Optički povod vs. koaksijalni kabel | Razlike u vrsti signala strukturi i primjeni

Optički kabel i koaksijalni kabel su vrste vodilnih medija za prijenos. Međutim, nekoliko ključnih faktora ih razlikuje. Najtemeljnija razlika leži u vrsti signala koju prenose: optički kabel je dizajniran za prijenos optičkih (svjetlosnih) signala, dok se koaksijalni kabel koristi za prijenos električnih signala.

Definicija optičkog vlakna

Optička vlakna su pružne, prozirne valovode koje se koriste za prijenos svjetlosnih signala s minimalnim gubitkom. Glavni materijal od kojeg su izrađena su visokopuro snježno staklo (obično silika) ili ponekad plastika, i sastoje se od jezgre i strukture omotnice.

Jezgra je centralna, unutarnja regija izrađena od ultra-pure snježno stakla, kroz koje se širi svjetlost. Okružena je slojem zvanom omotnica, također izrađenim od stakla, ali s nižim lomnim indeksom od jezgre. Ova razlika u lomnom indeksu omogućuje potpunu unutarnju refleksiju, dozvoljavajući svjetlosti da putuje velike udaljenosti s niskim prigušenjem.

Zaštita krhke staklene strukture od fizičkog oštećenja, vlage i okolišnih stresa, cijela vlakna skupina je obuhvaćena zaštitnim spoljnim slojem poznatim kao buferna omotača ili plastikova jakna.

Slika ispod ilustrira shematsku strukturu optičkog vlakna:

Optički signal se prenosi kroz optičko vlakno preko principa potpune unutarnje refleksije (TIR). Kada se svjetlost uvede u vlakno, ona se širi kroz jezgru uzastopnim refleksijama na granici između jezgre i omotnice.

Da bi se dogodila potpuna unutarnja refleksija, lomni indeks jezgre mora biti veći od lomnog indeksa omotnice. Ova razlika u indeksima je ključna za učinkovito upravljanje svjetlosti duž vlakna s minimalnim gubitkom.

Prema principu TIR, kada se zraka svjetlosti koja se kreće kroz gustiji medij (jezgru) udari o granicu s rijetkim medijem (omotnicom) pod kutom većim od kritičnog kuta, zraka se potpuno reflektira natrag u gustiji medij, umjesto da se refraktuje van. Ovaj fenomen dozvoljava svjetlosti da bude zadržana unutar jezgre.

Kada zraka svjetlosti uđe u jezgru, putuje dok ne dosegne granicu između jezgre i omotnice. Zbog razlike u lomnim indeksima, i ako kut padanja premaši kritični kut, zraka se reflektira natrag u jezgru umjesto da prođe u omotnicu. Ovaj proces se neprekidno ponavlja duž duljine vlakna, omogućujući svjetlosti da se zizaga duž jezgre i putuje s jednog kraja vlakna do drugog s visokom učinkovitosti i niskim prigušenjem.

Stoga, potpuna unutarnja refleksija predstavlja temeljni mehanizam koji omogućuje dalekovrsni, visokopropusni optički komunikacijski sustav kroz optička vlakna.

Definicija koaksijalnog kabela

Koaksijalni kabeli, često nazivani "koaks," su vrsta vodilnih medija za prijenos koji se koriste za prijenos električnih signala na daljinu. Izrađeni su kao električni vodiči koji dopuštaju protok elektrona, obično izrađeni sa centralnim jezgrom bakra zbog njegove odlične provodljivosti.

Koaksijalni kabel sastoji se od nekoliko slojeva: centralnog bakrenog vodiča (čvrstog ili plešanog), okruženog dielektričnim izolativnim slojem, koji je zatim obuhvaćen cilindričnim vodljivim štitom - obično izrađenim od plešanog bakra ili aluminijumskog folije. Ova slojeva su dalje zaštićena spoljnim izolativnim jaknom koji pruža mehaničku čvrstoću i zaštitu od okoline.

Termin "koaksijalni" potječe iz činjenice da unutarnji vodič i spoljni štit dijele istu geometrijsku os. Ovaj dizajn pomaže u smanjenju elektromagnetske interferencije (EMI) i gubitaka signala, čime se koaksijalni kabeli čine pogodnima za prijenos visokofrekventnih signala s dobrom integritetom.

Slika ispod ilustrira koaksijalni kabel koji se koristi za prijenos električnih signala:

Optičko vlakno:

Optička vlakna koriste se za prijenos signala na optičkim frekvencijama (svjetlost). Zbog svoje visoke propusnosti, imuniteta na elektromagnetsku interferenciju i niskog prigušenja signala, široko se koriste u visokoodrešnom televizijskom programiranju (HDTV), telekomunikacijskim mrežama, centrima za obradu podataka, medicinskom slikanju i kirurškim sustavima (poput endoskopije) i aplikacijama u aerospace industriji.

Koaksijalni kabel:

Koaksijalni kabeli uglavnom se koriste za prijenos radiofrekvencijskih (RF) signala. Često se nalaze u distribucijskim sustavima kabelske televizije (CATV), širokopojasnim internetskim vezama (npr. kabelske modemi), telefonskim mrežama i raznim radiokomunikacijskim sustavima, uključujući antenske ulaze i opremu za mreže.

Zaključak

Oba, optičko vlakno i koaksijalni kabel, služe kao ključni vodilni mediji za prijenos signala, ali se temeljno razlikuju u vrsti signala koju prenose - optička vlakna prenose svjetlosne signale, dok koaksijalni kabeli prenose električne signale. Ove razlike dovode do različitih performansnih karakteristika, čime se svaki od njih čini pogodnim za specifične primjene. Stoga, koriste se u komplementarnim, a ne zamjenjivim, ulogama u modernim komunikacijskim i elektroničkim sustavima.