światłowody

Jak to działa? [cz. 1] - Światłowód
Światłowód
Bez światłowodów nie byłoby Internetu. Myślę, że nie jest to stwierdzenie na wyrost. Ten rodzaj medium transmisyjnego obecnie zupełnie zdominował wszystkie gałęzie telekomunikacji. Prędkość transmisji i odległości, na jakie może być przesłana informacja, pozostawiają daleko w tyle konkurencyjne rozwiązania. Informacje w postaci światła są w stanie obiec Ziemię w ułamku sekundy. Jak więc działa ten rewolucyjny wynalazek?
W ogólnym znaczeniu światłowodem nazywa się specyficzny rodzaj falowodu, czyli medium transmisyjnego fali elektromagnetycznej. Pozwala on na transmisję fali widzialnej, czyli światła. Dlatego też często światłowód nazywa się falowodem optycznym. Najpopularniejszą odmianą tego medium transmisyjnego jest światłowód włóknisty, którego budowa i zasada działania przedstawiona jest w dalszej części wpisu.
Światłowód to obecnie najlepszy rodzaj połączenia kablowego urządzeń cyfrowych. Pozwala na bezstratną transmisję danych na bardzo duże odległości z prędkością transmisji sięgającą nawet 5 Tb/s w przypadku linii międzykontynentalnych. Przykładem może być połączenie dnem oceanu Ameryki Północnej z Azją światłowodem o długości 38 tys. kilometrów.
Budowa światłowodu
Światłowód włóknisty zbudowany jest z dwóch zasadniczych warstw współosiowych. To rdzeń i otaczający go płaszcz. Medium transmisyjnym jest rdzeń, w którym porusza się światło. Najczęściej wykonany jest ze szkła kwarcowego lub tworzywa sztucznego o podobnych parametrach. Jego średnica to ok. 8 mikronów dla światłowodu jednomodowego oraz max. 1000 mikronów dla wielomodowego światłowodu o rdzeniu z tworzywa sztucznego. Liczba modów dla rdzenia określa liczbę wiązek światła jednocześnie mogących poruszać się w jego wnętrzu. Płaszcz natomiast wykonany jest z polimeru o współczynniku załamania mniejszym niż współczynnik rdzenia (płaszcz zamyka światło wewnątrz rdzenia). Całość otoczona jest zewnętrzną warstwą ochronną (lub kilkoma, zależy od wykonania i przeznaczenia).
Światłowód jednomodowy charakteryzuje się tym, że średnica rdzenia jest bardzo mała. Parametry materiału warunkują skokową zmianę współczynnika załamania światła. To oznacza, że sygnał wpuszczony w postaci jednej wiązki lasera przemierza całą długość przewodu w postaci rzadko odbijającej się, pojedynczej wiązki światła. Pozwala to na transmisję sygnałów bez wzmacniania na odległości nawet 100 km.
Rodzaje światłowodów
W światłowodzie wielomodowym fala wejściowa rozdziela się na wiele promieni o takich samych długościach falowych, ale o różnych drogach propagacji. Pojawia się zjawisko zniekształcenia impulsu, co jednocześnie zmniejsza prędkość transmisji. Ze względu na zniekształcenie wiązki światłowody wielomodowe dzieli się na gradientowe i skokowe.
Cała zasada działania opiera na jednym prostym prawie fizycznym – całkowitego wewnętrznego odbicia. Promień świetlny wędrujący w rdzeniu co jakiś czas napotyka naturalną granicę ośrodka – powierzchnię styku rdzenia i płaszcza. Dla pewnego granicznego kąta (tzw. stożek akceptacji), przy konkretnych współczynnikach załamania obu materiałów zachodzi zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia. Co za tym idzie, fala światła odbitego ma te same parametry co fala padająca. Dzięki temu informacja niesiona w światłowodzie nie zmienia się. Nie jest ważne, ile razy wiązka odbije się od granicy, ponieważ cały czas będzie miała te same parametry.
Całkowite odbicie światła
Światłowody mają szereg różnych zastosowań, dlatego są bardzo zróżnicowane pod względem budowy i charakterystyki. Zasadniczym minusem i ograniczeniem w stosowaniu jest mały promień gięcia, poniżej którego światłowód się niszczy. Wynika to z właściwości materiału budującego rdzeń oraz z ograniczeń nałożonych na warunki całkowitego wewnętrznego odbicia. Należy zaznaczyć, że ciągle trwają prace nad udoskonalaniem materiałów, z których światłowody są budowane. Obecnie skoncentrowano się głównie na poszukiwaniu polimerów o lepszych własnościach, które będą mogły być budulcem rdzeni. Pozwoli to na szersze wykorzystanie tego medium w warunkach domowych.
Jak właściwie działają światłowody? [wideo]
[...] Każdy wie, ze światłowody działają, a większość z nas korzysta z nich na co dzień[...]
Opracowano nowy rodzaj włókien optycznych
[...]. Po co takie udziwnienie? By poprawić przepustowość włókien optycznych. Obecnie stosowane światłowody mogą przesyłać[.] przy użyciu wysokiego ciśnienia.Nowe światłowody mogą być użyteczne na dwa sposoby : do konwersji światła[...]
Poszukiwania kosmitów? To proste: trzeba szukać świateł miast...
[...] wykorzystaniem bardziej nowoczesnych sposobów komunikacji, takich jak np. światłowody. Badacze uważają[...]
Światłowody biją rekordy szybkości - 100 Tbps!
Wymagania co do szybkości przesyłu danych rosną z każdym rokiem – naukowcy podnieśli poprzeczkę znacząco wyżej. Z taką prędkością dałoby się przesyłać setki godzin filmów HD w jedną sekundę!
Nóż ze szkła światłowodowego
[...] To zabójcze dzieło sztuki powstało ze szkła, z którego zwykle wykonywane są światłowody[...]
Ciemne lasery - nowe narzędzia do przesyłu informacji
[...] Światłowody mogą przenosić informacje na znacznie większą odległość, jeśli dane te są zakodowane[...]
Najnowsze przewody światłowodowe - 720 filmów DVD w sekundę!
KDDI R&D Laboratories przy współpracy z japońskim NICT (National Institute of Information & Communications Technology) opracowało najbardziej zaawansowany i najszybszy przewód światłowodowy, jaki kiedykolwiek powstał. Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwe jest pobranie 720 filmów DVD w zaledwie 1. sekundę!
Katedra Seed - fiberoptyczne sanktuarium na Expo 2010 (wideo)
[...] zostanie zdemontowana, a światłowody wraz z nasionami powędrują do szkół w Wielkiej Brytanii i Chinach.[...]
Kino domowe jak Paryż
[...]10 (cały zestaw nagłośnienia to komplet 7.1), kontrola oświetlenia (w tym światłowody na suficie[...]
Poszerzone możliwości Microsoft Surface
[...] znaczniki widoczne na filmie mają w środku światłowody, przez które płynie światło. Dzięki temu komputer[...]
Pochmurny dzień? Na szczęście są panele słoneczne 3D
[...] materiał . Następnie naniesiono przewodzącą powłokę nasyconą tlenkiem cynku. Światłowody bezpośrednio[...]
Świecący obrus LumiTable na romantyczną kolację we dwoje
Świecące kolorowo podkładki na stole zamiast świec? Może niekoniecznie zamiast, to w końcu świece tworzą romantyczny i niepowtarzalny nastrój. Natomiast bieżniki rozświetlające stół niewątpliwie dodadzą jeszcze uroku romantycznej kolacji we dwoje.
TOP 5 gadżetów na deszczowe dni
[...]! A co jest bardziej czadowe niż kolorowo światłowody ? Parasol kosztuje 20 funtów i jest dostępny w dwóch wersjach[...]