Aplicatii ale fibrei optice

Fibra optica este o fibra de sticla sau plastic care transporta lumina de-a lungul sau. Fibrele optice sunt folosite pe scara larga in domeniul telecomunicatiilor, unde permit transmisii pe distante mai mari si la largimi de banda mai mari decat alte medii de comunicatie. Fibrele sunt utilizate in locul cablurilor de metal deoarece semnalul este transmis cu pierderi mai mici, si deoarece sunt imune la interferene electromagnetice. Fibrele optice sunt utilizate si pentru iluminat si transporta imagine, permitand astfel vizualizarea in zone nguste. Unele fibre optice proiectate special sunt utilizate in diverse alte aplicatii, inclusiv senzori si laseri.Lumina este dirijata prin miezul fibrei optice cu ajutorul reflexiei interne totale. Aceasta face fibra sa se comporte ca ghid de und. Fibrele care suporta mai multe cai de propagare sau moduri transversale se numesc fibre multimodale (MMF), iar cele ce suporta un singur mod sunt fibre monomodale (SMF). Fibrele multimodale au in general un diametru mai mare al miezului si sunt utilizate in comunicatii pe distante mai scurte si in aplicatii in care trebuie transferata multa putere. Fibrele monomodale se utilizeaza pentru comunicatii pe distante de peste 550 m.Conectarea fibrelor optice una de alta este mai complexa decat cea a cablurilor electrice. Capetele fibrei trebuie sa fie atent taiate, si apoi unite fie mecanic fie prin sudare cu arc electric. Se utilizeaza conectori speciali pentru conexiuni ce pot fi inlaturate.

Tipuri de fibre optice - caracteristici

Principiul transmisiei ghidate a undei luminoase se bazeaza pe propagarea luminii prin reflexii multiple in interiorul unui canal strict delimitat, cu caracteristici determinate si stabile. Transmisia este optima din punct de vedere al pierderilor daca se asigura conditiile reflexiei totale. n acest scop, FO este alcatuita dintr-un miez de diametru 2a si un nvelis de diametru 2b, ambele alcatuite din sticla de siliciu (SiO2) cat mai pura, cu indici de refractie diferiti dar foarte apropiati: miezul are indicele n1 , iar nvelisul un indice n2, cu n1 > n2 . Indicii de refractie sunt controlati prin adaugarea de bor, fosfor, germaniu etc. Ordinul de marime al indicilor de refractie este 1,5. Ansamblul este la randul sau acoperit cu straturi concentrice de materiale plastice destinate a-i conferi protectie si o mai buna rezistenta mecanica.Proprietatile FO sunt descrise cu ajutorul unor parametrii ce caracterizeaza dimensiunile geometrice, caracteristicile optice (variatia indicelui de refractie n sectiunea fibrei, cuplajul FO cu sursa de lumina), si caracteristicile de transmisie (atenuarea, dispersia, lungimea de unda de taiere).

Putem distinge trei categorii de fibre:

fibre multimod (MM) cu salt de indice; tipic, diametrul miezului la fibrele MM, 2a=50100 m este mult mai mare dect lungimea de unda a razei de lumina, iar diametrul invelisului optic, 2b = 125 140 m. Miezul este omogen, de indice constant n1>n2, unde n2 este indicele invelisului.

fibre multimod cu gradient de indice; modelul utilizat in prezent si recunoscut de UIT-T

este cel pentru care indicele de refractie al miezului nu mai este constant, ci variaza cu distanta radiala r dupa o lege parabolica. Tipic, 2a = 50 62,5 m si 2b = 125 m. fibre monomod (SM) cu salt de indice; tipic, diametrul miezului 2a = 4 10 m devine comparabil cu lungimea de unda, diametrul invelisului 2b = 100 200 m. Diferenta normata a indicilor de refractie .= 0,003 0,01. Practic exista un singur mod de propagare, axial, si dispersia modala tipica este de ordinul catorva picosecunde per km. Proprietatile fibrei optice

Lungimea de unda de taiere c reprezint lungimea de unda sub care apar moduri de propagare suplimentare pe langa cel fundamental.

Apertura numerica AN a fibrei exprima capacitatea acesteia de a capta lumina de la o sursa prin sectiunea frontalasi indica unghiul solid de acceptare a razelor luminoase ce determina reflexia totala.

Dispersia cromatica. In afara dispersiei modale ce se manifesta in fibrele MM si are ca urmare latirea impulsului luminos cu consecinte in ceea ce priveste viteza maxima de transmisie, in toate tipurile de FO se manifesta si o dispersie cromatica numita uneori dispersie de material.

Aplicatii ale fibrei optice

Cand se folosesc in tehnica iluminatului, fibrele optice prezinta mai multe avantaje fata de sistemele clasice, avantaje care vor fi prezentate in continuare:a. Fibrele optice permit separarea sursei de lumina de suprafata ce trebuie iluminata, fapt de importanta esentiala in special in aparatele optice medicale iintroduse in organism pentru inspectia vizuala a diferitelor organe interne. Metodele clasice de observare bazate pe folosirea lampii cu incandescenta complica mult sistemul optic, nu permit obtinerea unor iluminari suficiente si prezinta riscuri din punctul de vedere al conexiunilor electrice. Toate aceste dificultati se inlatura daca iluminarea se va face cu o fibra optica subtire.b. Cablurile optice permit miniaturizarea, o problema cruciala in aplicatiile care implica folosirea mai multor surse de lumina.c. Fibrele optice se pot folosi pentru iluminarea instrumentelor de masura si control. De exemplu, un sistem optic poate incorpora mai multe instrumente care, din punst de vedere clasic, se ilumineaza separat folosind becurile cu incandescenta. Folosirea unui cablu optic de fibre optice iluminat de o singura sursa de lumina poate diviza fasciculul de lumina in mai multe fascicule, fiecare dintre acestea folosindu-se pentru iluminarea unui instrument.

d. Metoda de cuplare sau decuplare a diferitelor conexiuni electrice, bazata pe folosirea fibrelor optice, asigura o protectie ridicata si capata o extindere tot mai mare.e. Controlul surselor de lumina localizate in locuri greu accesibile deschide un camp larg de aplicatii pentru cablurile optice.f. Se stie ca sursele de lumina intinse prezinta o eficienta mica de iluminare a unor suprafete mici, in special cand acestea sunt fantele dreptunghiulare ale aparatelor optice. Folosirea unor cabluri optice a caror sectiune transversala variaza continuu de la forma circulara la forma alungita prezinta un avantaj potential.g. Fibrele optice pot fi folosite pentru obtinerea unor corelatori multicanal, fasciculele provenite din diferite locuri putand fi sumate sub forma unui singur semnal.Cand se folosesc in tehnica sistemelor de comunicatii, fibrele optice ofera avantaje multiple fata de sistemele clasice. Asfel de aplicatii trebuie insa sa ia in consideratie nu numai posibilitatile de distorsionare a semnalelor transmise ci si posibilitatile de distrugere in timp a cablurilor de fibre opzice, in special datorita fragilitatii fibrelor de sticla. Protectia cablurilor optice trebuie asigurata fata de abraziune si contaminare, fata de tensiunea la intindere, si fata de tensiunea datorata indoirii. Straturile protectoare, folosite pentru asigurarea conditiilor impuse de folosirea in conditii de securitate a cablurilor optice, pot ocupa o parte importanta din intregul volum al cablului. Intrucat functia unui sistem de comunicatii este aceea de a transmite informatii, asemenea sisteme trebuie apreciate si comparate in raport cu capacitatea de informare a unui canal. Din acest punct de vedere, marimea capacitatii de informare este legata de micsorarea imprastierii impulsului, datorata atat dispersiei de material cat si dispersiei modale, si de cresterea puterii de transmisie sub un raport semnal/zgomot convenabil.

Bibliografie: http://www.referatele.com/referate/fizica/online5/FIBRA-OPTICA---FIBRA-OPTICA-SIMPLA-CABLURI-DIN-FIBRE-OPTICE-CABLURI-NECOERENTE-Diagrama-despre-refle.php

http://etti.poly.ro/cursuri/anul%20IV/tstm/Medii_trans3.pdf

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fibr%C4%83_optic%C4%83

Aplicatii ale fibrei optice

Arsene Mirunaa IX-a B

2012Formular cod: Ed.1 /Rev.0Pag. /