Кабели из стекловолокна или оптоволоконные кабели

Слово «кабель» обычно ассоциируется с чем-то основательным, массивным на барабане, а основным его использованием – передача электроэнергии большой мощности от источника к потребителю. Но ведь широкий ассортимент различной кабельной продукции разделён на группы, причём имеющие свои предназначения и области применения.

Некоторые виды кабеля предназначены для работы в слаботочных сетях, некоторые – в управляющих и контрольных, а некоторые – для передачи данных. А есть отдельные виды кабеля, имеющие очень узкую направленность своей деятельности: при сверхвысоких температурах, под водой, в космосе и другие.

Развитие науки, индустрии и других отраслей деятельности человека привело к появлению новой, удовлетворяющей различные запросы кабельной продукции. Среди сравнительно новых видов кабеля – оптоволоконный или стекловолоконный кабель. Что же это за кабель, как и где он работает?

стекловолоконный кабельСтекловолоконный кабель – что это?

Сразу отметим, что данный тип кабеля не относится к силовым, да и передача информационных сигналов производится с помощью света, а не электрической энергией. Поэтому в качестве проводника сигнала используется не традиционный металл или сплав (медь, алюминий или алюмомедь), а стекловолокно, пропускающее и направляющее луч света на десятки километров.

Структура оптоволоконного кабеля

Структурно он очень похож на коаксиальные кабели, различие в том, что у оптокабеля вместо центральной токоведущей жилы – тонкое стекловолокно диаметром до 10 мкм, имеющее не диэлектрическую, а оптическую изоляцию. Эта изолирующая оболочка не даёт свету покинуть пределы стекловолокна. Хотя металлическая оплётка, как защита от электромагнитных помех, и не требуется, однако кабель может быть механически усилен и защищён бронёй, а также становится возможной прокладка нескольких оптических кабелей под одной оболочкой.

Преимущества оптоволоконного кабеля

1. Защита от помех и от доступа к информации. Никакие электромагнитные или магнитные поля не повлияют и не исказят световой сигнал, который, в свою очередь, не порождает собственных полей любого свойства. А это означает, что «считать» проходящие данные просто невозможно, т.е. уровень защищённости – самый высокий. Даже если врезаться в кабель, то доступ к информации невозможен, так как её передача закодирована. А нарушение целостности кабеля будет сразу обнаружено, да и подключение требует специального оборудования и навыков.оптоволокно в броне

2. Полоса пропускания сигнала. Здесь оптоволоконному кабелю нет равных среди кабелей с металлическими жилами – полоса пропускания достигает 1012 Гц.

3. Стоимость и доступность материалов. У этого кабеля большое будущее, так как запасы меди уменьшаются, а сырья для стекловолокна – более чем достаточно. Именно поэтому стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и уже достигла цены на коаксиалку, а медного и алюминиевого – растёт. Похоже, что для передачи данных всё чаще будет использоваться именно этот тип кабеля.

4. Значение величины затухания сигнала. В локальных сетях с оптоволоконным кабелем (на стандартных для него частотах) величина затухания примерно равна 5 дБ/км, что не превышает показатели электрокабелей в диапазоне низких частот, но при росте частоты на видное место выходит преимущество оптики – рост частоты (особенно более чем 200 МГц) не вызывает существенного роста затухания, как у металлической жилы.

Недостатки оптоволоконного кабеля

1. Сложности при монтаже. Соединение сваркой или склеиванием производится только с помощью высокоточного и дорогого оборудования и квалифицированного персонала, так как требуется точность совмещения до микрона.

2. Сопутствующее оборудование. http://td.opten.spb.ru/vols Тоже затратная часть проекта, так как необходимы приёмники и передатчики, способные преобразовать световой сигнал.

3. Разветвление сигнала. Оптоволокно способно ответвлять сигнал, но со специальными разветвителями от 2 до 8 каналов, но разветвления ослабляют сигнал, поэтому их количество ограничено.

4. Прочность и чувствительность к воздействиям. Оптоволокно не любит резкие перепады температуры (может трескаться). Оптика менее прочна и гибка, чем медный кабель.

Типы оптоволоконных кабелей

Стекловолоконных кабелей два типа:

- мультимодовый (многомодовый), чьё качество и цена ниже;

- одномодовый (однорежимный), при более высокой цене существенно лучше характеристики.

В многомодоводых кабелях у световых лучей наблюдается разброс траекторий, приводящий к искажениям сигнала на приёмнике, передача реализуется обычным светодиодом, а не лазером, что снижает затраты с увеличением срока службы. Допускается, что в таких случаях длина кабелей достигает 5 км. Величина задержки сигнала равна примерно 4-5 нс/м, как и у обычного электрического кабеля.

В одномодовых кабелях все лучи по одному пути приходят к приёмнику синхронно и без искажения сигнала. Но как диаметр проводящего волокна, так и длина проводимой волны равны между собой, составляя 1,3 мкм. Уменьшение потерь позволяет передать сигнал на десятки километров, но лазерные передатчики дороже светодиодных, да и срок их службы пока ниже.

Но прекрасные характеристики и возможности одномодовых кабелей служат основой для уверенности в том, что новые технологии сделают их использование более эффективным и менее затратным.

Области применения стекловолоконных кабелей

Использование оптоволоконных кабелей не только техническое, связанное с высокоскоростной и защищённой передачей данных. Также они широко используются в украшениях для интерьера: многоцветные и переливающиеся цветами светильники в форме букета из отрезков стекловолоконного кабеля, а также для уникальных систем подсветки типа «Звёздное небо» в интерьерах помещений (кабель ОКСМ). А так как оптокабель относится к термостойким кабелям, то в саунах, банях, парных и подобных помещениях он может служить как источник освещения.

Сети, в которых используется оптоволоконный кабель, должны быть организованы по топологии «звезда» и «кольцо», при которых не требуется заземление и отсутствуют проблемы с согласованием.

При соединении компьютеров в сеть достигается идеальная гальваническая развязка.