כבלי סיבים אופטיים חוללו מהפכה בתקשורת, מה שמאפשר העברת נתונים מהירה של ברק על פני מרחקים עצומים. הביצועים יוצאי הדופן שלהם נובעים משילוב של חומרים מתקדמים המיועדים כדי למזער את אובדן האות ולמקסם את היעילות. להלן, אנו מתעמקים ברכיבי הליבה והחומרים המהווים פלאים אופטיים אלה.
1. הליבה: מסלול האור
חומר: זכוכית סיליקה טהורה (SiO₂)
הליבה היא לב הסיב, שם האור נוסע. זכוכית סיליקה נבחרה לשקיפותה לאורכי גל אור אינפרא אדום ונראים לעין, עם הנחתה מינימלית (אובדן אות).
סמים: כדי לכוונן מדדי שבירה, הגרעין עשוי להיות "מסומם" עם דו תחמוצת הגרמניום (GEO₂) או זרחן פנטוקסיד (P₂O₅), מה שמגדיל את מדד השבירה שלו ביחס לחיפוי.
2. החיפוי: מגן המגן
חומר: זכוכית סיליקה עם מדד השבירה התחתון
החיפוי מקיף את הליבה ובעל מדד שבירה מעט נמוך יותר, מה שמבטיח השתקפות פנימית מוחלטת של אור בתוך הליבה. זה מונע דליפת אור ושומר על שלמות האות.
וריאציות סמים: פלואור (F₂) מתווסף לרוב לסיליקה כדי להפחית את מדד השבירה של החיפוי.
3. ציפוי המאגר: חוזק וגמישות
חומר: פולימרים אקרילטים (למשל, שרפים הניתנים לעידת UV)
ציפוי המאגר מגן על סיבי הזכוכית השברירית מפני נזק גופני, לחות ולחץ סביבתי. זה מיושם ישירות על החיפוי ומתקשה באמצעות חשיפה לאור אולטרה סגול (UV).
מאפייני מפתח: חוזק מתיחה גבוה, גמישות ועמידות בפני מיקרו.
4. חברי חוזק: תמיכה מבנית
חומר: סיבי ארמיד Kevlar® או חוט זכוכית
חומרים אלה משובצים בתוך מעיל הכבלים, מספקים חיזוק מכני, ומאפשרים לכבל לעמוד בכוחות משיכה במהלך ההתקנה.
פונקציה: מונע שבירה כאשר הכבלים מושכים או כפופים.
5. הז'קט: הגנה על הסביבה
חומר: פוליוויניל כלוריד (PVC), פוליאתילן (PE) או פלואורופולימרים
הז'קט החיצוני מגן על הסיב מפני לחות, כימיקלים ושחיקה גופנית. ההרכב שלה משתנה על סמך היישום:
PVC: חסכוני, משמש בכבלים מקורה.
PE: גמיש ועמיד בפני לחות, אידיאלי לשימוש בחוץ.
פלואורופולימרים: עמידות כימית גבוהה לסביבות קשות.
6. סיבים מיוחדים: מותאמים לצרכים ספציפיים
מצב יחיד לעומת מולטימווד:
מצב יחיד: משתמש בגרעין קטן יותר (8–10 מיקרומטר) ליישומי רוחב פס למרחקים ארוכים (למשל, טלקומוניקציה).
Multimode: ליבה גדולה יותר (50-62.5 מיקרומטר) למרחקים קצרים יותר (למשל, מרכזי נתונים).
סיבים אופטיים פולימריים (POF): עשויים פלסטיקה כמו PMMA (אקריליק) ליישומים בעלות נמוכה, לטווח קצר (למשל, רכב, רשתות ביתיות).
7. חידושים בחומרי סיבים
סיבי ליבה חלולים: ליבות מלאות אוויר עם חיפוי זכוכית, ומבטיחות חביון נמוך במיוחד לרשתות מהירות בעתיד.
סיבי קריסטל פוטוניים: חיפויים מיקרו -מבנים המנחים אור באמצעות אפקטים של פס פס פוטוני, המאפשרים תכונות פיזור ייחודיות.
8ו שיקולי סביבה ובטיחות
מיחזור: זכוכית סיליקה אינה רעילה וממוחזרת, אך רכיבי פלסטיק דורשים סילוק נאות.
פיגור בעירה: מעילים עשויים לכלול תוספים מעכבי להבה כדי לעמוד בתקני הבטיחות.
מַסְקָנָה
החומרים בכבלי סיבים אופטיים מהווים עדות לסינרגיה בין מדעי החומר להנדסה. מטוהר זכוכית סיליקה לחוסן של פולימרים, כל רכיב ממלא תפקיד חיוני בהעברת המהירות והאמינות שאנו סומכים עליהם כיום. ככל שהטכנולוגיה מתקדמת, חומרים חדשים ימשיכו לדחוף את גבולות התקשורת האופטית.
על ידי הבנת חומרים אלה, טכנאים ומהנדסים יכולים להעריך טוב יותר את המורכבות של תכנון סיבים אופטיים ולצפות לחידושים עתידיים בתחום המתפתח זה.