TKK | Tietoverkkolaboratorio | Opetus

VALOKUIDUN RAKENNE

[Optinen kuitu][Optisen tiedonsiirron teoria][Kuidun rakenne][Käsitteet][Tekijät&lähteet]
[Sivut kehyksien kanssa]

Optinen kuitu

    Optinen kuitu koostuu ytimestä ja vaipasta. Molemmat on tehty kvartsilasista, mutta ytimeen on lisätty hieman epäpuhtauksia, jotta sillä olisi suurempi taitekerroin, kuin vaipalla. Kuiduissa oleva lasi on niin puhdasta, että jos pysyisit katsomaan sen läpi, näkisit kymmenien kilometrien päähän. Lyhyillä siirtomatkoilla, noin 100 m, voidaan myös käyttää muovisia kuituja, jotka ovat halvempia, mutta joissa on paljon suurempi vaimennus. Vaipan halkaisija on yleensä 125 mikrometriä ja ytimen, riippuen kuidun tyypistä, 3-50 mikrometriin. Itse lasikuitu on arka kemikaaleille ja mekaaniselle rasitukselle, joten vaipan ympärillä on yleensä muovipäällyste, joka suojaa kuitua ja tekee siitä mekaanista rasitusta kestävän.

Optinen kaapeli

    Valokaapeli koostuu yhdestä tai useammasta optisesta kuidusta. Kuidut ja niiden ympärillä oleva täyteaine muodostavat kaapelin ytimen, jonka ympärillä on toisiopäällyste. Kaapeleiden suojaamiseksi kosteudelta käytetään täyteaineena useimmiten geeliä tai täyterasvaa. Joskus kaapelit voidaan myös paineistaa. Kaapelin kuituihin ei saa suoraan kohdistua vetorasitusta, sillä tällöin kuidut saattavat äkillisesti katketa. Tämän estämiseksi kaapelit on vahvistettu metallilla tai lasikuidulla vahvistetulla muovilla.

Kuitujen perustyypit

    Sen mukaan, millainen taiteprofiili kuidussa on ja miten valo sen perusteella etenee, kuidut jaotellaan eri tyyppeihin. pääjako on monimuotokuidut ja yksimuotokuidut. Sek monimuoto- yksimuotokuituja on lisäksi monta eri tyyppiä. Valon etenemisen kannalta on havainnollista esitellä lyhyesti kolme eri kuitutyyppiä: 

• Askeltaitekertoiminen monimuotokuitu, eli askelkuitu(Step index multimode fibre)
• Asteittaistaitekertoiminen monimuotokuitu, eli asteittaiskuitu(Graded index multimode fibre)
• Yksimuotokuitu(Singlemode fibre)

    Vaikka askelkuitua ei nykyään juuri lainkaan käytetä tiedonsiirrossa, on myös sen periaate havainnollisuuden vuoksi hyvä esittää. Kuvassa 4 on esitetty mainittujen kuitutyyppien periaatteet.

    Askelkuidussa taitekerroin muuttuu hyppäyksellisesti ytimen ja kuoren rajapinnassa. Koska ytimen halkaisija on huomattavasti suurempi kuin käytetyn valon aallonpituus, etenee kuidussa monta eri muotoa, kukin eri kulmissa heijastellen. Koska valopulssin eri etenemiskomponenteilla on eripituinen matka kuljettavanaan, levenee pulssi edetessään kuidussa eli syntyy muotodispersiota. Osa valotehosta häviää myös matkalla eli syntyy vaimennusta. Tämä näkyy vastaanotettavan pulssin vaimenemisena.

    Asteittaiskuidussa taitekerroin muuttuu ytimessä asteittaisesti kuorta kohti poikkileikkauksen säteen suunnassa. Tällöin valonsäteet kulkevat vähitellen taittuen eikä jyrkästi heijastuen kuten askelkuidussa. Myös asteittaiskuidussa valo etenee useissa eri muodoissa, kuitenkin siten, että ytimen reunoilla valon nopeus on suurempi kuin keskiosassa. tästä johtuu, etää erot eri muotojen etenemisajoissa eli muotodispersio on pienempi kuin askelkuidussa. Pitemmän matkan kulkeneet valonsäteet kulkevat nimittäin nopeammin. Vastaanotetun pulssin levenemä on pienempi kuin askelkuidussa. Myös vaimennus asteittaiskuidussa on pienempi.

    Yksimuotokuidun ytimen halkaisija on niin pieni - luokkaa 9 mikrometriä- ja taitekerroin ero sellainen, että kaytetyllä aallonpituudella etenee vain yksi muoto. Muotodispersiota ei esiinny ollenkaan, mutta toisenlaista, kromaattista dispersiota yksimuotokuiduillakin esiintyy. Myös vaimennus yksimuotkuiduilla on erittäin pieni verrattuna monimuotokuituihin. Yksimuotokuidun ominaisuuksista johtuu, että osa valosta etenee kuoressa.

Tietoverkkolaboratorio on nyt osa Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitosta. Tällä sivulla oleva tieto voi olla vanhentunutta.

Kurssien ajantasainen tieto on MyCourses-palvelussa.