Anvendelser av optiske fibre i dagliglivet

Optisk fiber er den sylinderformede-bølgelederen som brukes i ulike applikasjoner som kommunikasjon, underholdning, konstruksjon, dekorasjon, medisin, helsevesen, forskning, utvikling osv.

Materialene som vanligvis brukes til å konstruere optiske fibre inkluderer silika, glass og plast. Optiske fibre er litt tykkere i størrelse og noe tykkere enn diameteren på menneskehår.

Det kan grovt kategoriseres i tre grunnleggende typer basert på typen materiale som brukes, brytningsindeksen til kjernen og kledningen, og modusen for forplantning av lys. Noen av de vanligste typene optiske fibre inkluderer trinn-indeksoptisk fiber, gradert-indeksoptisk fiber, optisk plastfiber, glassoptisk fiber, optisk silisiumfiber, enkel-optisk fiber og multimodusoptisk fiber.

Optiske fibre er fordelaktige siden de er fleksible, lette, slanke og ikke-brennbare. I tillegg, i det virkelige liv, er det visse begrensninger ved bruk av optiske fibre til forskjellige applikasjoner fordi optiske fibre ikke er like sterke som tradisjonelle ledninger, er svært utsatt for bulker og kan lett knekke hvis de bøyes for mye. I tillegg er produksjons- og installasjonskostnadene for fiberoptiske kabler mye høyere enn kobber- eller aluminiumskabler. Glassfiberoptiske kabler er svært skjøre. De krever et høyt nivå av vedlikehold og pleie.

Ulike bruksområder i hverdagen er avhengige av optiske fibre for sin grunnleggende drift.

1. Kommunikasjonssystemer

Det fiberoptiske kommunikasjonssystemet innebærer overføring av informasjon fra kilden til destinasjonen i form av pulser av infrarøde lyssignaler.

Denne kommunikasjonsmetoden er egnet for kommunikasjon på lang-- og kortdistanse-, og lar brukere utveksle forskjellige signaler, inkludert tale-, video-, data- og telemetrisignaler. Elementer i et fiberoptisk kommunikasjonssystem inkluderer senderkretser, lyskilder, fotodetektorer og mottakerkretser.

Lys-emitterende dioder eller LASER-lys er foretrukne kilder for overføring av signaler i optisk fiberkommunikasjon. I motsetning til dette er PN-forbindelsesdioder og skreddioder de foretrukne fotodetektorene for mottaks- og deteksjonsformål.

Det optiske fiberkommunikasjonssystemet foretrekkes generelt fremfor andre kommunikasjonsmåter, da det viser seg å være pålitelig og gir minimal mulighet for at inngangssignalet blir påvirket av elektromagnetisk interferens. Dessuten har det optiske fiber-baserte kommunikasjonssystemet en betydelig stor båndbredde, færre sjanser for signalforringelse, gir høy datasikkerhet, er relativt kostnadseffektivt-og bruker mindre strøm.

2. Medisinsk utstyr

Optiske fibre er mye brukt i diverse medisinsk utstyr og forskningslaboratoriemaskiner. For eksempel er endoskopet, otoskopet, oftalmoskopet, etc. noen diagnostiske medisinske dingser som er avhengige av optiske fibre for deres generelle drift.

Optiske fibre er vanligvis foretrukket for medisinsk diagnostikk og behandlingsapplikasjoner fordi de gir ingen eller minimale bivirkninger og skadelige konsekvenser, er fleksible, har et betydelig mindre overflateareal og ikke avgir giftig stråling. Annet enn diagnostiske og behandlingsapplikasjoner, kan optiske fibre også brukes til forskningsapplikasjoner innen mikrobiologi og biomedisinsk sektor.

3. Internett

Internett er et av de fremtredende eksemplene på virkelige-applikasjoner som bruker optiske fibre. Optiske fibre kan overføre store mengder data fra ett sted til et annet på relativt kortere tid.

Den høye dataoverføringshastigheten, fleksibiliteten, lette naturen og evnen til enkelt å frakte bulkdata gjør optiske fibre egnet for internettkabler i stedet for tradisjonelle kobberledninger.

4. Bilindustrien

Bilindustrien bruker optiske fibre for å lyse opp interiøret i kjøretøy. Dette er fordi optiske fibre ikke bruker mye plass, utstråler sterkt lys, kan utplasseres fleksibelt i bilens mekaniske struktur, er økonomiske, bruker ikke mye strøm, har minimale sjanser for signalforringelse og lekkasje, har betydelig lengre levetid og krever ikke hyppig vedlikehold.

Foruten innvendige belysningsapplikasjoner, kan bilindustrien også bruke optiske fibre i de utvendige lampene til et kjøretøy. Også optiske fibre kan brukes i et system for kommunikasjonsformål. For eksempel, i tilfelle en ulykke, kan nettverket av optiske fibre brukes til å overføre signalet generert av kollisjonsdetektoren eller sensoren til kjøretøyets interne kretser og hjelper raskt å aktivere traction control og airbag-systemet.

Å bruke optiske fibre for kommunikasjon mellom ulike deler av et kjøretøy er fordelaktig ettersom det optiske signalet beveger seg med lysets hastighet, og dermed forbedrer responstiden til kontrollsystemene.

5. Telefon

Den lokale telefonforbindelsen i bygningen, byen eller landet og den globale telefonforbindelsen mellom brukere i forskjellige land er vanligvis avhengige av det primære arbeidsprinsippet til optiske fibre.

De optiske fiberkablene er bundet sammen for mobilkommunikasjon og lagt under bakken eller under havoverflaten. Dette øker sikkerheten til signalet, ettersom de flytende dataene er mindre utsatt for elektromagnetisk interferens introdusert av andre elektromagnetiske bølger i miljøet.

Den optiske fiber-baserte telefonforbindelsen gjør det mulig for brukere å koble seg til i løpet av en brøkdel av et sekund ettersom det optiske signalet flyter med lysets hastighet. Dette kommunikasjonssystemet eliminerer også problemer med lead og lag, slik at begge parter kan ha en klar samtale med liten eller ingen forvrengning.

Ulempen med å bruke optiske fibre for telefonisk kommunikasjon er at kablene er utsatt for mikrobøyninger på grunn av deformitetene som finnes under bakken og kan hemme kvaliteten eller innholdet i signalet.

6. Inspeksjonsenheter

Fiberoptikk er til stor nytte for inspeksjons- og vedlikeholdsingeniører. Det er fordi fiberoptiske kabler er fleksible og kan brukes til å inspisere vanskelig-å-plasser. Utformingen av inspeksjonsutstyret har en tendens til å variere avhengig av hvilken type område det er implementert i. For eksempel bruker en av de mest populære fiber-optiske-inspeksjonsenhetene et lite kamera montert på et langt, fleksibelt fiber-optisk rør laget av silika, plast eller glass.

En rekke kameraer og rør er plassert innenfor området for å starte inspeksjonsprosessen. Videokameraer har en tendens til å fange opp visuell informasjon og sende den videre til fiberoptiske kabler. Teknikeren eller ingeniøren innhenter deretter informasjonen på skjermenheten.

Fordelene med å bruke fiberoptikk for inspeksjon inkluderer større fleksibilitet, bedre synsfelt, minimalt signaltap eller skade, raskere informasjonsoverføring og mer.

7. Militære applikasjoner

Data som overføres ved hjelp av fiberoptikk er svært sikre, og kun autentiserte brukere har tilgang til dem. Siden hovedfokuset for militære applikasjoner er datasikkerhet og personvern, kan denne unike egenskapen til optisk fiber utnyttes i mange militære applikasjoner.

Alle de tre militære applikasjonene, nemlig hæren, marinen og romfart, bruker optiske fibre for å etablere en delt kanal mellom stasjonene for å utveksle informasjon og analysere data. Noen fremtredende bruksområder for optisk fiber i militæret inkluderer flyelektronikk og oppdragskontrollsystemer, høyhastighets{1}}oppdragsdatautveksling, flyplanlegging, sensordatafusjon, kontroll av driften av våpensystemer osv.

8. Plassapplikasjoner

Noen romapplikasjoner, for eksempel satellittkommunikasjon, fjernmåling, høy-lasersystemer, multispektral og hyperspektral avbildning, optisk datakommunikasjon, lidar, atmosfærisk overvåking og analyse, osv., er avhengige av optiske fibre for driften.

Dette er fordi optisk fiber minimerer risikoen for interferens, tillater maksimal båndbredde og gjør systemet kostnadseffektivt, fleksibelt, enkelt og lett.

9. Kabel-TV

Kabel-TV bruker et nettverk av fiberoptiske kabler for å bære et kabel-TV-signal fra en kilde til flere destinasjoner. Den høye båndbredden og overføringshastigheten til fiberoptiske kabler brukes ofte i kabel-TV-applikasjoner.

Videre er det fordelaktig å bruke optiske fibre i stedet for tradisjonelle kobbertråder fordi de er relativt billigere å produsere, distribuere og vedlikeholde.

FAQ

1. Hva er de vanligste bruksområdene for optisk fiber?
Kommunikasjon, internett, medisin, bil, telefon, inspeksjonsutstyr, militær, romfart og kabel-TV.

2. Hvorfor er optisk fiber bedre enn kobberkabler for kommunikasjon?
Den tilbyr høyere båndbredde, raskere hastighet, lavere signaltap og immunitet mot elektromagnetisk interferens.

3. Hvordan brukes optisk fiber i det medisinske feltet?
I endoskoper, otoskoper og kirurgiske lasere for diagnostikk og behandlinger på grunn av fleksibilitet og sikkerhet.

4. Hvilken rolle spiller fiberoptisk teknologi i bilindustrien?
Brukes til belysning, infotainmentsystemer, kollisjonssensorer og rask signaloverføring mellom kjøretøysystemer.

5. Hvordan brukes optisk fiber i militære systemer?
For sikker kommunikasjon, avionikk, oppdragskontroll, sensorfusjon og våpensystemoperasjoner.

6. Hvorfor er fiberoptisk kabel viktig for internettforbindelse?
Den overfører store datamengder raskt, med lav ventetid og minimal signalforringelse.

7. Hvilke fordeler gir fiberoptikk til romapplikasjoner?
Lettvekt, høy-båndbredde og-interferensfri ytelse for satellitter, sensor- og lasersystemer.

8. Er optisk fiber kostnadseffektivt- sammenlignet med tradisjonelle kabler?
Selv om installasjonskostnadene er høyere, reduserer langsiktige fordeler som holdbarhet, båndbredde og effektivitet de totale kostnadene.