Unsa ang Optical Fiber?

Pahayag

Ang optical fiber usa ka puthaw nga gilubog ug gihimo gikan sa bato (silica) o plastic, gigamit isip paraan sa pagpadala og mga optical (light) signal. Bisag ang dili kabalaka nga hitsura niana, ang optical fiber adunay diameter nga mas dako pa kay sa ulo sa tawo.

Mas eksakto, ang optical fiber nagfungsiyon isip waveguide, nahimong magpadala og electromagnetic waves isip light sa optical frequencies. Kini nga unang katangian nahimong makapadala og impormasyon sa dako nga distansya ngadto sa mataas nga efisiensi ug gamay nga pagkawala sa signal, nagbutang niana isip pundamentong teknolohiya sa modernong komunikasyon.

Struktura sa Optical Fiber

Ang optical fiber mahimong gisusum niadtong duha ka pangunehang bahin: ang core ug ang cladding. Ang core, usa ka cylindrical dielectric structure gihimo gikan sa bato, nahimong daanan sa pagdula sa light. Kini ang sentral nga rehiyon diin ang optical signals magdula, gipanguha pinaagi sa prinsipyong total internal reflection. Nagsulob sa core ang cladding, kasagaran gihimo gikan sa plastic. Ang cladding nagpuno og dako nga papel sa pagkonfinar sa light sa core, siguradohon nga ang optical signals magbalantay ug mahimong mapadala sa dako nga distansya bisan walay significant leakage o degradation.

Ang figure sa ubos nagpakita sa detalyadong struktura sa optical fiber, gibag-o ang distinct layers sa core ug cladding ug ilang respektibong papel sa pagfacilitate sa efficient light transmission.

Detalye sa Struktura ug Functionality

Ang tanang optical fiber assembly gisulob sa usa ka elastic jacket, nga nagfungsiyon isip protective layer. Kini nga jacket nagprotekta sa fiber gikan sa pisikal nga pinsala, environmental factors, ug mechanical stress, siguradohon ang integrity niana sa panahon sa installation, operation, ug handling.

Mahimong maingon nga sa optical fibers, ang cladding wala direkta nga nakatugot sa pagdula sa light waves; ang light nagdula lamang sa core. Apan, ang kombinasyon sa core ug cladding importante aron mapalito ang signal losses gikan sa scattering. Kini tungod kay ang difference sa refractive indices sa duha ka component nahimong makapadala og efficient guiding sa light. Partikular, ang refractive index sa core kinahanglan mas taas kay sa cladding. Kini nga disparity sa refractive index ang pundamental nga prinsipyong naghatag sa effective transmission sa light sa fiber.

Pagdula sa Light sa Optical Fibers

Gidisenyo ang optical fibers aron mapadala ang signals isip light (photons). Ang sunod nga katan-awon: pila man ang light magdula sa optical fiber? Ang tubag ania sa phenomenon sa total internal reflection.

Kung ang light moadto sa optical fiber, nagdula kini sa core habang nag-undergo og continuous reflections gikan sa cladding. Kini nga reflections mao ang total internal reflections, na molabay sa specific conditions. Tungod kay ang total internal reflection molabay kung ang light magdula gikan sa medium nga may mas taas nga refractive index (ang denser core) ngadto sa medium nga may mas gamay nga refractive index (ang rarer cladding) sa angle of incidence nga mas taas kay sa critical angle.

Sa parehas nga angle of incidence, bisan unsa, ang light magpadayon sa pagdula sa core pinaagi sa successive reflections. Ang cylindrical shape sa core, ngadto sa gamay nga diameter, nag-siguro nga ang minimal nga amount sa light ang reflected away gikan sa core - cladding interface. Kini, sa kaputolan, nag-siguro nga ang incident angle sa light ray magbalantay nga mas taas kay sa critical angle, naghatag sa light aron mahimong mapadala sa length sa fiber.

Mga Modes sa Propagation sa Optical Fibers

Kung ang light magdula sa optical fiber, mahimong mag-follow kini sa usa ra o daghan nga mga path samtang nagtraverse sa core. Sa esensya, ang "modes" sa propagation nagrefer sa number sa distinct paths nga ang light ray mahimong magdula samtang nagdula sa fiber. Adunay duha ka pundamental nga modes sa propagation sa optical fibers:

Single - mode Fiber

Sa single - mode fiber, ang light rays magdula sa fiber pinaagi sa usa ra path. Kini nga singular path sa wave transmission significante ang nag-reduce sa signal distortion sa panahon sa transfer process. Tungod kay wala'y multiple paths sa light rays magdula, ang integrity sa signal mahimong magbalantay sa dako nga distansya, siguradohon ang high - fidelity communication.

Ang core sa single - mode fiber adunay gamay nga diameter, kini nagkinahanglan sa usa ka highly focused light beam. Tungod kini, ang laser light sources kasagaran gigamit, tungod kay kini makapadala og sharp, coherent beam nga makapadala sa narrow core bisan walay significant divergence o scattering.

Multimode Fiber

Ang multimode fibers adunay core nga may dako nga diameter kasagaran kumpara sa single - mode fibers. Kini nga mas dako nga core naghatag sa light rays aron magdula sa multiple paths sa core. Bisag kini nga katangian naghatag sa fiber aron makapadala og mas dako nga light simultaneously, kini usab nag-increase sa likelihood sa signal dispersion ug attenuation. Ang signal dispersion molabay tungod kay ang different light rays nga nagdula sa various paths sa core mogahin sa destination sa slightly different times, blurring the signal. Ang attenuation, o ang weakening sa signal, usab mas pronounced sa multimode fibers tungod sa factors sama sa scattering ug absorption sa mas dako nga core. Apan, ang mas dako nga core diameter naghatag sa advantage sa accommodation sa several propagating paths sa light waves, makahimong suitable para sa applications diin ang simplicity ug lower cost prioritized sa dako nga distansya, high - bandwidth transmission.

Ano ang Glass Fibers?

Ang glass usa ka amorphous solid nga gitukod pinaagi sa hardness, transparency, ug brittleness. Gitukod kini pinaagi sa proseso sa melting sa combination sa materials ug pagkatapos rapid cooling (quenching) niana. Tungod kay ang crystalline solids, ang glass wala'y well - defined, regular molecular structure. Ania, ang iyang molecules giarrange sa disordered, arbitrary pattern.

Ang glass adunay unique characteristic: altering its material composition leads to corresponding changes in its properties. This malleability in properties makes glass a versatile material, especially when it comes to crafting optical fibers with tailored performance attributes.

Advantages of Optical Fiber

• Distortion - Resistant Signal Transmission: Optical fibers facilitate the propagation of lightwaves, enabling signals to be transmitted with remarkable immunity to distortion. This ensures that the integrity of the information being conveyed remains intact, even over extended distances.

• Secure and Long - Range Communication: These fibers provide a secure means of transmitting data over long distances. The nature of lightwave transmission within the fiber confines the signal, reducing the risk of interception and interference, making it ideal for applications where data security is paramount.

• Extended Lifespan: Compared to other types of transmission cables, optical fibers have a significantly longer service life. Their durability and resistance to wear and tear contribute to their ability to maintain reliable performance over an extended period, minimizing the need for frequent replacements.

Disadvantages of Optical Fiber

• High Installation and Maintenance Costs: The initial installation and ongoing maintenance of optical fiber systems can be relatively expensive. This includes the cost of specialized equipment, skilled labor for installation, and regular upkeep to ensure optimal performance.

• Vulnerability to Environmental Factors: Due to their fragile nature, optical fibers require enhanced protection from environmental conditions. Exposure to physical stress, extreme temperatures, moisture, and other environmental elements can potentially damage the fibers and disrupt signal transmission.

• Requirement for Repeaters: While optical fibers can transmit signals over long distances with minimal distortion, the use of repeaters is often necessary during signal transmission. These repeaters amplify and regenerate the signal to compensate for any degradation that occurs over distance, adding to the complexity and cost of the overall system.

Commonly fabricated from silica due to its superior operating characteristics. Silica is a chemically stable material, which allows it to withstand harsh environmental conditions without significant degradation. Its stability and optical properties make it the material of choice for optical communication applications, ensuring reliable and efficient signal transmission.