Оптический кабель (иначе называемый оптоволокно, оптико-волоконный кабель или волоконно-оптический кабель) это провод, который передает информационные сигналы в оптическом диапазоне волн, используя световод. Такой способ передачи сигнала имеет ряд достоинств, повышающих его популярность среди пользователей.
Это низкий уровень затухания сигнала, хорошая защита от помех, высокая пропускная способность, занимает мало места, небольшой вес и долговечность. Цена таких кабелей пока выше, чем аналоги из меди, но она постоянно снижается.
Как устроен оптический кабель и его основные технические характеристики
Оптические кабели можно классифицировать:
- по материалу: GOF (кварцевое стекло) и POF (пластик);
- по размещению: внешний (в воздухе или под водой) и внутренний (в помещениях);
- по среде, в которой осуществляется монтаж оптического кабеля: подвесной (с тросом или кевларовым покрытием), для грунта (броня из металла), для канализаций (броня из гофрированного металла), подводный (сложная многослойная оболочка).
Оптический кабель включает одно или более оптических волокон и защиту ядра от механических повреждений, воды, перепадов температур, повреждения грызунами и ударов. Общее количество световодов в кабеле может быть до 288, наиболее востребованными являются на 32, 48 и 64 волокна. Состав оптико-волоконного кабеля:
- трос, придающий прочность и жесткость конструкции, выполняется из пластика или металла с покрытием полиэтиленовым чехлом;
- световоды: волокна из стекла или пластика (могут быть прозрачными или цветными для маркировки);
- трубки, в которые уложены световоды (4-12, если нужно меньше, то для сохранения габаритов укладываются черные нерабочие волокна), заполненные гидрофобным гелем;
- оболочка, смоченная гидрофобным гелем, в которую укладываются трубки (от 1 и более);
- оболочка для защиты от влаги из полиэтилена (не всегда используется);
- бронированная оболочка: кевларовое покрытие: слой стальных или железных волокон, иногда из стеклопластика;
- внешняя защита – оболочка из пластика для защиты кабеля от внешних воздействий.
Конструкции и типы оптических кабелей, которые необходимо применять в каждом конкретном случае, определяется задачами и многими другими параметрами, поэтому может варьироваться. Самая простая — это световоды в пластиковых трубках и общая оболочка.
Самая сложная — это провод, который прокладывается под водой, состоящий из множества бронирующих и герметизирующих защитных оболочек. Применяемые в данной технологии материалы обеспечивают высочайшую скорость передачи данных (до 100Гбит/с) без усилителей или повторителей на десятки километров (а с помощью усилителей и на тысячи километров), точную передачу данных практически в неизменном виде с очень малыми потерями, защиту от искажений, в том числе в результате погодных условий.
Оптоволокно не подвержено влиянию электрических устройств и сам провод не генерирует электромагнитное излучение.
Одномодовый и многомодовый провод, как выбрать
Световод является основной светопередающей частью волокна, состоит из сердечника (иначе называемого ядром или сердцевиной) и демпфера, не дающего излучению возможность покинуть пределы сердечника. И световод, и демпфер выполняются из одного материала, при этом свойства преломления у материала сердечника выше, чем у демпфера, что обеспечивает полное отражение сигнала внутри существующих границ.
Различают два основных типа: одномодовый оптический кабель (диаметром сердечника 9 мкм) и многомодовый оптический кабель (сердечник — 50 или 62,5 мкм). Диаметр демпфера всегда постоянный — 125 мкм.
Классы одномодовых волокон: OS1 (для длины волны 1310 нм или 1550 нм) и OS2, ранее LWP (для широкополосной передачи, поделенной на каналы, от 1280 до 1625 нм).
Класс OS2 обеспечивает максимальную скорость передачи данных — более 10 Гбит/с. Основные преимущества: малое затухание сигнала и широкая пропускная способность.
Классы многомодовых волокон: самые простые ОМ1 (62,5 мкм) и ОМ2 (50 мкм), новые высокоскоростные ОМ3 и ОМ4 могут работать на скоростях 100 Гбит/с. ОМ3 дополнен лазером на вертикальном резонаторе VCSEL, для ОМ4 использованы лазеры FP (Фабри-Перо) и лазеры DFB (с распределенной обратной связью). Многомодовые волокна позволяют распространяться волне одновременно по нескольким путям, что и вызывает их основные недостатки: затухание сигнала больше и дисперсия (перекрывание) сигнала.
При выборе кабеля необходимо учитывать его характеристики. При этом можно однозначно сделать вывод, что для скоростей более 10 Гбит/с для любых расстояний одномодовые волокна находятся вне конкуренции. Для расстояний 550-1100 м можно применять один из классов многомодового волокна.
Цена многомодового кабеля выше, так как стоимость зависит от диаметра сердечника, но оборудование для одномодовых систем — существенно дороже. Поэтому при выборе и оценке стоимости целесообразно сопоставить не только стоимость проводов, но и стоимость соответствующего оборудования.
Оптический кабель виды и типы разъемов
Разъем оптического кабеля — это коннектор для подсоединения кабеля к оборудованию. Для одноволоконных кабелей применяют следующий тип разъема оптического кабеля: стандартного размера 1,25 мм (LC, MU, E2000) или 2,5 мм (FC, ST, SC), также возможны нестандартные формы иного диаметра.
Для разного количества волокон применяют дуплексные на 2 волокна (SMA, BICONIC, DIN) и ленточные на более 4 волокон (MTP/MP). Каждый из типов разъемов занимает свой сегмент рынка, имеет свои достоинства и недостатки. Приведем примеры, используя основные виды разъемов оптического кабеля:
- SC — основной вид для структурированных кабельных систем и телекоммуникаций, показывающий высокую скорость, качество соединения и удобство в использовании, но недостаточно прочен и подвержен разрушению в результате вибрации;
- FC — имеет круглое сечение, часто применяемое в измерительном оборудовании, корпус из металла обеспечивает долговечность и надежность, но имеет более сложное устройство;
- ST — применяется в основном для многомодовых кабелей, корпус из металла, но средние характеристики качества соединения;
- LC — повсеместно используется в компьютерном оборудовании, удобная пластиковая конструкция обеспечивает легкость использования, но не прочен и требует аккуратного обращения.
Самыми практичными типами разъемов оптико-волоконных кабелей считаются TOSLINK и Mini TOSLINK. TOSLINK — это часто используемый интерфейс, который может применяться при подключении бытового оборудования, стереосистемы и домашнего кинотеатра, интернет соединений и компьютерных сетей, игровых приставок и других случаев.
Принадлежит японской компании Toshiba, что и повлекло его название: TOS — Toshiba и LINK — соединение (англ.). Хорошая пропускная способность гарантирует превосходное качество звука. Mini TOSLINK, например, CLIFF FM65010 — с разъемом меньшего размера. Применяется в мобильных гаджетах и различных электронных приборах.
Использование оптико-волоконного кабеля
Оптико-волоконные кабели нашли свое применение в компьютерных сетях, в области телекоммуникационных технологий, в медицинском обслуживании и в промышленности. Использование таких проводов на линиях связи обусловлено их высокой степенью защиты, несанкционированный доступ к информации без повреждения кабеля невозможен.
Такие провода можно использовать в самых сложных условиях, обеспечивая высокое качество связи даже при экстремально низких или, наоборот, высоких температурах, на них не оказывают влияние электромагнитные помехи.
Оптическое волокно оказалось удачным решением для датчиков контроля температуры, напряжения, химического состава и других показателей. Также оно применяется в гидрофонах, которые используются для измерения звука и ультразвука в приборах по гидролокации, измерению сейсмической активности.
Приборы с использованием оптоволокна успешно применяется в нефтедобывающей отрасли для измерения температуры и давления в скважинах, так как материал способен выдерживать высокие температуры. Датчики с использованием оптоволокна применяются в машиностроении, самолетостроении и при конструировании космических кораблей, например, для измерения магнитного поля и тока.
Оптическое волокно широко используется в освещении: для декорации в магазинах, в рентгеновских аппаратах или для дополнительной подсветки в различных областях медицины при операциях и диагностике. Свойство проводить свет было применено в современных сигнализациях: прерывание светового потока является командой к звуковому сигналу или другим действиям.
Кроме того, оптоволокно нашло не только прикладное применение, но и используется в искусстве для создания отдельных произведений (например, с использованием волокна с боковым сечением) или специального освещения целых залов.
На что обратить внимание при выборе оптического кабеля
Прежде всего необходимо ориентироваться на разъём устройства. Также необходимо учесть:
- длина: необходимо изучить инструкцию прибора, если, указана конкретная длина кабеля, то это условие необходимо соблюдать;
- частота: оптимальное значение 9-11 МГц, ядро из кварцевого стекла дает возможность работать на более высоких частотах, в то время как пластик не дает возможности использовать высокие частоты передачи. Последние более экономически выгодны, но ниже по качеству. Необходимо учитывать возможности основного устройства, а н только желаемый результат;
- где он будет проложен: внешняя или внутренняя прокладка будет обуславливать требуемые конструкционные особенности. Кабель для внутренних помещений должен иметь диэлектрические армирующие элементы, не поддерживать горение, а для внешней прокладки принципиальна надежная оболочка, защищающая от внешних воздействий: изгибов, давления, ударов и особенно от вредителей.
При этом очень важно правильно выбрать производителя, что очень непросто в современных условиях, так как предложений очень много. Обязательно нужно обратить внимание на технические характеристики: тип и размер волокна, затухание и прочее.
Подключение оптического кабеля
Теоретически подключить оптический кабель достаточно просто: штекер оптического кабеля вставляете в разъем для оптического кабеля на оборудовании. Но при укладке необходимо учесть, что такой провод нельзя изгибать по небольшому радиусу. Он негативно относится к сильным изгибам, так как сердечник состоит из хрупкого материала.
Например, при установке аудиосистемы с использованием провода TOSLINK при сильной деформации прерывается сердцевина, что делает кабель испорченным и дальнейшее его использование невозможно. Оптоволокно нельзя соединить обычной пайкой или скруткой, требуется сваривать стекло или применять специальные соединительные элементы.
Его можно отремонтировать, но цена будет выше, чем купить новый. Перед установкой необходимо снять защитные экраны с разъемов. В приборе, от которого идет сигнал (при наличии), в разъем с пометкой OPTICAL OUT помещаем один штекер оптического кабеля, а в устройстве, принимающем информацию, в разъем OPTICAL IN (или SFP) штекер с другой стороны провода.
Оптика, HDMI или RCA что лучше
Каждому хочется полноценно отдохнуть дома. Для многих это музыка или просмотр фильма. При этом очень важно качество звукового сопровождения. Все три вида подключений (оптика, HDMI и коаксиальный RCA) являются цифровыми.
Главные недостатки коаксиального соединения в том, что электрические помехи распространяются на все устройства, в том числе на усилитель, а также низкая пропускная способность, из-за которой невозможно в полной мере оценить высококачественные форматы Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio, Dolby Atmos и DTS:X. У HDMI таких недостатков нет, но сильно ограничена длина кабеля — от 2 метров и больше сигнал высокого разрешения будет теряться.
При применении оптических проводов со штекерами TOSLINK и Mini TOSLINK шум от любого источника не может воздействовать на стекло или пластик, так как сигнал передается в виде световой волны. Следовательно, оптический кабель для домашнего кинотеатра (вместо HDMI или RCA) значительно повысит качество сигнала.
Из чего складывается цена на оптический кабель
Цена оптических кабелей зависит от типа провода по способу монтажа, количества волокон, материала и качества сердцевины, защитных оболочек, наличия брони и длины, а также от типа разъёмов и других технических характеристик.
Необходимо изучить параметры подключаемых устройств, чтобы максимально точно подобрать кабель и использовать все возможности имеющихся устройств.
DK-2533-02-5 Световодный патч-корд; OM5; LC/UPC,с обеих сторон; 2м; LSZH
FP5LS15 Световодный патч-корд; OM5; LC/UPC,с обеих сторон; 15м; LSZH
