A számítógépes hálózatok

Optikai szálas kábel (száloptikai - fiber optic)

Az információ fényimpulzusok formájában terjed egy olyan közegben, ami ezt lehetővé teszi. E közeg lehet a levegő is, azonban ebben az esetben szükséges, hogy az adó és a vevő egymás számára látható legyen. Ez nagyobb távolságok esetében nem megoldható, több tényező (a Föld görbülete, tereptárgyak, időjárás stb.) miatt. A megfelelő választás ezért az optikai szál.

Az optikai szálban a fényvezető egy speciális, nagyon vékony mag, és mint egy csőben, ebben halad a fénysugár. A mag körül helyezkedik el a köpeny, amelynek az a célja, hogy megakadályozza a fény kilépését a magból. A köpenyen egy lágy burkolat található, aminek a szerepe a nagyobb ellenállóság biztosítása a fizikai terhelésekkel szemben. Az egészet egy kemény, műanyag burkolat védi a környezet behatásaival szemben.

Nagysebességű adatátvitelt biztosít, mely jelenleg elérheti az 10 Gbit/sec-ot is.

Előnye, hogy nem érzékeny az elektromos és az elektromágneses zavarokra, valamint, hogy nagy távolságok hidalhatók át vele.

Optikai kábel

Attól függően, hogy a fény milyen módon halad a csőben, beszélhetünk egy- és többmódusú optikai kábelről. A többmódusú kábel esetében a teljes fényvisszaverődés fizikai jelenségét használják fel. Ha két közeg törésmutatójának különbsége megfelelő, akkor az erre a felületre eső fény nem lép át a másik közegbe, hanem teljes egészében visszaverődik. A cső anyagának kiválasztásánál is ezt a szempontot kell figyelembe venni. Ha a paraméterek megfelelőek, akkor létrejön a teljes visszaverődés és a fénysugár gyakorlatilag csillapodás nélkül tud a vezetőben haladni. Az egymódusú kábel esetében a cső átmérője a fény hullámhosszával megegyező. Ez azért különleges eset, mert ekkor a fény nem fog ideoda verődni. Ezzel a módszerrel nagyobb távolság hidalható át erősítés nélkül.

Az optikai kábeleknél nagyon fontos szempont, hogy a vezeték egységnyi hosszon mekkora jelcsillapítással rendelkezik. A csillapítást dB-ben adják meg, egységnyi hosszúságra vonatkoztatva (pl. dB/km). A fényforrás egy LED, vagy lézerdióda. Ezek az eszközök félvezetők, melyek nagyon jól fókuszálható fényt állítanak elő a rajtuk átfolyó áram erősségétől függő intenzitással (erősséggel). Fényérzékelőként fototranzisztort alkalmaznak. Ez szintén félvezető, ami a kristályra eső fény erősségétől függő kimeneti jelet állít elő. Az optikai adatátvitel esetében az áthidalható távolságot a fényveszteség határozza meg, ami három jellemzőnek a függvénye:

A két közeg összeillesztésénél a fény egy része visszaverődik. Ezen segíteni lehet a lehető legpontosabb illesztéssel. E célra ma már rendelkezésre állnak a megfelelő eszközök. Vagy nagyon pontosan összecsiszolják a két üvegszálat, vagy speciális ragasztót használnak.
Ugyanezt a hatást okozzák az átviteli közegben lévő szennyeződések is, melyeket a megfelelő anyagválasztással lehet csökkenteni.
A harmadik veszteség abból adódik, hogy ha a fény nem megfelelő szögben érkezik a közeg határfelületére, akkor a fény egy része nem verődik vissza. Ezen is az anyagválasztással és a fény hullámhosszának helyes meghatározásával tudunk segíteni.

Az optikai szál nagyon kényes a fizikai terhelésre. Mivel a kábel nagyon vékony és viszonylag merev, a fizikai megterhelést nehezen viseli. Minden nagyobb vagy hosszan tartó terhelést más szerkezeti elemnek kell átvennie. Annak érdekében, hogy azért a vezeték kezelhető legyen, a lágy burkolatban a köpenyt és a magot hullámosítva helyezik el. Ez biztosítja a bizonyos szintű nyújthatóságot és a hajlíthatóságot.

Ennél az átviteli közegnél a legproblémásabb és legfontosabb kérdés a jelek be- és kicsatolása, amire alapvetően kétféle csatolótípust alkalmaznak:

a passzív illesztő két, az optikai szálra kapcsolódó csatlakozóból áll. Az adót egy LED, míg a vevőt egy fényérzékelő félvezető valósítja meg;
az aktív illesztő annyiban több, mint a passzív, hogy a vett jeleket átalakítja villamos mennyiséggé, felerősíti és visszaalakítja fényimpulzusokká és újra a közegre kapcsolja.

Az optikai adatátvitel során az információt különböző hullámhosszúságú fényjel hordozza. Könnyű belátni, hogy a kétirányú adatátvitelhez két optikai szál szükséges. Ez nem okoz gyakorlati problémát, mivel a szilárd szigetelőben rendszerint több kábelt fognak össze. Megoldható üzenetszórásos topológia is, mivel léteznek ehhez szükséges interfészek.