I když se to může zdát jako magie nebo sci-fi, technologie optických vláken je velmi vědecká a existuje již více než půl století. Ale jak to funguje? Jak se ze skla stane vláknová optika? Jak může světlo procházet kabelem a dosáhnout svého cíle? (Tip: Není to skřítkový prach a elfové.)
V roce 1970 inženýři ve výzkumné laboratoři Corning Incorporation v Corningu, NY, narazili na recepturu pro výrobu skleněných pramenů, které by mohly přenášet světelné pulsy obsahující data, která pak mohla číst počítače. Do té doby mohla data cestovat pouze po měděných drátech. V návaznosti na tento objev testovali přenos dat z vláken na delší vzdálenosti, to vše s minimální ztrátou signálu. Toto nové „nízkoztrátové“ vlákno, jak se stalo známým, odstartovalo revoluci datových a telekomunikačních technologií, která pokračuje o více než půl století později. Jak se ale toto skleněné vlákno vyrábí?
3 Cs vlákniny
Abychom pochopili, proč se vlákno vyrábí tak, jak je vyrobeno, je důležité nejprve pochopit, jak se světlo šíří. Světelné vlny se pohybují v přímé linii, dokud nenarazí na objekt, který je odráží, láme nebo absorbuje. Vláknová optika je navržena tak, aby minimalizovalaodrazpři maximalizacilom světlaa eliminovatvstřebávání. Výzvou pro vláknovou optiku bylo udržet světelný signál uvnitř vlákna celou cestu od začátku do konce. Tato potřeba udržet signál uvnitř vlákna diktovala materiály a proces, kterým se tekuté sklo stává použitelným optickým kabelem.
V každém řetězci optických vláken jsou tři hlavní součásti:jádro, obklad,apovlak.
Z těchto vrstev se skládají vlákna optických vláken, z nichž každá slouží jiné funkci při přenosu dat prostřednictvím světla.
Na rozdíl od všeobecného přesvědčení,jádro, kde se světlo šíří, není dutý. Místo toho se jedná o pevné, ultračisté křemičité sklo – tak čisté, že hladiny jeho kontaminantů se měří v ppm. Tato úroveň čistoty je nezbytná pro to, aby světelný signál putoval po prameni vlákna, aniž by se zhoršila kvalita světla, což by degradovalo data. Kdykoli světlo dopadá na objekt, ztrácí trochu na síle. Klíčem k úspěchu při přenosu signálu optickými vlákny je minimalizovat tyto ztráty použitím ultračistého skla. Čím je sklo čistší, tím lepší je světelný signál od jednoho konce ke druhému.
Druhá, méně čistá vrstva skla, tzvopláštěníobklopuje jádro vlákna po celé délce. Tato vrstva funguje jako reflektor, který udržuje světlo uvnitř jádra, když cestuje na místo určení. Bez opláštění by světlo uniklo z jádra a ztratilo by se. S pláštěm však světlo putuje na místo určení s minimální ztrátou signálu a zachovává integritu dat od začátku do konce.
Opláštění zabraňuje úniku světla z jádra.
Třetí a poslední složkou je tenká gumapovlakkterý chrání vlákno před poškrábáním a usnadňuje instalačním technikům a technikům uspořádání vláken. Obvykle je povlak barevně označen, aby se usnadnilo připojení a instalace.
Podívejme se na proces krok za krokem, který začíná surovými chemikáliemi a přeměňuje je na hotové vlákno.
Stanovení a konsolidace
Výroba vlákna začíná zavěšením keramické návnadové tyče navržené tak, aby přitahovala oxid křemičitý, vysoce čistou formu oxidu křemičitého, do ultračisté nádoby s řízenou klimatizací. Oxid křemičitý ulpívá na keramické tyči a tvoří tlustý skleněný válec nazývaný předlisek. Proces konsolidace pak odstraní veškerou vlhkost z nově vytvořeného předlisku ve vysokoteplotní peci a přemění nahrubo nadrcený oxid křemičitý na hladké, neporézní sklo před slinováním/tavením konců, aby se vytvarovalo a připravilo pro použití. další krok. Výsledkem tohoto procesu je polotovar optického vlákna, který se stane pramenem ve třetím kroku.
Draw je místo, kde se horké sklo dostatečně ztenčí, aby se z něj stalo jádro a plášť z optických vláken.
Remíza
Posledním krokem při vytváření skleněné části optického kabelu je tažení, které začíná tím, že nově vytvořený polotovar visí svisle uvnitř ultra horké pece a zahřívá sklo na bod tání. Špička polotovaru se zahřeje, změkne a začne pomalu klesat, přičemž cestou dolů vytvoří velmi tenký proužek skla, tak tenký, že se měří v mikronech. Tento pramen se stává jádrem a pláštěm. V závislosti na velikosti může každý přířez vyprodukovat až 5 kilometrů vlákna.
Povlak
Poté, co se skleněné vlákno ochladí, je navinuto na velké cívky a odesláno do továrny na konečnou úpravu, kde se rozvine a pošle přes stroj, který nanáší tenkou vrstvu pryže na vnější stranu pramene. Potahování pramene výrazně nepřidává na celkové pevnosti. Sklo je dostatečně pevné samo o sobě. Místo toho povlak zabraňuje poškrábání vlákna a usnadňuje instalačním technikům manipulaci a hledání místa, kde se vlákna spojují, podobně jako měděné dráty jsou barevně označeny pro snadnou organizaci.
Kabeláž
Jakkoli jsou vlákna optických vláken odolná, stále je chráníme pancířem jako další vrstvou ochrany proti povětrnostním vlivům a dalším podmínkám.
I když jednotlivá vlákna optických vláken mohou sama o sobě přenášet velké množství dat, obvykle jsou vlákna optických vláken spojena do kabelů pro snadnou instalaci a ochranu před živly. Jednotlivá vlákna jsou často spojena do 12-, 24-, 48-, 72- a 96-barevných proužků, které jsou pak umístěny uvnitř ochranné gumy nebo kovu potrubí pro nasazení v sousedství.
Jakmile se vlákna dostanou domů nebo do firmy, jsou opět rozdělena do jednotlivých pramenů, aby sloužila zákazníkům. To umožňuje mnoha zákazníkům získat službu z jediného kabelového svazku v zemi, aniž by kterýkoli z nich sdílel šířku pásma se svými sousedy, protože každá domácnost má své vlastní vyhrazené vlákno.
S výjimkou poškození z vnějšího zdroje by měl optický kabel vydržet pro generace uživatelů internetu s prakticky neomezenou šířkou pásma a rychlostí.