Optikus huzal vs. kőtél | Jel típusa, szerkezet és alkalmazási különbségek

Az optikai szál és a koaxiális kábel is irányított adatátviteli médiumok. Azonban több kulcsfontosságú tényező is megkülönbözteti őket. A legalapvetőbb különbség az általuk továbbított jel típusa: az optikai szál fény (optikai) jeleket továbbít, míg a koaxiális kábel elektromos jeleket.

Az optikai szál definíciója

Az optikai szál rugalmas, átlátszó hullámvezető, amely minimális veszteséggel továbbítja a fényjeleket az egyik végéről a másikra. Főleg magas tisztaságú üvegből (gyakran szilikából) vagy néha műanyagból készül, és belső magjának és fedésnek a struktúrájával rendelkezik.

A mag a középső, legbelső régió, amely ultratiszta szilikaugyárkból készült, amelyen keresztül terjed a fény. Ez körül van egy olyan réteggel, amit fedésnek nevezünk, ami szintén üvegből készült, de alacsonyabb törésmutatóval, mint a mag. Ez a törésmutató eltérés lehetővé teszi a teljes belső tükrözést, amely lehetővé teszi a fény hosszú távolságokon való továbbítását alacsony csillapítással.

Az érzékeny üvegstruktúra fizikai károsodástól, nedvtól és környezeti stressztől való védelme érdekében az egész szál be van takarva egy olyan külső védelmi rétegben, amit buffer coating vagy műanyag burkolónak nevezünk.

Az alábbi ábra az optikai szál sémáját mutatja:

Egy optikai jel az optikai szálban a teljes belső tükrözés (TIR) elvén halad át. Amikor a fény bekerül a szálba, a magon belül utasítja a folyamatos tükrözéseket a mag és a fedés határán.

A teljes belső tükrözéshez a mag törésmutatója nagyobbnak kell lennie, mint a fedésé. Ez a törésmutató különbség létfontosságú a fény hatékony vezetéséhez a szálban minimális veszteséggel.

A TIR elve szerint, amikor egy fény sugarak egy sűrűbb médiában (a magban) találkozik a ritkább médiával (a fedéssel) a kritikus szögénél nagyobb szögen, a sugarak teljesen visszatükröznek a sűrűbb médiába, nem pedig a fedésbe kerülnek. Ez a jelenség lehetővé teszi, hogy a fény a magban maradjon.

Amikor a fény sugarak bekerülnek a magba, addig utaznak, amíg el nem érik a mag-fedés határát. A törésmutató különbség miatt, és ha a beesési szög meghaladja a kritikus szöget, a sugarak visszatükröznek a magba, nem pedig a fedésbe kerülnek. Ez a folyamat folyamatosan ismétlődik a szál hosszán, lehetővé téve a fény jel zic-zac utasítását a magban, a szál egyik végéről a másikra minimális csillapítással.

Így a teljes belső tükrözés az alapvető mechanizmus, amely lehetővé teszi a hosszú távolságú, nagy sávszélességű optikai kommunikációt az optikai szálakon keresztül.

A koaxiális kábel definíciója

A koaxiális kábelek, gyakran "koax" néven említett, irányított adatátviteli médiumok, amelyek elektromos jeleket továbbítanak távolságon. Elektromos vezetőként készültek, amelyek lehetővé teszik az elektronok áramlását, tipikusan copperszívvel, mivel ez kiváló vezető tulajdonságokkal rendelkezik.

A koaxiális kábel több rétegből áll: egy középső copperszív (szilárd vagy összetett), amely dielektrikus izoláló réteggel van körülötte, amelyet egy hengeres vezető védelem – általában savanyorgott copper vagy alumíniumfolióval – borít. Ez a réteges struktúra további külső izoláló burkolóval van védve, ami mechanikai erőt és környezeti védelmet nyújt.

A "koaxiális" kifejezés abból adódik, hogy a belső vezető és a külső védelem ugyanazon geometriai tengelyen helyezkednek el. Ez a dizájn segít minimalizálni az elektromágneses interferenciát (EMI) és a jelveszteséget, így a koaxiális kábeleket alkalmasan használják a magasfrekvenciás jelek átvitelére jó integritással.

Az alábbi ábra egy elektromos jeleket továbbító koaxiális kábel sémáját mutatja:

Optikai szál:

Az optikai szálak optikai frekvenciákon (fény) továbbított jeleket használnak. Mivel nagy sávszélességük, elektromágneses interferencia-ellenállásuk és alacsony jelcsillapításuk miatt, széles körben alkalmazzák a magas felbontású televízió (HDTV), a telekommunikációs hálózatok, a data center-ek, orvosi képfeldolgozás és sebészeti rendszerek (pl. endoszkópia), valamint repülési alkalmazásokban.

Koaxiális kábel:

A koaxiális kábeleket elsősorban rádiófrekvenciás (RF) jelek továbbítására használják. Gyakran előfordulnak a kábeltelevízió (CATV) elosztási rendszereiben, a szélessávú internetkapcsolatokban (pl. kábelmodemek), telefonhálózatokban, és különböző rádiókommunikációs rendszerekben, beleértve az antennák és hálózati berendezések táplálását is.

Következtetés

Az optikai szálak és a koaxiális kábelek is lényeges irányított médiumok a jelátvitel szempontjából, de alapvetően különböznek abban, milyen jel típust továbbítanak – az optikai szálak fényjeleket, míg a koaxiális kábelek elektromos jeleket. Ezek a különbségek különböző teljesítményi jellemzőkhöz vezetnek, ami minden egyes alkalmazáshoz megfelelő választást tesz lehetővé. Így ők komplementer, nem pedig cserélhető szerepeket játszanak a modern kommunikációs és elektronikus rendszerekben.