Optikai szálak Nagy Szilvia.

Az előadások a következő témára: "Optikai szálak Nagy Szilvia."— Előadás másolata:

1 Optikai szálak Nagy Szilvia

2 KábelTV hálózat KTV Optika - Szálak

3 Fény – modellek A fény leírására szolgáló modellek:
részecske kép: fotonok hn energia lézerek, detektorok elektromágneses hullámok Maxwell-egyenletek monomódusú szálak geometriai optika: fénysugarak, sugármenet Schnell-tv,… A fény elektrpmágneses hullám. Az elektromágneses hullám legfontosabb jellemzői a frekvenciája (f), illetve a hullámhossza. A dián láthatjuk az elektromágneses hullámok felosztását, külön kiemelve a fénytávközlés céljára szolgáló részt. A látható fény tartománya a nm-ig terjed, de a fénytávközlés nem ezeket a hullámhosszakat hasznosítja, hanem az infravörös részt, mivel – mint majd látható lesz a későbbiekben – itt kisebb a közvetítő közeg, a kvarcüveg csillapítása. KTV Optika - Szálak

4 Fény – elektromágneses hullám
UV LÁTHATÓ IR c=2, *108 m/s 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 µm 850 670 780 1310 1550 1625/1650 I I. II. III. nm 1 pm 1 nm 1 µm 1 mm 1 m 100m hullámhossz 250 THz 1 THz 1 GHz 1 MHz frekvencia KOZMIKUS RÖNTGEN FÉNY KOMMUNIKÁCIÓ A fény elektrpmágneses hullám. Az elektromágneses hullám legfontosabb jellemzői a frekvenciája (f), illetve a hullámhossza. A dián láthatjuk az elektromágneses hullámok felosztását, külön kiemelve a fénytávközlés céljára szolgáló részt. A látható fény tartománya a nm-ig terjed, de a fénytávközlés nem ezeket a hullámhosszakat hasznosítja, hanem az infravörös részt, mivel – mint majd látható lesz a későbbiekben – itt kisebb a közvetítő közeg, a kvarcüveg csillapítása. KTV Optika - Szálak

5 Optikai hullámvezető Az optikai szálak elektromágneses hullámvezetők, melyben a fény különböző propagáló módusokban terjed A fény elektrpmágneses hullám. Az elektromágneses hullám legfontosabb jellemzői a frekvenciája (f), illetve a hullámhossza. A dián láthatjuk az elektromágneses hullámok felosztását, külön kiemelve a fénytávközlés céljára szolgáló részt. A látható fény tartománya a nm-ig terjed, de a fénytávközlés nem ezeket a hullámhosszakat hasznosítja, hanem az infravörös részt, mivel – mint majd látható lesz a későbbiekben – itt kisebb a közvetítő közeg, a kvarcüveg csillapítása. KTV Optika - Szálak

6 Geometriai optika teljes visszaverődés, törés Snellius-Descartes:
b n1 n2 Snellius-Descartes: n1 sina = n2 sinb terjedési sebesség: v = c/ni n1 < n2 KTV Optika - Szálak

7 Geometriai optika Határszög: n1>n2 n1 sinah = n2 a b a < ah
KTV Optika - Szálak

8 Optikai szálak KTV Optika - Szálak
A teljes visszaverődés elve alapján egy üvegrúd végén becsatolt fény (természetesen csak egy δh-nál nagyobb szög esetén) a másik végén megjelenik. Veszteséget nagyobbrészt csak az üveg szennyezettsége okoz. A fényvezetésnek a határszögön kívül már csak egy feltétele van, az hogy az üvegrudat körülvevő közeg törésmutatója kisebb legyen, mint az üvegrúdé. Ezért az üvegrudat egy kisebb törésmutatójú anyaggal kell bevonni, ami tetszőleges anyag lehetne. Gyártástechnológiai szempontból azonban egy kisebb törésmutatójú üveget választottak erre a célra. Ha a rudat – az őt körbevevő anyaggal együtt – megfelelő hosszúságúra nyújtjuk, akkor fényvezető szálhoz jutunk. A fényvezetők készítéséhez nagy tisztaságú kvarcüveget használnak. A gyártásakor germánium-dioxid adagolásával a kvarcszálban koncentrikus elrendezésben törésmutató lépcsőt alakítanak ki. Az eltérés a törésmutató-értékek között néhány ezrelék. A középen elhelyezkedő nagyobb törésmutatójú részt (amiben a fény terjed) magnak nevezik. A magot körülölelő kisebb törésmutatójú részt nevezik héjnak. Mivel a mag törésmutató-értéke nagyobb a héj törésmutató-értékénél, így a határszög alatt érkező fénysugarak a mag-héj felületről visszaverődnek, és a magban maradnak. A gyártás során a szálhúzási folyamat utolsó lépéseként azonnal egy szilikon alapú védőbevonatot készítenek a kvarcszál köré, a szennyeződések távoltartására. A bevonatot színezik a szálak későbbi megkülönböztethetősége érdekében. A szálgyártáshoz rendkívüli tisztaságú anyagok és 0,1 µm alatti pontosság szükséges. Az ábrán látható, hogy a fényvezető szál végén δ beesési szöggel érkező fénysugár γ törési szöggel indul el a szálban. A fénytörés törvénye szerint a két szög szinusza közötti összefüggés felírható. Felírjuk a fénytörés törvényét a mag és a héj határfelületére, arra az esetre, mikor éppen δh határszöggel érkezik a beeső fény, majd ezt behelyettesítve az előző egyenletünkbe, megkapjuk a szálba becsatolhatóság maximális szögét. Azt a legnagyobb δh szöget, amelyen belül belépő fénysugarat a szál még kilépés nélkül továbbvezeti, akceptancia szögnek nevezik. Ennek a szögnek a szinusza, sinδh a numerikus apertúra, jele: NA. Numerikus apertúrája nemcsak a szálaknak van, hanem az optikai adóknak (fényforrásoknak) is. Fontos tudni, hogy a fényforrásokból milyen irányba, milyen szöggel lép ki a fény. Itt még nehezebb a dolgunk, hiszen a sugárzó rész közvetlen közelébe nem lehet elhelyezni a szálat, ezért az illesztésekhez kisegítő eszközöket, például lencséket alkalmaznak. A törésmutató értéke függ a fény színétől (hullámhosszától), így az a határszög is különböző az egyes színek esetén. Legjobb példa erre a prizma, melynél a kék fény törik meg legjobban, a vörös a legkevésbé. Egy másik határeset, mikor a fény merőlegesen esik a felületre. Az ebben az esetben beeső fény sem hatol be teljes mértékben az anyagba, egy kis része visszaverődik. Ezt a jelenséget nevezzük Fresnel-reflexiónak. KTV Optika - Szálak

9 Optikai szálak KTV Optika - Szálak
A teljes visszaverődés elve alapján egy üvegrúd végén becsatolt fény (természetesen csak egy δh-nál nagyobb szög esetén) a másik végén megjelenik. Veszteséget nagyobbrészt csak az üveg szennyezettsége okoz. A fényvezetésnek a határszögön kívül már csak egy feltétele van, az hogy az üvegrudat körülvevő közeg törésmutatója kisebb legyen, mint az üvegrúdé. Ezért az üvegrudat egy kisebb törésmutatójú anyaggal kell bevonni, ami tetszőleges anyag lehetne. Gyártástechnológiai szempontból azonban egy kisebb törésmutatójú üveget választottak erre a célra. Ha a rudat – az őt körbevevő anyaggal együtt – megfelelő hosszúságúra nyújtjuk, akkor fényvezető szálhoz jutunk. A fényvezetők készítéséhez nagy tisztaságú kvarcüveget használnak. A gyártásakor germánium-dioxid adagolásával a kvarcszálban koncentrikus elrendezésben törésmutató lépcsőt alakítanak ki. Az eltérés a törésmutató-értékek között néhány ezrelék. A középen elhelyezkedő nagyobb törésmutatójú részt (amiben a fény terjed) magnak nevezik. A magot körülölelő kisebb törésmutatójú részt nevezik héjnak. Mivel a mag törésmutató-értéke nagyobb a héj törésmutató-értékénél, így a határszög alatt érkező fénysugarak a mag-héj felületről visszaverődnek, és a magban maradnak. A gyártás során a szálhúzási folyamat utolsó lépéseként azonnal egy szilikon alapú védőbevonatot készítenek a kvarcszál köré, a szennyeződések távoltartására. A bevonatot színezik a szálak későbbi megkülönböztethetősége érdekében. A szálgyártáshoz rendkívüli tisztaságú anyagok és 0,1 µm alatti pontosság szükséges. Az ábrán látható, hogy a fényvezető szál végén δ beesési szöggel érkező fénysugár γ törési szöggel indul el a szálban. A fénytörés törvénye szerint a két szög szinusza közötti összefüggés felírható. Felírjuk a fénytörés törvényét a mag és a héj határfelületére, arra az esetre, mikor éppen δh határszöggel érkezik a beeső fény, majd ezt behelyettesítve az előző egyenletünkbe, megkapjuk a szálba becsatolhatóság maximális szögét. Azt a legnagyobb δh szöget, amelyen belül belépő fénysugarat a szál még kilépés nélkül továbbvezeti, akceptancia szögnek nevezik. Ennek a szögnek a szinusza, sinδh a numerikus apertúra, jele: NA. Numerikus apertúrája nemcsak a szálaknak van, hanem az optikai adóknak (fényforrásoknak) is. Fontos tudni, hogy a fényforrásokból milyen irányba, milyen szöggel lép ki a fény. Itt még nehezebb a dolgunk, hiszen a sugárzó rész közvetlen közelébe nem lehet elhelyezni a szálat, ezért az illesztésekhez kisegítő eszközöket, például lencséket alkalmaznak. A törésmutató értéke függ a fény színétől (hullámhosszától), így az a határszög is különböző az egyes színek esetén. Legjobb példa erre a prizma, melynél a kék fény törik meg legjobban, a vörös a legkevésbé. Egy másik határeset, mikor a fény merőlegesen esik a felületre. Az ebben az esetben beeső fény sem hatol be teljes mértékben az anyagba, egy kis része visszaverődik. Ezt a jelenséget nevezzük Fresnel-reflexiónak. KTV Optika - Szálak

10 Optikai szálak Ha akkor a numerikus apertúra is kicsi. A
távközlésben kis numerikus apertúrával gyártott szálakat, ún. gyengén vezető szálakat alkalmaznak. A teljes visszaverődés elve alapján egy üvegrúd végén becsatolt fény (természetesen csak egy δh-nál nagyobb szög esetén) a másik végén megjelenik. Veszteséget nagyobbrészt csak az üveg szennyezettsége okoz. A fényvezetésnek a határszögön kívül már csak egy feltétele van, az hogy az üvegrudat körülvevő közeg törésmutatója kisebb legyen, mint az üvegrúdé. Ezért az üvegrudat egy kisebb törésmutatójú anyaggal kell bevonni, ami tetszőleges anyag lehetne. Gyártástechnológiai szempontból azonban egy kisebb törésmutatójú üveget választottak erre a célra. Ha a rudat – az őt körbevevő anyaggal együtt – megfelelő hosszúságúra nyújtjuk, akkor fényvezető szálhoz jutunk. A fényvezetők készítéséhez nagy tisztaságú kvarcüveget használnak. A gyártásakor germánium-dioxid adagolásával a kvarcszálban koncentrikus elrendezésben törésmutató lépcsőt alakítanak ki. Az eltérés a törésmutató-értékek között néhány ezrelék. A középen elhelyezkedő nagyobb törésmutatójú részt (amiben a fény terjed) magnak nevezik. A magot körülölelő kisebb törésmutatójú részt nevezik héjnak. Mivel a mag törésmutató-értéke nagyobb a héj törésmutató-értékénél, így a határszög alatt érkező fénysugarak a mag-héj felületről visszaverődnek, és a magban maradnak. A gyártás során a szálhúzási folyamat utolsó lépéseként azonnal egy szilikon alapú védőbevonatot készítenek a kvarcszál köré, a szennyeződések távoltartására. A bevonatot színezik a szálak későbbi megkülönböztethetősége érdekében. A szálgyártáshoz rendkívüli tisztaságú anyagok és 0,1 µm alatti pontosság szükséges. Az ábrán látható, hogy a fényvezető szál végén δ beesési szöggel érkező fénysugár γ törési szöggel indul el a szálban. A fénytörés törvénye szerint a két szög szinusza közötti összefüggés felírható. Felírjuk a fénytörés törvényét a mag és a héj határfelületére, arra az esetre, mikor éppen δh határszöggel érkezik a beeső fény, majd ezt behelyettesítve az előző egyenletünkbe, megkapjuk a szálba becsatolhatóság maximális szögét. Azt a legnagyobb δh szöget, amelyen belül belépő fénysugarat a szál még kilépés nélkül továbbvezeti, akceptancia szögnek nevezik. Ennek a szögnek a szinusza, sinδh a numerikus apertúra, jele: NA. Numerikus apertúrája nemcsak a szálaknak van, hanem az optikai adóknak (fényforrásoknak) is. Fontos tudni, hogy a fényforrásokból milyen irányba, milyen szöggel lép ki a fény. Itt még nehezebb a dolgunk, hiszen a sugárzó rész közvetlen közelébe nem lehet elhelyezni a szálat, ezért az illesztésekhez kisegítő eszközöket, például lencséket alkalmaznak. A törésmutató értéke függ a fény színétől (hullámhosszától), így az a határszög is különböző az egyes színek esetén. Legjobb példa erre a prizma, melynél a kék fény törik meg legjobban, a vörös a legkevésbé. Egy másik határeset, mikor a fény merőlegesen esik a felületre. Az ebben az esetben beeső fény sem hatol be teljes mértékben az anyagba, egy kis része visszaverődik. Ezt a jelenséget nevezzük Fresnel-reflexiónak. KTV Optika - Szálak

11 Geometriai optika Numerikus apertúra Akceptanciaszög ():
maximális belövési nyílásszög  maximum KTV Optika - Szálak

12 Módustér-átmérő A fény nem csak a magban terjed, különösen többmódusú szálakban „behatol” a köpenybe is a köpenyben kisebb a törésmutató, így nagyobb a terjedési sebesség KTV Optika - Szálak

13 Veszteségek A vákuumtól eltérő anyagban haladó fény veszteségeket szenved. Az átviteli veszteségek fő okai: Elnyelődés (abszorpció): az atom, vagy molekula a beérkező fotont elnyeli s hatására magasabb energiájú állapba kerül. Diszperzió: a közegben haladó fény sebessége függ a hullámhosszától. Miután a fény több különböző hullámhosszúságú rezgés keveréke, összetevőire bomlik és színek szerint változó sebességgel halad. A szórás mértéke a fény hullámhosszának negyedik hatványával fordítottan arányos. Ebből következik, hogy a kék szín 16-szor jobban szóródik, mint a vörös. A szórás nem csak szilárd anyagokban, de a gázokban is, pl. a levegőben is fellép. Ezért kék színű az égbolt, ugyanis a szórt fényt látjuk. A Nap lenyugvó vörös szine is ennek következménye, ugyanis a kék már szétszóródott, maradt a vörös, annak is a töredéke. KTV Optika - Szálak

14 Veszteségek Szóródás: az anyagban lévő inhomogenitásokon a fény energiája szóródik. Tükröződés: a fény valamely közeg határára érve arról részben visszaverődik, a teljes energia visszavert hányada az anyag törésmutatójától függ (Fresnel reflexió). Tükröződésről beszélünk, ha a visszaverődés tökéletesen sík felületről történik. Szórt visszaverődés: az optikailag durva felületről való visszaverődés (a visszaverő felület nem tökéletesen sima, sík felület). A szórás mértéke a fény hullámhosszának negyedik hatványával fordítottan arányos. Ebből következik, hogy a kék szín 16-szor jobban szóródik, mint a vörös. A szórás nem csak szilárd anyagokban, de a gázokban is, pl. a levegőben is fellép. Ezért kék színű az égbolt, ugyanis a szórt fényt látjuk. A Nap lenyugvó vörös szine is ennek következménye, ugyanis a kék már szétszóródott, maradt a vörös, annak is a töredéke. KTV Optika - Szálak

15 Száljellemzők Csillapítás (veszteség) függ: Abszorpció:
- az anyag hőmérsékletétől, - a tisztaságától és - a fény hullámhosszától. Abszorpció: UV abszorpció, IR abszorpció Rayleigh szórás Levágási hullámhossz (Brillouin-szórás, SPM) Mikro- és makrohajlítások KTV Optika - Szálak

16 Száljellemzők Csillapítás
I. ablak első generációs nm környéke, 2.5−3.5 dB/km II. ablak minimális diszperziójú nm környéke, dB/km III. ablak minimális csillapítású nm környéke, dB/km a [dB/km] 0.1 1 10 l [nm] I. II. III. 850 1300 1550 UV abszorpció IR abszorpció Rayleigh szórás OH gyök KTV Optika - Szálak

17 Száljellemzők Csillapítás a [dB/km] KTV Optika - Szálak

18 Száljellemzők diszperzió – kromatikus diszperzió D (ps/nm) 1 1 10 3 2
l(nm) 2 1200 1400 1600 3 -10 KTV Optika - Szálak

19 Száljellemzők Diszperzió: módus diszperziót
anyag és geometria következtében fellépő diszperziót, hullámvezető diszperziót a polarizációs módus diszperzióját. A diszperzió megengedett értékét általában a bitidő 10%-ában határozzák meg. kromatikus diszperzió KTV Optika - Szálak

20 Száljellemzők diszperzió - módusdiszperzió KTV Optika - Szálak

21 Optikai szál gyártása A gyártás fázisai: - előforma készítése
szál szerkezetének előállítása - külső kémiai gőzlecsapatás - belső kémiai gőzlecsapatás - növesztéses eljárás - szálhúzás - szál átmérő - primer védelem (esetleg festés) - kábelgyártás - több szál összefogása - különböző védelmek kialakítása Az optikai szálak gyártása három fázisból áll: előforma készítése, szálhúzás és a kábelgyártás. Az optikai szálak szerkezetét az arányok megtartásával előformaként előállítják, melyből a későbbiek folyamán a szálak húzása történik. A különböző szálszerkezetek különböző előforma készítési módszereket követelnek. Az első generációs szálaknál, ahol a mag átmérőjéhez képest kicsi a héj vastagsága, egy központi magra történik a héj növesztése (külső kémiai gőzlecsapatás). A monomódusú szálaknál a nagyon kis magátmérő miatt belső gőzlecsapatást alkalmaznak. Például egy kb 125 mm átmérőjű (10 mm maggal) és 600 mm hosszú preformból több mint 2 km szál húzható. A tengeralatti kábeleknél követelmény a nagy hosszak egyvégtéből való legyártása (100 km). Ehhez már túl nagy preformra lenne szükség, ezért inkább a húzás közben folyamatosan növesztik a húzandó előformát. A szálhúzásnál a pontos átmérőméret beállítása szükséges, hiszen ettől nagymértékben függ az átvitel minősége. A szálakat a mechanikai és a kémiai védelem szempontjából ellátják primer védelemmel. A harmadik fázis maga a kábelgyártás. Itt a kábelszerkezet kialakítása a cél. Ebben a fázisban “dől el” hány szálas, milyen típusú kábelről lesz szó KTV Optika - Szálak

22 Preform készítése Belső kémiai gőzlecsapatás: - tisztítás
SiCl4 O2 GeCl4 BBr3 1300 OC Belső kémiai gőzlecsapatás: - tisztítás - hordozócső készítés - mag növesztése (lecsapatása) - zsugorítás Az előforma előállítása a kvarcüveg tísztításával kezdődik. Az üveg nagyon jól tisztítható a hőmérsékletének megfelelő beállításával, “szúrólánggal” végigpásztázva a szennyeződéseket az olvadt rész maga előtt tolva az anyag egy kis területére koncentrálja (ezt eltávolítják). A nagytisztaságú üvegből először egy hordozócsövet húznak, melynek belső falára fogják lecsapatni a nagyobb törésmutatójú kvarcüveget. A lecsapatásnál a hordozócsövön keresztül különböző anyagokat áramoltatnak át: a kvarcüveg alapanyagát, a nagyobb törésmutatót okozó fémvegyületet, katalizátor anyagokat valamint oxigént az oxidációs folyamat lezajlásához. A hordozócső állandó forgatása közben adott hőfokkal végigpásztázva a cső belső felületén kiválik a kívánt nagytisztaságú üveg. Minél többször végezve oda-vissza a folyamatot, annál vastagabb réteget lehet lecsapatni az üvegfalra. Ha menet közben fokozatosan növeljük a fémionok koncentrációját, akkor egyre nagyobb lesz a kivált anyag törésmutatója. Ezzel a módszerrel lehet gradiens indexű (vgy másmilyen törésmutató eloszlású) preformot előállítani. Amikor a hordozócső és a lecsapatott réteg vastagsága megfelelő, akkor 2000°C -on összeroppantják, hogy tömör a szálhoz hasonló szerkezetű preformot kapjanak. KTV Optika - Szálak

23 Szálhúzás Preform Grafit kemence Primer védelem Hűtőfolyadék
Vezérlő egység Hűtőfolyadék Száldetektor Az előállított preformból történik a szálhúzás. A preformot egy “toronyba” feltéve, a végét egy grafitkemencével hevítve elkezd a szál elcsöppenni. A levegőn megdermedve a súlyánál fogva elkezd nyúlni vékony szálat húzva maga után. A végét megfogva (feszítődob segítségével) elkezdik húzni egy adott erővel a szálat. Első lépésként egy szálátmérő detektorral vizsgálják a kívánt átmérőt, melyet a feszítődob húzóerejének szabályozásával lehet szabályozni és a kívánt értékre beállítani. Ezután a primer védelmet növesztik rá a szálra és hűtés után ennek az átmérőjét kell még beállítani. Ezt megvizsgálva egy átmérő detektorral a központi vezérlő egység a kiömlő nyílás szabályozásával állítja be a kívánt értéket. A primer védelemmel ellátott kész szálakat kis dobokra tekercselik fel. A szálakat kívánság szerint különböző színűekre festhetik még, hogy az azonos pászmában lévőeket egymástól meg lehessen különböztetni. Csévélő dob Feszítő dob KTV Optika - Szálak

24 Kábelgyártás Dobok a szálakkal SZ sodrat Vazelin Pászma növesztése
A kábelgyártás feladata, hogy a szálakat a kívánt mennyiségben öszzefogja, valamint a megfelelő védelemmel lássa el a behúzáshoz és a környezeti hatásokkal szemben. Több (optikai szálat tartalmazó) dobot elhelyezve egyszerre több szálat lehet összefogni. Az első lépés az SZ sodrat készítése. (részletesen a kövezkező ábra tárgyalja) Az összesodrott szálakat egy védőcsőben helyezik el, ezt nevezik pászmának. A pászmák átmérőjének beszabályozása hasonlóan történik mint a primer védelemé, a kiömlő nyílás átmérőinek szabályozásával. A pászmák elkészítése után azokat tovább összefogva, újra SZ sodratot alkalmazva lehet kialakítani a kábellelket. Ezt el kell látni a különböző erősítő elemekkel, mint például központi elemmel és kevlárral a húzóerő felvételéhez, esetleg páncéllal a keresztirányú mechanikus hatások ellen. Legvégül egy PE (polietilén) köpennyel az egészet beborítják a környezeti hatások ellen. Pászma növesztése Vezérlő egység Pászma átmérő detektor KTV Optika - Szálak

25 S Z SZ sodrat irány (jobb majd bal sodrat) 70 cm-enként
A kábelgyártásnál az SZ sodratot laza szerkezetű kábeleknél alkalmazzák. Feladata, hogy a szálakat illetve pászmákat a hosszirányú igénybevétel alól mentesítse. Az SZ sodrat elnevezés a két betű fordított irányú rajzjeléből adódik. A szálaknál ugyanez a helyzet, hol “S” irányba, hol pedig “Z” irányba felváltva sodorják. Ez a jobb majd balsodrat teszi lehetővé, hogy a kábelek hajlításánál és hosszirányú nyújtásánál (pl. behúzásnál) a szál mint egy rugó kitekeredjen. Ezáltal nem a szálak veszik fel a húzóerőt, így nem törnek el. Ez azt is eredménezi, hogy a szálak hossza a kábelben valamivel nagyobb a kábelhossznál, ez kb 5%. Ez majd a mérések folyamán okozhat gondot, ezzel számolni kell. Nem csak a szálakat, hanem a szálakat védő pászmákat is SZ sodrattal látják el. - csak laza szerkezetűnél - nem csak szálaknál, hanem pászmáknál is KTV Optika - Szálak

26 Pászma kialakítása 1. Laza szerkezetű, vazelin töltés SZ sodrat festés
mm Védőcső (pászma) Optikai szál (primer védelemmel) Vazelin A pászmák (védőcsövek) védik a szálakat. Átmérőjük jóval nagyobb, így méret szempontjából akár több száz szál is elférne benne. Laza szerkezetnél maximum 12 szálat helyeznek el, egyes kábeleknél előfordul az egy szálas kivitel is. A védőcsőbe vazelint töltenek, ez merevíti a pászmát valamelyest, de elsődleges célja, hogy kábelhiba esetén a nedvesség ne terjedjen tovább a szálak mentén. Sokszor alkalmaznak kitöltésre vazelin helyett egy spirál hornyos szálvezető rudat, amelynél a hornyokban helyezkednek el az optikai szálak. A szoros felépítésű kábeleknél a szekunder védelmet a primer védelemre közvetlenül viszik fe. Ilyenkor egy összefüggő egységet alkotnak, amely annyit jelent, hogy ugyanolyan erőbehatás éri a szálat, mint a pászmát. A másodlagos védelem lehet egy vagy kétrétegű. A pászmákat szintén színezik, hogy kábelszerelésnél könnyebben megkülönböztethetőklegyenek. 2. Szoros felépítésű kábelek KTV Optika - Szálak

27 Optikai kábelek fajtái
Kültéri: Légkábelek Nem önhordó Önhordó Földalatti kábelek Behúzó Páncélos Víz alatti kábelek Folyami Tenger alatti Az optikai kábelek két nagy csoportra oszthatók: beltéri és kültéri kábelekre. A kültéri kábelek feladata a nagytávolságú átvitel speciális körülmények között. Attól függően, hogy milyen környezeti hatásoknak tesszük ki a kábeleket, különböző szerkezeti felépítésük van. Megkülönböztetünk légkábeleket, földkábeleket és víz alatti kábeleket. A légkábelek, az oszlopsorra feltett kábelek, ki vannak téve a hőmérsékleti változásoknak, ettől kell megóvni őket. A légkábeleknél gondoskodni kell a feszítő huzalról, amely tartja a kábelt. Amennyiben ez egybe van építve a kábelszerkezettel, akkor önhordó légkábelről beszélünk. Nem önhordó esetben ezt vagy külön ki kell építeni, vagy már egy korábban kiépítettet kell erre a célra felhasználni. A földalatti kábelek nagy előnye, hogy nincsenek a környezeti hatásoknak kitéve, ezért élettartamuk is hosszabb. Két alaptípusuk létezik az alépítményben elhelyezett - ezek rendszerint behúzó kábelek, - és a közvetlenül a földbe helyezhető. Ez utóbbit egy plusz védelemmel el kell látni a keresztirányú mechanikai behatások ellen, ezek a páncélos kábelek. Nálunk használatosak még a beltéri kábelek, a sok eret tartalmazó switch kábelek a beltéri elosztóhálózat létrehozására, a patch kábelek a rendezők éa a berendezések között, valamint a mérésekhez, és a pigtail-ek az egyik felén csatlakozóval szerelt egyeres, szekunder védelemmel ellátott kábelek. Ezek a kábelvégekhez hegeszthetők. KTV Optika - Szálak

28 Optikai kábelek fajtái
Beltéri: Switch kábelek Patch kábelek Pigtail kábelek Az optikai kábelek két nagy csoportra oszthatók: beltéri és kültéri kábelekre. A kültéri kábelek feladata a nagytávolságú átvitel speciális körülmények között. Attól függően, hogy milyen környezeti hatásoknak tesszük ki a kábeleket, különböző szerkezeti felépítésük van. Megkülönböztetünk légkábeleket, földkábeleket és víz alatti kábeleket. A légkábelek, az oszlopsorra feltett kábelek, ki vannak téve a hőmérsékleti változásoknak, ettől kell megóvni őket. A légkábeleknél gondoskodni kell a feszítő huzalról, amely tartja a kábelt. Amennyiben ez egybe van építve a kábelszerkezettel, akkor önhordó légkábelről beszélünk. Nem önhordó esetben ezt vagy külön ki kell építeni, vagy már egy korábban kiépítettet kell erre a célra felhasználni. A földalatti kábelek nagy előnye, hogy nincsenek a környezeti hatásoknak kitéve, ezért élettartamuk is hosszabb. Két alaptípusuk létezik az alépítményben elhelyezett - ezek rendszerint behúzó kábelek, - és a közvetlenül a földbe helyezhető. Ez utóbbit egy plusz védelemmel el kell látni a keresztirányú mechanikai behatások ellen, ezek a páncélos kábelek. Nálunk használatosak még a beltéri kábelek, a sok eret tartalmazó switch kábelek a beltéri elosztóhálózat létrehozására, a patch kábelek a rendezők éa a berendezések között, valamint a mérésekhez, és a pigtail-ek az egyik felén csatlakozóval szerelt egyeres, szekunder védelemmel ellátott kábelek. Ezek a kábelvégekhez hegeszthetők. KTV Optika - Szálak

29 Behúzó kábel tehermentesítő szál másodlagos védelem vazelin töltéssel
műgyantás kevlár fekete köpeny Lássunk példát különböző típusú kábelszerkezetekre. Az ábrán egy 5x6-os behúzókábel látható. A központi elem egy üvegszál erősítésű rúd (vastag szál), mely a húzóerő egy részét veszi fel. Körülötte helyezkednek el a pászmák az optikai szálakkal. Egy pászma 10 optikai szálat tartalmazhat (max.12). Mivel öt pászma van ebben a kábelszerkezetben, így 50 szálas kábel készíthető. Amennyiben kisebb szálszámmal szeretnénk kialakítani a kábelt, erre két módszer is létezik. Az egyik, hogy arányosan csökkentjük a pászmákban lévő szálak számát. A másik, hogy egy-egy pászma helyére egy tömör vakpászmát helyezünk el, mel nem tartalmaz szálat. A pászmákat körbeveszi a kevlár, egy üvegszálszerűen elkészített műanyag, melynek húzószilárdsága az acéléval vetekszik. Feladata a húzószilárdság erősítése. Legvégén egy külső polietilén köpeny található, mely a környezeti hatásokkal szemben nyújt védelmet. A kábeleknél nem törvényszerű, hogy egy réteg (egy sor) pászma található, több száz szálas kábelek alakíthatók ki több sor pászma használatával. KTV Optika - Szálak

30 Spirál, hornyos szálvezetős optikai kábel
tárcsás rögzítő és tehermentesítő vájat az elsődleges védelemmel ellátott szálak részére A kábeleknél a pászmákat nem minden esetben töltik ki vazelinnel, a védelmet másként is meg lehet valósítani. Erre egy példa a hornyos műanyag szálvezető használata. Az ábrán egy ilyen 10 szálas kábel látható. Ez bár egy beltéri switch kábel, de felépítésben hasonlóan kialakíthatók a már megismert behúzó kábelek is. Ez utóbbi esetben ezt a hornyos szálvezetőt veszi körül a pászma, melyből többet elhelyezve kapjuk a különböző szálstruktúrákat. Előnye, hogy többsoros kábelek készíthetőek belőle, mivel oldalirányban ez a szálvezető nagyobb terhelést bír el, mint a vazelines kábel. A szálvezetőben lévő hornyok spirál alakban futnak végig, és mindegyik horonyban maximum két optikai szál helyezhető el. KTV Optika - Szálak

31 Páncélos kábel Az ábrán egy 4x10-es páncélos kábel látható.
Megjegyzés: végig kell szaladni a felépítésén! Mivel ezek a kábelek közvetlenül a földbe lesznek eltemetve, ezért egyéb keresztirányú behatások ellen is védeni kell a kábelt, földmozgásokból származó nyírófeszültség ellen, rágcsálók ellen stb. Egy acéllemez található a belső PE köpeny körül, melynek vastagsága kb. 0.5 mm. Szigetelőanyagként egy külső PE köpeny veszi még körül. Ezeket a kábeleket fektetés során földelni kell! Előne, hogy nem kell alépítményt hozzá kiépíteni. Szántóföldeken keresztül nagyon egyszerű a kiépítése. Hátránya, nehezebben javítható és nem nyílt terepen nem használható. KTV Optika - Szálak

32 Önhordó légkábel Acélsodrony Polietilén köpeny Központi elem
Optikai szálak Pászma . . A légkábeleknél a kábelt nem önhordó esetben a már meglévő kábelekre építik ki, vagy egy feszítő sodronyhoz különféle elemekkel csatlakoztatják. A legegyszerűbb szerelési módja az önhordó légkábeleknek van, melyeknél a kábelbe beépítik a függesztő elemet is . Ilyen látható az ábrán, egy 2x10 szálas önhordó légkábel. Abban különbözik az eddig ismertetett kábelektől, hogy a külső PE köpeny nem csak a kábellélek körül helyezkedik el, hanem magába foglalja a feszítő acélsodronyt is. A légkábelek élettartama 15 év - a földalatti 50 évvel szemben -, mivel a külső környezeti hatásoknak ki van téve. Előnye ezzel szemben, hogy sokkal gyorsabban kiépíthető és független a talajviszonyoktól. Kevlar Vakpászma KTV Optika - Szálak

33 Nagyfeszültségű légkábel
nullvezeték acélsodrony pászma optikai szálak Az önhordó légkábeleknek egy speciális fajtája a nagyfeszültségű oszlophálózatra kiépíthető fényvezető kábel. Ezt a nullvezeték közepén helyezik el, hiszen a feszültség a kábel szélén terjed. Csak egy pászma található benne (max. 12 szállal). Előnye, hogy már meglévő nyomvonalon (oszlopsoron) kiépítése nem igényel külön feszítőszálak kiépítését, csak a kötéslezáró dobozoknál kell többlet szerelést végezni. KTV Optika - Szálak

34 Optikai szalagkábelek
szálas kivitel speciális szerszámokkal tisztítható és hegeszthető szekunder védelem A beltéri kábelek közül a switchkábelek a többszálas kivitelű elosztóhálózatok kábele. Egy példát márláthattunk a kialakítására, miszerint egy pászma egy kis plusz védelemmel kiegészítve. Ezekez a kábeleket gégecsőbe kötelező behúzni és úgy vezetni. Egy újfajta kialakítás ebben a témakörben a szalagkábelek csoportja. Előnye, hogy a csupaszítás és a szálhegesztés egyszerre történik, gyors hálózatkialakítást tesz lehetővé. Az sem elhanyagolható, hogy megkönnyíti a szálak azonosítását ez a struktúra. Hátránya, hogy speciális eszközök és berendezések kellenek hozzá, ami plusz költséget jelent. A beltéri kábelek csoportját képezik a patchkábelek és pigtail-ek. Ezek egyszálas kivitelben készülnek, előszerelve méterre kaphatók. Így a csatlakozószerelési technológiát nem kell hozzá alkalmazni. A pigtail-ek szabad végét hozzá kell hegeszteni a kábelek végeihez. primer védelemmel ellátott optikai szál KTV Optika - Szálak