光ケーブル - デバイス、種類、特徴
光ケーブルは、銅やアルミニウムの導体を備えたケーブルとは異なり、信号を伝送する媒体として透明な光ファイバーを使用します。ここでは、信号は電流ではなく光によって送信されます。これは、実質的に電子は移動せず、光子が移動することを意味し、信号伝送損失はわずかであることが判明します。
これらのケーブルは、光の強度がわずかに低下しますが、光は透明なグラスファイバーを数十キロメートルにわたって実質的に妨げられることなく通過できるため、情報伝達の手段として理想的です。
がある GOF-Cables（ガラス光ファイバーケーブル） — ガラス繊維を使用し、 POFケーブル（プラスチック光ケーブル） — 透明なプラスチックファイバーを使用。どちらも伝統的に光ケーブルまたは光ファイバー ケーブルと呼ばれています。
光ケーブル装置
光ファイバーケーブルには非常に単純な装置があります。ケーブルの中心には、保護プラスチックまたはガラスのシェルで覆われたグラスファイバー製のライト ガイド (直径が 10 ミクロンを超えない) があり、境界での屈折率の違いにより光が全反射します。 2つのメディアの。
光は送信機から受信機までずっと中心静脈から出ることができないことがわかりました。さらに、光は電磁干渉を恐れないため、このようなケーブルは電磁シールドを必要とせず、強化するだけで済みます。
光ケーブルの機械的強度を確保するために、特に複数の別々の光ファイバーを同時に伝送するマルチコア光ケーブルの場合、特別な対策が講じられ、ケーブルが外装されます。吊り下げられたケーブルには、金属とケブラーによる特別な補強が必要です。
光ファイバーケーブルの最も単純な設計は次のとおりです。 プラスチックシェル内のガラス繊維…より複雑な設計は、たとえば水中、地下、または吊り下げ設置用の補強要素を備えた多層ケーブルです。
多層外装ケーブルでは、支持補強ケーブルはポリエチレンのシースに包まれた金属でできています。光を運ぶプラスチックまたはガラス繊維がその周りに配置されます。個々の繊維は、色分けと機械的損傷からの保護のために、着色されたワニスの層でコーティングされています。繊維束は、疎水性ゲルが充填されたプラスチックチューブに梱包されています。
プラスチック チューブには 4 ～ 12 本のファイバを含めることができますが、1 本のケーブル内のファイバの総数は最大 288 本にすることができます。パイプには、疎水性ゲルで湿らせたフィルムを締め付ける糸が絡み付いており、機械的影響をより緩衝します。パイプと中央ケーブルはポリエチレンで包まれています。次はケブラー ストランドで、実際には撚りケーブルの外装を提供します。次に湿気から保護するために再びポリエチレン、そして最後に外殻です。
光ファイバーケーブルには主に 2 つのタイプがあります
光ファイバー ケーブルには、マルチモードとシングル モードの 2 種類があります。マルチモードのものは安く、シングルモードのものは高価です。
シングルモードケーブル ファイバーを通過する光線が相互に大きな偏差を生じることなく実質的に同じ経路をたどることが保証され、その結果、すべての光線が信号形状を歪めることなく同時に受信機に到達します。シングルモード ケーブルの光ファイバーの直径は約 1.3 μm で、光はこの波長で伝送されなければなりません。
このため、厳密に必要な波長の単色光を備えたレーザー光源が送信機として使用され、まさにこのタイプ（シングルモード）のケーブルが将来の長距離通信に最も有望であると今日考えられていますが、現時点では高価で寿命が短いです。
マルチモードケーブル シングルモードのものよりも「精度」が低くなります。送信機からのビームは分散して送信機に入り、受信機側では送信信号の形状に多少の歪みが生じます。マルチモードケーブルの光ファイバーの直径は62.5μm、シースの外径は125μmです。
送信機側には従来の（非レーザー）LED（波長0.85μm）を使用しており、装置はレーザー光源ほど高価ではなく、現在のマルチモードケーブルの寿命も長くなります。このタイプのケーブルの長さは 5 km を超えません。一般的な信号伝送遅延は 5 ns/m 程度です。
光ファイバーケーブルのメリット
何らかの点で、光ケーブルは通常の電気ケーブルとは根本的に異なり、その優れたノイズ保護により、伝送される情報の完全性と機密性の両方について最大限の安全性が保証されます。
光ケーブルに向けられた電磁干渉は光の流れを歪めることができず、光子自体は外部電磁放射を生成しません。ケーブルの完全性を破壊しない限り、ケーブルを通じて送信される情報を傍受することは不可能です。
光ファイバー ケーブルの帯域幅は理論的には 10 ^ 12 Hz ですが、これは現在のケーブルとは比べものになりません。 1 キロメートルあたり最大 10 Gbps の速度で情報を簡単に転送できます。
光ファイバーケーブル自体は細い同軸ケーブルほど高価ではありません。しかし、完成したネットワークの価格上昇の主な部分は依然として、電気信号を光に、またその逆に変換する送受信装置にかかっています。
ローカルネットワークの光ケーブルを通過する際の光信号の減衰は1kmあたり5dBを超えず、低周波の電気信号とほぼ同じです。また、周波数が高くなるほど、従来の電線に対する光媒体の利点が強くなり、減衰もわずかに増加します。また、0.2 GHz を超える周波数では、光ケーブルは明らかに競争力を失います。伝送距離を最大800kmまで延長することが実用上可能です。
光ファイバー ケーブルはリング トポロジ ネットワークやスター トポロジ ネットワークに適用でき、電気ケーブルに常に関係する接地や負荷分散の問題を完全に排除します。
完全 ガルバニック絶縁上記の利点と合わせて、特に地球上の銅不足が深刻化していることを考慮すると、アナリストは、ネットワーク通信において、光ケーブルが近いうちに電気ケーブルに完全に置き換わることを予測できます。
光ファイバーケーブルのデメリット
公平を期すために、光データ伝送システムの欠点について触れずにはいられません。その主な点は、システムの設置の複雑さとコネクタの設置精度に対する高い要求です。コネクタの組み立て中にミクロン単位で誤差が生じると、コネクタ内の減衰が増加する可能性があります。ここでは、高精度の溶接または取り付けられたグラスファイバー自体の屈折率と同様の屈折率を有する特別な接着ゲルが必要です。
そのため、スタッフの資格に緩急は許されず、使用には特殊な工具と高い技術が要求されます。ほとんどの場合、ケーブルの端には必要なタイプの既製のコネクタが取り付けられている既製のケーブルが使用されます。光ファイバーからの信号を分岐するには、専用のスプリッターを数チャンネル（2～8チャンネル）に分けて使用しますが、分岐する際には必然的に光の減衰が発生します。
もちろん、ファイバーは銅よりも強度と柔軟性に劣る材料であり、安全のためにファイバーを半径 10 cm 未満に曲げるのは危険です。電離放射線は光ファイバーの透明度を低下させ、伝送される光信号の減衰を増加させます。
耐放射線性の光ファイバー ケーブルは、従来の光ファイバー ケーブルよりも高価です。急激な温度変化により繊維に亀裂が生じる可能性があります。もちろん、光ファイバーは機械的ストレス、衝撃、超音波に対して脆弱です。これらの要因から保護するために、ケーブルのシースには特殊な軟質吸音材が使用されています。