Оптичко влакно
влакно које проводи светлост / From Wikipedia, the free encyclopedia
Оптичко влакно је врста оптичког таласовода радијалне симетрије, која „вођење“ електромагнетског таласа заснива на ефекту тоталне унутрашње рефлексије. flexible, Транспарентно влакно микрометарских димензија, израђено од стакла или пластике, служи као медијум у оптичком каблу за пренос информација помоћу светлости.[1] Влакна имају концентричну слојевиту структуру. У средини се налази језгро, које води светлост, окружено са омотачем (јакном) са нешто нижим индексом преламања и заштитним слојем пластике. У зависности од примене, пречник језгра је у распону од неколико до више стотина микрона. А од дијаметра и профила индекса преламања између језгра и омотача, зависи број режима (модова) способних да пропагирају кроз влакно. Оптичка влакана могу бити мономодна (једнорежимска) и мултимодна (вишережимска). Кроз једнорежимска се простире само један мод ласерске светлости и оваква влакна се користе за пренос информација на веће удаљености, док се кроз вишережимска влакна простире више модова и ова влакна се користе за приступне мреже. Овакав пренос информација је бржи, поузданији и сигурнији од преноса бакарним кабловима.
Оптичка влакна се најчешће користе као средство за пренос светлости[lower-alpha 1] између два краја влакна и проналазе широку употребу у оптичким комуникацијама, где омогућавају пренос на веће удаљености и при већим пропусним опсезима (брзинама преноса података) од електричних каблови. Влакна се користе уместо металних жица, јер сигнали путују дуж њих са мање губитака; поред тога, влакна су имуна на електромагнетне сметње, проблем коме су подложне металне жице.[2] Влакна се такође користе за осветљење и имиџинг, и често су умотана у снопове, тако да се могу користити за пренос светлости или слике из затворених простора, као у случају фиберскопа.[3] Посебно дизајнирана влакна се користе и у низу других примена, неке од којих су оптички сензори и ласерска влакна.[4]
Оптичка влакна обично садрже језгро окружено прозирним обложним материјалом са нижим индексом преламања. Светлост се задржава у сржи путем феномена потпуне унутрашње рефлексије због чега влакно делује као таласовод.[5] Влакна која подржавају многе путеве ширења или попречне модове називају се вишемодна влакна, док се она која подржавају један мод називају једнодомна влакна (SMF).[6] Вишемодна влакна углавном имају шири пречник језгра[7] и користе се за комуникационе везе на кратким удаљеностима и за апликације у којима се мора преносити велика снага.[8] Једномодна влакна се користе за већину комуникационих веза дужих од 1.000 m (3.300 ft).
Могућност спајања оптичких влакана са малим губицима је важна у оптичкој комуникацији.[9] Ово је сложеније од спајања електричне жице или кабла и укључује пажљиво цепање влакана, прецизно поравнавање језгара влакана и спајање ових поравнатих језгара. За апликације које захтевају трајну везу уобичајено је фузионо спајање. У овој техници се користи електрични лук за стапање крајева влакана. Још једна уобичајена техника је механичко спајање, где се крајеви влакана држе у контакту механичком силом. Привремене или полутрајне везе остварују се помоћу специјализованих конектора оптичких влакана.[10]
Област примењене у науци и инжењерству која се бави дизајном и применом оптичких влакана позната је као оптика влакана (енгл. ). Термин је осмислио индијско-амерички физичар Нариндер Синг Капани, који је широко признат као отац оптике влакана.[11]