Fiber Optik vs Kabel Koaksial | Perbezaan Jenis Isyarat Struktur & Aplikasi

Kedua-dua serat optik dan kabel koaksial adalah jenis media transmisi terpandu. Walau bagaimanapun, beberapa faktor utama membezakan kedua-duanya. Perbezaan asas paling mendasar terletak pada jenis isyarat yang ditransmisikan: serat optik direka untuk membawa isyarat optik (cahaya), manakala kabel koaksial digunakan untuk mentransmisikan isyarat elektrik.

Definisi Serat Optik

Serat optik adalah panduan gelombang yang lentur dan jernih yang digunakan untuk mentransmisikan isyarat cahaya dari satu hujung ke hujung lain dengan kehilangan minimal. Mereka terutamanya dibuat daripada kaca berkepekatan tinggi (biasanya silika) atau kadang-kadang plastik, dan terdiri daripada struktur inti dan pelapis.

Inti adalah kawasan pusat, yang paling dalam, dibuat daripada kaca silika ultra murni, di mana cahaya bergerak. Ia dikelilingi oleh lapisan yang dipanggil pelapis, yang juga dibuat daripada kaca tetapi dengan indeks bias yang lebih rendah daripada inti. Perbezaan indeks bias ini membolehkan pantulan dalaman total, membolehkan cahaya bergerak sejauh mungkin dengan penurunan rendah.

Untuk melindungi struktur kaca yang rapuh daripada kerosakan fizikal, kelembapan, dan tekanan persekitaran, seluruh perakitan serat dilapisi dengan lapisan luar yang dilindungi yang dikenali sebagai lapisan tampon atau jaket plastik.

Gambar di bawah menggambarkan struktur skematik serat optik:

Isyarat optik ditransmisikan melalui serat optik melalui prinsip pantulan dalaman total (TIR). Apabila cahaya diperkenalkan ke dalam serat, ia bergerak melalui inti dengan melalui pantulan berterusan di antara inti dan pelapis.

Untuk pantulan dalaman total berlaku, indeks bias inti mesti lebih tinggi daripada pelapis. Perbezaan indeks ini penting untuk mengekalkan cahaya secara efisien sepanjang serat dengan kehilangan minimal.

Berdasarkan prinsip TIR, apabila sinar cahaya yang bergerak dalam medium yang lebih padat (inti) menyerang batas dengan medium yang lebih jarang (pelapis) pada sudut yang lebih besar daripada sudut kritikal, sinar tersebut sepenuhnya dipantulkan kembali ke dalam medium yang lebih padat, bukannya direfraksi keluar. Fenomena ini membolehkan cahaya dikurung dalam inti.

Apabila sinar cahaya memasuki inti, ia bergerak sehingga mencapai batas inti-pelapis. Berdasarkan perbezaan indeks bias, dan jika sudut insiden melebihi sudut kritikal, sinar tersebut dipantulkan kembali ke dalam inti daripada masuk ke dalam pelapis. Proses ini berulang kali sepanjang panjang serat, membolehkan isyarat cahaya bergerak zig-zag ke bawah inti dan bergerak dari satu hujung serat ke hujung lain dengan kecekapan tinggi dan penurunan rendah.

Oleh itu, pantulan dalaman total adalah mekanisme asas yang membolehkan komunikasi optik jarak jauh, lebar jalur tinggi melalui serat optik.

Definisi Kabel Koaksial

Kabel koaksial, yang biasanya dirujuk sebagai "koaks," adalah jenis media transmisi terpandu yang digunakan untuk membawa isyarat elektrik sejauh jarak tertentu. Mereka dibina sebagai konduktor elektrik yang membolehkan aliran elektron, biasanya dibuat dengan inti tengah tembaga kerana kekonduktifannya yang sangat baik.

Kabel koaksial terdiri daripada beberapa lapisan: konduktor tembaga pusat (solid atau berstranded), dikelilingi oleh lapisan dielektrik insulasi, yang kemudian dilapisi oleh perisai konduktor silinder—biasanya dibuat daripada tembaga anyaman atau foil aluminium. Struktur berlapis ini dilindungi oleh jaket insulasi luar yang memberikan kekuatan mekanikal dan perlindungan persekitaran.

Istilah "koaksial" berasal dari fakta bahawa konduktor dalam dan perisai luar berkongsi paksi geometri yang sama. Reka bentuk ini membantu meminimumkan gangguan elektromagnetik (EMI) dan kehilangan isyarat, menjadikan kabel koaksial sesuai untuk mentransmisikan isyarat frekuensi tinggi dengan integriti yang baik.

Gambar di bawah menggambarkan kabel koaksial yang digunakan untuk transmisi isyarat elektrik:

Serat Optik:

Serat optik digunakan untuk mentransmisikan isyarat pada frekuensi optik (cahaya). Berkat lebar jalur tinggi, ketahanan terhadap gangguan elektromagnetik, dan penurunan isyarat yang rendah, mereka banyak digunakan dalam televisyen definisi tinggi (HDTV), rangkaian telekomunikasi, pusat data, sistem pencitraan dan bedah perubatan (seperti endoskopi), dan aplikasi aerospace.

Kabel Koaksial:

Kabel koaksial terutamanya digunakan untuk mentransmisikan isyarat frekuensi radio (RF). Mereka biasa ditemui dalam sistem pengedaran televisyen kabel (CATV), sambungan internet lebar jalur (contohnya, modem kabel), rangkaian telefon, dan pelbagai sistem komunikasi radio, termasuk umpan antena dan peralatan rangkaian.

Kesimpulan

Kedua-dua serat optik dan kabel koaksial bertindak sebagai media terpandu yang penting untuk transmisi isyarat, tetapi mereka berbeza secara asas dalam jenis isyarat yang ditransmisikan—serat optik mentransmisikan isyarat cahaya, manakala kabel koaksial membawa isyarat elektrik. Perbezaan ini membawa kepada ciri-ciri prestasi yang berbeza, menjadikan setiap satu sesuai untuk aplikasi tertentu. Oleh itu, mereka digunakan dalam peranan yang saling melengkapi, bukannya boleh dipertukarkan, di seluruh sistem komunikasi dan elektronik moden.