Grunnleggende fiberoptikk

optisk fiber. en innføring

HVA ER FIBERO PTIKK Hva er Optisk fiber • Til hjemmet • Til kontoret • Mellom noder • I regionale nett • I aksessnett • Mellom byer • Mellom kontinenter Glasstråd som kan brukes i stedet for kobbertråder til signaloverføring og deling av data TEKNISKE DETALJER Fiberoptikk er en teknologi som overfører data ved hjelp av lys gjennom tynne glass- eller plastfiberkabler. Disse kablene består av flere fibertråder, hver omtrent like tynt som et menneskehår. Lyssignalene som sendes gjennom fibrene kan overføre data over lange avstander med høy hastighet og svært liten signaltap, noe som gjør fiberoptikk til en effektiv og pålitelig teknologi for kommunikasjon. Fiberoptikk brukes ofte i internettforbindelser, telefonlinjer, kabel-TV og andre kommunikasjonsnettverk. Det finnes to hovedtyper fiberoptiske kabler: Single-mode (SMF) og Multi-mode (MMF). Single-mode brukes ofte i lange avstander som internasjonale kabler, mens multi-mode brukes for kortere avstander som i datasentre eller bedriftsnettverk. . Høy hastighet: Fiberoptiske kabler kan overføre data ved svært høye hastigheter sammenlignet med kobberkabler. Lang rekkevidde: Data kan overføres over lange avstander uten behov for forsterkere. Lav interferens: Fiberoptiske kabler påvirkes ikke av elektromagnetisk støy. Sikkerhet: Det er vanskeligere å avlytte fiberoptiske kabler, noe som gir bedre datasikkerhet. FORDE LENE MED FIBERO PTIKK INKLUDERER :

Med det blotte øye: Oppbyggingen av en optisk fiber CABLE JACKE T STREIGHTE NING FIBE RS COATING CLADDING CORE ~ 2- 3 mm (= 2000 - 3000 µm) 900 pm 250 µm 125 µm 8 - 10 µm SM ~ 2- 3 mm (= 2000 - 3000 µm) 900 pm 250 µm 125 µm 50 / 62,5 µm MM En optisk fiber er en tynn, fleksibel tråd laget av glass eller plast som brukes til å overføre lys over lange avstander. Fiberoptikk er kjent for sin høye båndbredde og lave tap, og brukes ofte i telekommunikasjon, datanettverk og medisinske applikasjoner. Her er en oversikt over oppbyggingen av en typisk optisk fiber: 1. Kjerne (Core) Den innerste delen av fiberkabelen, laget av svært rent glass eller plast. Har en liten diameter (ofte 8–10 mikrometer for enkeltmodusfiber og 50–62,5 mikrometer for multimodusfiber). Lys overføres gjennom kjernen ved total indre refleksjon. 2. Kappe (Cladding) Et ytre lag som omslutter kjernen, laget av glass eller plast med en lavere brytningsindeks enn kjernen. Fungerer som en barriere som holder lyset inne i kjernen ved å reflektere lysstråler tilbake inn i kjernen. 3. Bufferbelegg (Coating) Et beskyttende lag laget av plast eller polymer som omgir kappen. Gir mekanisk beskyttelse og hindrer skade på kjernen og kappen. Beskytter også mot fuktighet og kjemiske påvirkninger. 4. Forsterkende elementer (Streightening fibers) Ofte inkludert i fiberkabler for å gi ekstra styrke og beskytte fiberen mot mekanisk stress. Kan bestå av materialer som aramidfibre (f.eks. Kevlar), metall eller plast. 5. Ytre jakke (Cable Jacket) Det ytterste laget av fiberkabelen, vanligvis laget av PVC eller annet slitesterkt materiale. Gir beskyttelse mot fysiske skader, som slitasje og klemming.

MUL TIMODUS SINGELMO DUS Singelmodus: (Tillater kun en lysmodus i Fiberen) Smal lysåpning: Gir effektiv langdistanse overføring og har ingen mode-dispersjon. Fungerer derfor godt opp til 160km opp til 1Gb uten forsterkning og opp til 100 km 10Gb uten forsterkning. Bruksområder: Stort sett til alle fibernettverk, og grunnet høyt volum er det veldig liten prisforskjell på Singelmodus og multimodus produkter i dag. Under mikroskopet: Oppbyggingen av en optisk fiber Multimodus: (tillater flere lysmoduser i fiberen) Bred lysåpning: Kostnadseffektiv for korte til mellomlange avstander med høy båndbredde. Enkel installasjon: Større kjernediameter gjør den rimeligere og enklere å bruke enn singelmodusfiber. Bruksområder: Ideell for datasentre, bedriftsnettverk, kontorbygg og campusnettverk. Ytelse: Støtter høy overføringshastighet opptil 500 meter. Fordeler: Reduserer behovet for nøyaktig justering av lysstrålen, økonomisk valg for interne nettverk

STEP INDE X GRADE D INDE X SINGELMO DUS Under mikroskopet: Oppbyggingen av en optisk fiber Kjent som "vanlig multimodus". Har en relativt stor lysåpning, men mode-dispersjonen er mye mindre enn i step index. Dette skyldes at lyset som reiser den lengste veien. Ingen mode-dispersjon gir lang rekkevidde. Liten lysåpning krever presisjon. Høy konsentrasjon av lys kan gi mange ulike støyeffekter. En bred lysåpning er kostnadseffektiv, men har begrenset rekkevidde. Signalet kan ødelegges raskt på grunn av betydelig forskjellig veibane avhengig av innfallsvinkelen (mode-dispersjon). Denne typen brukes ikke innen telekommunikasjon.

FORKL ARING Fiberbruk slik vi kjenner det En fiberoptisk kabel overfører lysbølger fra en lyskilde til en mottaker ved hjelp av total intern refleksjon. Når lyset sendes inn i den optiske fiberen fra lyskilden, beveger det seg gjennom fiberens kjerne, som er laget av et materiale med høyere brytningsindeks enn det ytre laget (cladding). Dette får lyset til å reflekteres tilbake mot kjernen hver gang det treffer grensen mellom de to lagene, og gjør at signalet kan reise gjennom fiberen selv over lange avstander uten å miste mye styrke. Ved enden av fiberen mottar en sensor eller detektoren signalet, som deretter kan konverteres til elektriske data for videre behandling. Denne prosessen gjør fiberoptikk svært effektivt for å sende informasjon raskt og pålitelig over store avstander.

MEDISIN Fiberoptikk er viktig i medisinsk endoskopi, hvor den gjør det mulig å undersøke kroppen uten store snitt. Fleksible kabler leder lys inn i kroppen, og bilder overføres til en skjerm MÅLING OG DETEKSJO N Fiberoptikk – mer enn bare telekommunikasjon • Medisin (endoskopi) innen Diagnostikk – Kirurgi - Biopsi • Måling og deteksjon • Fiberoptiske sensorer brukes til å måle fysiske parametere som temperatur, trykk, vibrasjon, deformasjon, og kjemiske forandringer Fiberoptikk brukes også i for eksempel målesystemer og i medisinsk teknologi. TEKNISKE DETALJER Bruksområder: Diagnostikk: Brukes til å undersøke organer som mage, tarm og lunger for sykdommer som kreft og infeksjoner. Kirurgi: I minimal-invasiv kirurgi gir fiberoptikk kirurger klare bilder for presis fjerning av svulster eller vevsreparasjon med små snitt. Biopsi: Muliggjør nøyaktige vevsprøver fra vanskelige områder uten å skade omkringliggende vev. Hvordan fungerer det: Fiberoptikk bringer lys til undersøkelsesområdet og sender bilder tilbake til en skjerm. Kabler kan bøyes for å nå vanskelige områder, noe som gir presise og skånsomme inngrep. Fiberoptikk brukes til måling og deteksjon på grunn av sin høye følsomhet og lange rekkevidde uten signaltap. Den brukes blant annet i olje- og gassindustrien, helsevesen og infrastruktur. Bruksområder: Sensorer: Måler temperatur, trykk, vibrasjon, deformasjon og kjemiske endringer. Vibrasjon og akustikk: Brukes til å oppdage små vibrasjoner, for eksempel lekkasjer i rørledninger. Temperatur: Kan måle temperaturer nøyaktig, selv under ekstreme forhold, ved hjelp av Raman- og Brillouin-spredning. Trykk og deformasjon: Brukes i dyphavsoperasjoner og for overvåkning av strukturer som broer og bygninger. Fordeler: Fiberoptiske systemer er immune mot elektromagnetisk støy, svært sensitive, har lang rekkevidde og kan brukes i farlige miljøer. Eksempler på bruksområder inkluderer olje- og gassindustrien, medisinsk utstyr og infrastrukturovervåking.

fibertyper.

Ulike typer multimodus fiber Type Standard Lansert Kjerne- diameter µm Farge Navn OM1 IES 60793-2-10 A1b OM1 1989 62,5 Grå (el. oransje) Standard 62.5/125 µm OM2 IEC 60793-2-10 A1a.1 1998 50 Oransje Standard 50/125 µm OM3 IEC 60793-2-10 A1a.2 2002 50 Aqua /Turkis Laser Optimized MMF OM4 IEC 60793-2-10 A1a.3 2009 50 Erica Violet / Magenta Enhanced Laser Optimized MMF OM5 IEC 60793-2-10 A1a.4 2014 50 Limegrønn Wideband MMF Type Båndbredde 850 nm OFL [MHz * km] Rekkevidde 1Gb/s (850/1300 nm) [m] Rekkevidde 10GBase-SR [m] Rekkevidde 40G/100G (850 nm SR4/SR10) [m] OM1 200 275 / 550 33 N/A OM2 500 550 / 550 82 N/A OM3 1500 800 / 550 300 70-100 OM4 3500 1100 / 550 400-550 100-150 OM5 3500 1100 / 550 400-550 100-150 TEKNISKE DETALJER • Multimodusfiber har en større kjernediameter enn singlemodusfiber. • Typiske størrelser: • 50 µm (OM2-OM5) • 62,5 µm (eldre standard, OM1-fiber). Lysbølgelengder: • Vanlige bølgelengder: 850 nm og 1300 nm. • LED- eller VCSEL-lyskilder brukes i stedet for lasere (som i singlemodusfiber). Multimodusfiber er begrenset i avstand på grunn av modedispersjon (forskjellige lysbaner skaper signalspredning).

Fibertyper TEKNISKE DETALJER Fibertype MFD [µm] Chromatic Dispersion [ps/(nm*km)] Attenuation (dB) PMD (ps/√km) Comment G.652.A 8.6 – 9.5 ≤ 3.5 @1310 nm ≤ 18 @1550 nm < 0.5 / 0.4 @1310 /1550 nm < 0.5 Original standard G.652.B 8.6 – 9.5 ≤ 3.5 @1310 nm ≤ 18 @1550 nm < 0.4 / 0.35 / 0.4 @1310 /1550 /1625 nm < 0.2 Low PMD. Better for high bitrates. G.652.C 8.6 – 9.5 ≤ 3.5 @1310 nm ≤ 18 @1550 nm < 0.4 from 1310 to 1625 nm,< 0.3 at 1550 nm < 0.5 Low water peak. Better for CWDM. G.652.D 8.6 – 9.5 ≤ 3.5 @1310 nm ≤ 18 @1550 nm < 0.4 from 1310 to 1625 nm,< 0.3 from 1530 to 1565 nm < 0.2 Low water peak, low PMD. Covers all. MFD (Mode Field Diameter) er i praksis lik for alle G.652-varianter. Kromatisk dispersjon er også identisk mellom A, B, C og D. Forskjellene ligger hovedsakelig i: • PMD-krav • Water Peak (1383 nm) • Dempningskrav Bøyeradius Full band 1260 – 1625 nm Restricted 1310, 1550, 1625 nm 10 mm A1 7,5 mm A2 B2 5 mm A3* B3 G.657-varianter G.652-varianter Bøyeradius i tabellen over gir rundt 1 dB demping per tørn (lavere for B3, se over). «A»-klassene er kompatible med G.652.D. «A3»-fiber er allerede tilgjengelig men ikke standardisert. Multimodus-utgaver er tilgjengelig men ikke standardisert.