4.2.2 Οπτικές ίνες

 Οι οπτικές ίνες αποτελούν το πλέον σύγχρονο καλωδιακό μέσο μετάδοσης αν και η παρουσία τους στις τηλεπικοινωνίες ανάγεται στα τέλη του 60’s. Η βασική ιδέα της λειτουργίας τους είναι η μετάδοση φωτός^[1] μέσα σε υαλώδεις αγωγούς, ψηφιακά διαμορφωμένου, με μικρή σχετικά εξασθένηση και πολύ υψηλό ρυθμό μετάδοσης.

Η δομή της οπτικής ίνας (γενικά) είναι πολυστρωματική και από το εσωτερικό προς το εξωτερικό περιγράφεται στην εικόνα 4.2.8

 

Εικόνα 4.2.8- Δομή Οπτικής Ίνας

Το εσωτερικό της «στρώμα» είναι ο υαλώδης πυρήνας. Γύρω από τον πυρήνα βρίσκεται το «στρώμα» του μανδύα που διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη διάθλαση του μεταδιδόμενου φωτός^[2]. Ο μανδύας είναι επενδεδυμένος με ένα βασικό προστατευτικό επίστρωμα σιλικόνης^[3]. Για τις καλωδιώσεις σε εξωτερικούς χώρους χρησιμοποιείται ένα δευτερεύων επίστρωμα πολυαμιδίου. Από εκεί και μετά, αναλόγως με το που εγκαθίσταται η υποδομή^[4] εφαρμόζονται πρόσθετες επενδύσεις^[5] από νήματα πολυαμιδίου, «στρώμα» PVC κ.ά.

Οι οπτικές ίνες διακρίνονται:

• Ανάλογα με τον τρόπο μετάδοσης σε μονοτροπικές (διάδοση μικρού πλήθους ακτινών που εισέρχονται κάθετα στη διατομή εισόδου της ίνας) που ενδείκνυνται για μετάδοση σημάτων σε μεγάλες αποστάσεις και πολυτροπικές (διάδοση πολλών ακτινών που εισέρχονται με διαφορετικές γωνίες στη διατομή εισόδου της ίνας που ενδείκνυνται για μετάδοση μεγάλου όγκου δεδομένων αλλά σε μικρότερες αποστάσεις από τις μονοτροπικές.
• Ανάλογα με τη σχέση των δεικτών διάθλασης πυρήνα και μανδύα (Κλιμακωτού ή Βαθμωτού δείκτη)
• Με τυχόν ειδικά χαρακτηριστικά των χρησιμοποιούμενων καλωδίων.

Το φυσικό φαινόμενο που αξιοποιείται για την κυματοδηγούμενη διάδοση του φωτός εντός της οπτικής ίνας, είναι αυτό της διάθλασης. Καθώς ο δείκτης διάθλασης αλλάζει από τον πυρήνα στον μανδύα, το φως διαθλάται («ανακλάται») και μέσα από μια τέτοια  πολλαπλώς επαναλαμβανόμενη διαδικασία διατρέχει όλο το καλώδιο. Η ακριβής περιγραφή της διαδικασίας αυτής ξεφεύγει από τα όρια της συγκεκριμένης κατάρτισης. Στην επόμενη εικόνα (4.2.9) δίδεται μια εξαιρετικά απλοποιημένη απεικόνιση της διαδικασίας διάδοσης.

Εικόνα 4.2.9 - Διάδοση δέσμης φωτός εντός οπτικής ίνας (απλοποιημένη απεικόνιση).

Η γενική δομή ενός δικτύου οπτικών ινών συγκροτείται από τον πομπό, τα καλώδια οπτικών ινών, τον πιθανό(νούς) ενισχυτή(ές) του σήματος(των) και τον δέκτη. Ο πομπός μετατρέπει το ηλεκτρικό ψηφιακό σήμα σε κατάλληλα διαμορφωμένη φωτεινή δέσμη(μες) και με τη βοήθεια ειδικού φακού εισάγεται στο εσωτερικό της ίνας. Ο ενισχυτής σήματος, είναι απαραίτητος σε συνδέσεις μεγάλων αποστάσεων, λόγω της εξασθένισης του σήματος κατά τη διάδοση. Το εξασθενημένο οπτικό σήμα μετατρέπεται σε ηλεκτρικό και προκαλεί την παραγωγή νέου οπτικού σήματος όπως το αρχικό^[6]. O δέκτης μετατρέπει το λαμβανόμενο οπτικό σήμα στην αρχική (ηλεκτρική του μορφή).  Στην επόμενη εικόνα 4.2.10 δίδεται η φωτογραφία ενός απλού οικιακού δέκτη δικτύου οπτικών ινών (πράσινο: οπτικό σήμα, κίτρινο: Ethernet, μαύρο: τροφοδοσία).

Τα αστικά δίκτυα οπτικών ινών αποτελούνται από πολλές δέσμες οπτικών ινών (εκατοντάδες ή και χιλιάδες) που περικλείονται σε μεγάλους αγωγούς διαχωριζόμενους σε μικρότερους κοκ.

Σήμερα οι τηλεπικοινωνιακοί πάροχοι διαθέτουν σε εκτεταμένες περιοχές των μεγάλων αστικών κέντρων δυνατότητα οικιακής σύνδεσης με οπτική ίνα (fiber on home) κάτι που επιτρέπει ταχύτητες μέχρι και 1 Gbps για μία ίνα που πολλαπλασιάζονται με την αύξηση του αριθμού τους. Η σύνδεση τόσο η τερματική όσο και η ενδιάμεση των οπτικών ινών απαιτεί εξειδικευμένη γνώση και ειδικές συσκευές για την αναγνώριση της ίνας, τον τερματισμό, τη διασύνδεση και πιθανόν την επανασυγκόλληση σε περίπτωση κοπής.