćemo se ipak držati ove prve primene jer svakako je telekomunikaciju kao granu industrije podiglo na jedan viši nivo i još uvek ima mesta za napredak.

Optički kabl se koristi u telekomunikacijama za prenos signala. Prenosni medijum je optičko vlakno, a informacija se prenosi putem svetlosti. U Srbiji se najviše koriste optički kablovi kapaciteta od 6 do 240 optičkih vlakana, strane i domaće proizvodnje. Na ulasku u optičko vlakno električni signal se konvertuje u svetlost pomoću svetleće ili laserske diode, a na prijemu se pretvara ponovo u električni signal pomoću fotodiode.

Razvoj fiber optičkih kablova

Široka oblast savremenih telekomunikacija veoma intenzivno razvija se posle 1980. godine. Postoje i brojni primeri iz ranije prošlosti koji ne mogu da se svrstaju u optičke komunikacije u današnjem smislu. Koristili su postupke za prenos poruka koje su bile vidljive korisnicima. (signalizacija, zastavice, semafori, svetionici, razni optički sistemi kao francuski telegrafski sistem koji je za 15 min prenosio poruku na udaljenost od 200 km, itd.). Prvi naučni pokušaj je bio kroz mlaz vode.

Kao rezultat, možemo da zaključimo sledeće: svetlost može da se kreće prateći zakrivljenost svetlovoda. Primenu optike u današnjem smislu pokrenuo je izum lasera 1958.godine, poluprovodničkog lasera 1963.godine i nakon nekoliko godina, prvih optičkih vlakana.

Optičko vlakno je tanka staklena nit sačinjena od silicijuma. Staklo koje se koristi ima izuzetnu čistoću. Ne može se ni uporediti sa staklom na koje smo navikli. Staklo debljine nekoliko kilometara ima providnost običnog prozorskog stakla debljine 3-4 mm. Svetlost putuje kroz staklena vlakna zahvaljujući pojavi koja se naziva totalna unutrašnja refleksija.

Relacije kojima je opisano zarobljavanje svetlosti unutar ravne staklene ploče izveo je Fresnel još 1820.godine, 1962.god. optičko vlakno imalo je slabljenje 1000dB/km, 1966. godine Čarles Kao i Georges Hockham utvrdili su da veliki gubici u optičkom vlaknu teoretski nastaju zbog malih nečistoća unutar stakla, a ne zbog unutrašnjih ograničenja samoga stakla. Procenili su da se gubici svetlosti koja putuje vlaknom mogu drastično smanjiti, sa 1000 db/km na manje od 20 db/km.

Zahvaljujući otkriću Čarlsa Kaoa i Georgea Hockmana 1970.godine počeo je vrlo intenzivan razvoj optičkih komunikacija kada je tim stručnjaka iz kompanije “Corning Glass” proizveo optičko vlakno dužine stotinu metara. 1976.godine započela je eksperimentalna primena optičkih vlakana u telefonskim sistemima Atlante i Čikaga, a 1984.godine pušteno je u rad optičko vlakno kompanije AT&T povezujući Boston i Wašington. 1988. godine postavljen je prvi transatlantski optički kabel, sa regeneratorima na udaljenostima od 64 km.

Tokom osamdesetih godina uloženi su ogromni napori da se otklone problemi vezani za popravku prekinutih optičkih kablova i da se poboljša tehnika njihovog postavljanja. 1991. godine prikazani su optički pojačavači koji su ugrađeni u same optičke kablove i koji su u stanju da obezbede 100 puta veći kapacitet od sistema sa elektronskim pojačavačima. 1996. godine postavljeni su kablovi sastavljeni isključivo od optičkih vlakana i preko Tihog okeana.

U Srbiji, postavljanje optičkih sistema je počelo 1984 u Beogradu, a pre skoro 30 godina, 1991.godine, postavljena je optička veza Novi Sad – Sremski Karlovci. Uprkos ratu, inflaciji i svemu što se dešavalo, optički sistemi i kod nas preovlađuju u novoizgrađenim komunikacionim sistemima. Primena optičkog vlakna kao provodnika svetlosnog signala značajno je zavisila od tehnologije izrade vlakna, prvenstveno eliminacije nečistoća koje utiču na slabljenje, mehaničke izdržljivosti i zaštite vlakna od lomljenja.

Optičko vlakno

Optičko vlakno je vrsta optičkog talasovoda radijalne simetrije, koja „vođenje“ elektromagnetskog talasa zasniva na efektu totalne unutrašnje refleksije. Vlakno mikrometarskih dimenzija, izrađeno od stakla ili plastike, služi kao medijum u optičkom kablu za prenos informacija pomoću svetlosti. Vlakna imaju koncentričnu slojevitu strukturu. U sredini se nalazi jezgro, koje vodi svetlost, okruženo sa omotačem sa nešto nižim indeksom prelamanja i zaštitnim slojem plastike.

U zavisnosti od primene, prečnik jezgra je u rasponu od nekoliko do više stotina mikrona. A od dijametra i profila indeksa prelamanja između jezgra i omotača, zavisi broj režima (modova) sposobnih da propagiraju kroz vlakno. Optička vlakana mogu biti jednorežimska i višerežimska. Kroz jednorežimska se prostire samo jedan mod laserske svetlosti i ovakva vlakna se koriste za prenos informacija na veće udaljenosti, dok se kroz višerežimska vlakna prostire više modova i ova vlakna se koriste za pristupne mreže. Ovakav prenos informacija je brži, pouzdaniji i sigurniji od prenosa bakarnim kablovima.

Prednosti i mane

Prednosti optičkih kablova su sledeće:

njihove daleko manje dimenzije u odnosu na bakarne kablove,
mogućnost prenosa velike količine informacija,
malo slabljenje signala što dozvoljava domete i do 200 km bez pojačanja signala
manja težina po dužnom metru
lakše polaganje kako u zemlju, tako pod vodu, na stubove ili dalekovode
sve niža cena
neosetljivost na električne smetnje, vodu, niske i visoke temperature.

Najveća i jedina mana je to što su optički kablovi jedino osetljivi na radioaktivno zračenje.

The post Fiber optički kabl i optičko vlakno – Osnove i istorijat appeared first on Automatika.rs.

Ispitivanje optičkih vlakana savremenim instrumentima

Marko Nikolić — Thu, 23 Jul 2009 11:56:36 +0000

Svetlosni izvori nalaze sve veću primenu u tehnologiji savremenih komunikacija, ali i u drugim oblastima. Glavne karakteristike svetlosnih izvora su talasna dužina i snaga emitovane svetlosti. Upravo po ovim karakteristikama se vrše i podele u primeni svetlosnih izvora. Optički konektori su pasivne komponente optičkih prenosnih sistema. Služe za fizičko priključivanje optičkih vlakana na aktivne komponente optičkih prenosnih sistema ali da se preko njih izvrše prespajanja vlakana mehanički, lako razdvojivim putem.

Najvažniji deo konektrora je ferula kroz koju je probušen kanal dimenzije spoljnog prečnika omotača (125μm) uvećan za par μm. Ovim se obezbeđuje direktan izlazak optičkog vlakna iz kabla. postoji više tipova konektora a u ovom slučaju koeišćeni su FC konektor.

Optički izvorinpretvaraju električni signal u svetlosni, i moraju ispuniti određene uslove među kojima su tri najbitnija:

brzina rada optičkog izvora mora zadovoljiti potrebnu širinu opsega sistema,
optička snaga koju emituje optički izvor mora biti dovoljna da probudi probudi detektor uprkos gubicima u optičkom vlaknu, odnosu signal-šum i grešci u detekciji signala
talasna dužina emitovane svetlosti treba da odgovara oblasti najmanjih gubitaka u optičkom kablu.

Ostali uslovi su: male dimenzije i potrošnja, mogućnost modulacije, stabilnost emitovane svetlosti u vremenu i temperaturna stabilnost, pouzdanost i laka primena.

OPREMA ZA MERENjE

Za ova merenja su korišćeni promenljivi laserski izvor TLS-55C i optički spektralni analizator FTB-5230

A. Optički spektralni analizator FTB-5230

Optička spektralna analiza predstavlja merenje optičkih signala u funkciji frekvencije i vremena. Optički spektralni analizator FTB-5230 se može koristiti za: testiranje laserskih izvora (spektralna karakteristika i raspodela snage), testiranje karakterističnih prenosa optičkih uređaja, praćenje parametara CWDM signala i merenje talasnih dužina i snage laserskih izvora.

B. TLS-55C promenljivi laserski izvor

Tabela 1. Osnovne karakteristike TLS-55C

C. E6000 Agilent Mini-OTDR

E6000 Agilent Mini-OTDR je napravljan da korisniku obezbedi brz alat za isntalaciju i proveru optičkih instalacija i lociranje grešaka i prekida u instalaciji.

E6000 ima sledeće funkcije:

Pronalaženje prekida optičkog vlakna
Lociranje spojeva i gubitaka na konentorima
Ugrađeni svetlosni izvor i merač snage
Grafički i tebelarni prikaz merenja gubitaka i refleksije

OPTIČKI KABEL

A. MONTAŽA KONEKTORA

Priprema kabela za montažu se vrši u četiri koraka: skidanje omotača kabela, sečenje kevlar zaštite na propisanu dužinu, skidaje sekundarne zaštite i na kraju otklanjanje primarne zaštite da bi došli do samog optičkog vlakna.

Iako je prečnik jednomodnog vlakna otprilike šest puta manji od prečnika višemodnog vlakna, to ne znači i da će snaga svetlosti koja dospe u vlakno biti šest puta manja. Naprotiv, daleko veći deo snage će se očuvati, jer se najveća snaga svetlosti nalazi upravo oko ose prostiranja, tj z-ose.

B. ISPITIVANjE DUŽINE KABELA

Za ispitivanje dužine kabela korišćen je OTDR-ov mod za pronalaženje prekida kabela. Prekid je nađen na tačno 50m, što je i fabrička dužina kabela.

C. OPTIČKO VLAKNO

Važno je znati da su optički kablovi napravljeni od stakla i da je spoljni prečnik obično svega 125μm a unutrašnji prečnik samog optičkog vlakna je svega 9μm (jednomodni) pa se iz tog razloga određene mere zaštite moraju preduzeti (debljina ljudske kose je od 50μm do 75μm a čestice prašine je obično dimenzija od 1μm do 100μm).

Osnovno ograničenje u korišćenju jednomodnih i višemodnih optičkih vlakana jeste u izvoru na koji se priključuju. Naime, važi pravilo da se svetlost LED izvora prenosi putem višemodnih vlakana, dok se svetlost laserski izvora prenosi putem jednomodnih izvora.

MERENjA

Povezivanje laserskog izvora TLS-55C i optičkog spektralnog analizatora FTB 5239 sa optičkim jednomodnim kabelom na FC konektorima na oba kabela prikazano je na slici 2.

A. MERENjE SNAGE

Izabrano je sedam različitih talasnih dužina laserskog izvora i merena je snaga na kraju optičkog kabela. Na svim talasanim dužinama snaga izvora je podešena na +9 dBm. Iz ovih rezultata vidi se da je slabljenje veliko i ne zavisi od talasne dužine laserskog izvora. Razlog za ovoliko slabljenje je nesavršensot montiranja konektora, odnosno poliranje vrha optičkog vlakna.

B. MERENjE TALASNE DUŽINE

Merenja su organozovana u deset ciklusa sa tri različite dužine laserskog izvora. U tabelama su prikazani rezultati merenja od po pet minuta. Izabrane talasne dužine laserskog izvora su 1531.51 nm, 1551.72 nm i 1560.20 nm. U narednim tabelama i slikama su prikazani brojno i grafički rezultati merennja za različite talasne dužine u funkciji vremena.

Rezultati merenja na 1531.51 nm su prikazani na slici 3.

Slika 3.

Rezultati merenja na 1551.72 nm su prikazani na slici 4.

Slika 4.

Rezultati merenja na 1560.20 nm su prikazani na slici 5.

Slika 5.

ZAKLjUČAK

Merenja u optičkim sistemima su osetljiva i potrebno je praktično i teorijsko znanje da bi se postigli dobri rezultati. Laserski izvor je pokazao stabilan rad i temperaturnu nezavisnost. FTB 5230 daje pouzdana i tačna merenja. Iz priloženih mereja se vidi da postoje male razlike u podešenim talasnim dužinama na laserskom izvoru i izmerenih vrednosti. Na sve tri talasne dužine dobijaju se manje vrednosti od poslatih sa približno tim odstupanjem. Ove razlike su u opsegu telerancije greške instrumenata.

Nikola Stojanović , Miloš Slankamenac , Miloš Živanov – FTN Novi Sad, Katedra za elektroniku

The post Ispitivanje optičkih vlakana savremenim instrumentima appeared first on Automatika.rs.