Optikai adatátvitel alapok - 2. rész
Füle Sándor, 2002.04.14.
A fényátvitel ipari alkalmazása jóval egyszerűbb mint az IT alkalmazások. Ennek oka az, hogy mi - ipari népek - 100 MBPS átviteli sebességnél nagyobbat nem igénylünk. Ennek eredménye az, hogy a nüanszok nem kell hogy érdekeljenek bennünket. Hasonló a helyzet a soros vonalak kábelezéséhez. Ha 600 Baud elegendő, nem sokat vacakolunk a kábelválasztással. Nézzük a legfontosabb jellemzőket!
Csillapítás
A csillapítás nem más, mint a ki- és bemeneten mért fényerősség viszonya, logaritmikus mértékegységben:
A= -log (Xki/Xbe)     [Bel]
A gyakorlatban a csillapítás mértékegységeként a deciBel használatos, ezért a fenti képlet elé egy 10-es szorzó gyakran odakerül. Ennek megfelelően (ha még emlékszünk a logaritmus mélységeire) a 3 dB csillapítás azt jelenti, hogy a kimeneti jel kb. feleakkora mint a bemeneti. Alaposan képzett szakemberek tudják, hogy az erősítés a csillapítás reciproka. Logaritmikus mértékegységekben számolva ez (-1)-gyel való szorzást jelent. Ezért van ott az a negatív előjel.
Az optikai kábel csillapítása nyilvánvalóan egyenesen arányos a hosszával, ezért a katalógusokban a fajlagos csillapítást szokás megadni, dB/km mértékegységben.
Átviteli karakterisztika
A fényvezető szál a különböző hullámhosszú fényeket különböző mértékben nyeli el. Nyilván azokat a hullámhossz-tartományokat (ablakokat) kell használni, ahol a csillapítás minimális. Vannak általánosan használt ablakok, így lehetséges az, hogy X gyártó kábelét Y gyártó interfészére lehet kötni..
A multimódusú kábelek leggyakrabban a 660 és 850 nanométeres ablakokat használják, míg a jobboldali ábrán látható görbe egy single-mode kábelé, amit 1350 nm környékén, vagy 1500 nm felett célszerű használni.
A 660 nm-es fény még látható (a működés könnyebben ellenőrizhető), vörös színű, a 850 nm már az infra határon van, 1350 nm pedig már láthatatlan. A monomódusú kábelek által használatos hullámhossz-tartományt az alábbi sávokra osztják:
S-Band: Short Band (1450-1510nm), C-Band : Conventional Band (1525-1560 nm), L-Band: Long Band (1570-1620 nm). Sok esetben ennél nagyobb hullámhosszú jeleket használnak a kábelfolytonosság folyamatos ellenőrzésére.
Diszperzió
A bemenetre adott fény (ha nem lézer) egy adott spektrális eloszlást mutat. A kimeneten érzékelt fény eloszlásfüggvénye ettől laposabb és szélesebb lesz. A bemenetre adott négyszögjel (ipari alkalmazásokban csak ezt használunk) tehát a kimeneten torzan jelenik meg. Ennek három fő oka van:
Módusdiszperzió: A multimódusú szálakban a végtelen számú lehetséges fényút miatt az egyik foton hamarabb ér a kábel végére mint a másik, mely többször verődött a falhoz.
Kromatikus diszperzió: A magban a különböző hullámhosszú fények különböző sebességgel terjednek. Kábeleknél meg szokás adni a nulla kromatikus diszperziójú ablak szélességét, és az ablakon kívüli tartományra a kromatikus diszperzió növekedésének mértékét.
Hullámvezetési diszperzió: Az egymódusú szálaknál nem csak a magban, hanem annak elsődleges borításában is terjed a fény, természetesen eltérő sebességgel. Ez is diszperziót okoz.
A kis sávszélességű, rövidtávú ipari alkalmazásokban a diszperziónak nem sok jelentősége van. Az általunk jelenleg használt négyszögjelek sokkal szélesebbek mint a diszperziós torzulás.
Anyaghiba
A kábelben mindig vannak pontszerű anyaghibák (point discontinuity) , melyek a fényvezető képességet rontják. Ezek hatását dB/km-ben szokás megadni. Normális gyártónál sem elhanyagolható ez, hiszen akár a fajlagos csillapítás 5-10%-a is lehet! Tervezéskor ne feledkezzünk meg erről! Szintén point discontinuity-t okozhat, ha a jókezű műszerész jó feszesen meghúzza a kábelrögzítő bilincset egy páncélozatlan fényvezetőnél! Létezik kíméletesebb kábelrögzítő bilincs is, optikai szálakhoz. Egy ilyen látható a jobboldali képen.
Mechanikai tulajdonságok:
Hajlítási sugár minimuma: Általában 20-szorosa a külső átmérőnek. A fentebb említett erőskezű műszerész a kábelrögzítő biliccsel e téren is gyorsan átlépheti a határt!
Húzási feszültség: A műanyag átlátszósága csökken ha megnyújtják, az üvegszál pedig elszakadhat! Ez már akkor is bekövetkezhet, ha hosszabb rögzítetlen szakasz függőleges csatornában halad. Ilyen esetekben páncélozott, vagy tartósodronnyal egybeextrudált kiviteleket kell alkalmazni!
Hőfoktartomány: Sem a mag, sem a köpeny szempontjából nem közömbös. Az optikai kábelek körülbelül annyit bírnak mint a rézkábelek.
Az optikai kábelek paramétereinek vizsgálatára, a telepítésre, üzembehelyezésre vonatkozóan egyébként a TIA (Telecommunications Industry Association) dolgozott ki kváziszabványként elfogadott ajánlásokat. Ezeket a www.tiaonline.org weblapon lehet jó pénzért megvásárolni.
A következő részben a csatlakozókról lesz szó.
|