光ファイバケーブルは、今日、データ伝送に広く使用されています。 ITの一部の分野では、金属導体をベースにした従来の通信回線に完全に取って代わっています。光回線は、大量のデータを長距離で送信する必要がある場合に特に効果的です。
光ファイバーの物理的基礎
光ファイバ動作の物理的原理は、全反射の原理に基づいています。屈折率nが異なる2つの媒体を使用する場合1 およびn2、およびn2<n1 （たとえば、空気とガラス、またはガラスと透明なプラスチック）、境界面に対して角度αの光線を当てると、2つのイベントが発生します。
左上（矢印に沿って）から発射されたビーム（図に赤で示されている）は、部分的に屈折し、屈折率nの媒体を通過します。2 角度α1<α-ビームのこの部分は破線で示されています。ビームの他の部分は、同じ角度でインターフェースから反射されます。ビームがより浅い角度β（図の緑色のビーム）で発射された場合、同じことが起こります-角度βでの部分反射と部分屈折1.
入射角αをさらに小さくすると（図の青いビーム）、ビームの屈折部分がメディアインターフェイスにほぼ平行に「スライド」する可能性があります（青い破線）。入射角をさらに小さくすると（角度βで入射する緑色のビーム）、定性的なジャンプが発生します。屈折した部分はありません。ビームは、2つのメディア間のインターフェースで完全に反射されます。この角度を全反射角と呼び、現象自体を全反射と呼びます。入射角をさらに小さくしても同じことが観察されます。
光ファイバデバイス
光ファイバはこの原理に基づいて作られています。光学濃度の異なる2つの同軸層で構成されています。
光ビームが光の反射角度よりも大きい角度でファイバの開放端に入ると、屈折率の異なる2つの媒体の接触境界から完全に反射され、各「ジャンプ」での減衰は低くなります。
光ファイバの外側はプラスチック製です。内側のものも透明なプラスチックで作ることができ、それからそれは十分に大きな角度で曲げることができます（リングに丸められても、内側に入る光はまだ一方の端からもう一方の端に通過し、の光学特性に応じて減衰しますプラスチックとライトガイドの長さ）。柔軟性がそれほど重要ではないバックボーンケーブルの場合、内部コアは通常ガラスでできています。これにより、減衰が減少し、ファイバのコストが削減されますが、曲がりに敏感になります。
光回線のスループットを向上させるために、ファイバは2モードまたはマルチモードバージョンで製造されます。これを行うには、コアの断面積を50ミクロンまたは62.5ミクロンに増やします（シングルモードの場合は10ミクロン）。このような光ファイバを介して２つ以上の信号を同時に送信することができる。
この光伝送線路の構造には、いくつかの欠点があります。それらの1つは、各信号の異なるパスによって引き起こされる光の分散です。彼らは、屈折率が勾配（中央から端に変化する）のコアを作ることによって、それに対処することを学びました。これにより、異なるビームのルートが修正されます。
マルチモードファイバを使用したケーブルは、主にローカルネットワーク（同じ建物内、1つの企業など）に使用され、シングルモードファイバを使用したケーブルは幹線に使用されます。
ファイバーラインデバイス
FOCLは、LEDまたはレーザーによって生成された光信号を送信します。電気信号は送信機で生成されます。エンドデバイスには、電気インパルスの形式の信号も必要です。したがって、元のデータを2回変換する必要があります。光ファイバー回線の簡略図を図に示します。
送信機からの信号は光パルスに変換され、光回線を介して送信されます。送信側のエミッターの電力は制限されているため、一定の間隔の長い回線では、減衰を補償するデバイス（光増幅器、再生器、またはリピーター）が設置されます。受信側には、光信号を電気信号に変換する別のコンバーターがあります。
光ケーブルの設計
光ファイバラインを編成するために、個々のファイバが光ケーブルの一部として使用されます。その設計は、伝送線路の目的と敷設方法によって異なりますが、一般に、個別の保護コーティングが施された複数のファイバーが含まれています（引っかき傷や機械的損傷から）。このような保護は通常、2つの層で実行されます。最初は複合シェルで、その上にプラスチックまたはワニスの追加コーティングが施されています。ファイバーは（従来の電気ケーブルのように）共通のシースで囲まれています。これはケーブルの範囲を決定し、動作中にラインが受ける外部の影響を考慮して選択されます。
ケーブルトレイに敷設する場合、齧歯動物からラインを保護するという問題があります。この場合、アウターシースがスチールテープまたはワイヤーアーマーで補強されたケーブルを選択する必要があります。ガラス繊維は、損傷に対する保護としても使用されます。
ケーブルがパイプに敷設されている場合、補強されたシースは必要ありません。金属管は、マウスやラットの歯から確実に保護します。外殻は軽量化できます。これにより、パイプ内のケーブルを締めやすくなります。
地面に線を敷設する場合は、腐食から保護されたワイヤーアーマーまたはグラスファイバーロッドの形で保護が行われます。圧縮だけでなく、伸びに対しても高い耐性を発揮します。
ケーブルを海域、川やその他の水障壁を越えて、湿地などに敷設する場合は、アルミニウムポリマーテープからの追加の保護が適用されます。これが水が入らないようにする方法です。
また、一般的なシース内の多くのケーブルには次のものが含まれています。
- 外部の機械的影響下およびラインの熱伸び中に構造に大きな強度を与えるのに役立つ鉄筋。
- フィラー-繊維と他の要素の間の空の領域を埋めるプラスチックの糸。
- パワーロッド（その目的は引張荷重を増加させることです）。
大きなスパンでは、ラインはケーブルで吊り下げられますが、自立型ケーブルがあります。支持金属ケーブルはシェルに直接組み込まれています。
別のタイプの光ファイバー回線として、光パッチコードについて言及する必要があります。このケーブルには、共通のシースで囲まれた1本または2本のファイバー（シングルモードまたはデュアルモード）が含まれています。コードの両側には、接続用のコネクタが付いています。このようなケーブルは長さが短く、機器を短距離で接続したり、キャビネット内通信を敷設したりすることを目的としています。
光ケーブルの長所と短所
このような通信回線の幅広い分布を決定した光ケーブルの疑いのない利点には、次のものがあります。
- 高いノイズ耐性-光信号は家庭用および産業用の電磁放射の影響を受けず、回線自体は放射しません（これにより、送信された情報への不正アクセスが困難になり、電磁両立性の問題が発生しません）。
- 受信側と送信側の間の完全なガルバニック絶縁。
- 低減衰レベル-有線の減衰レベルよりはるかに低い。
- 長い耐用年数;
- 大きなスループット。
現代の現実では、ケーブルが金属泥棒を引き付けないことも重要です。
光学には欠陥がないわけではありません。まず第一に、これは設置と接続の複雑さであり、特別な機器、工具、材料が必要であり、ラインの設置と保守に関与する要員の資格に対する要件も増大します。 FOCLのほとんどの障害は、インストールエラーに関連しており、すぐには現れない場合があります。当初、ライン自体のコストも高かったが、技術の発展により、この不利な点を競争力のあるレベルに平準化することが可能になった。
光通信回線は、通信材料の市場で深刻な分野を占めています。近い将来、技術的な進歩がない限り、彼らは深刻な代替案を見ることはありません。
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