|
Az '''optikai szál''' egy igen tiszta, néhány tíz (a technológia megjelenése idején még néhány száz) mikrométer átmérőjű [[üvegszál (textilipar)|üvegszálból]] és az ezt körülvevő, kisebb optikai [[törésmutató]]jú héjból álló vezeték. Működési elve a fénysugár teljes visszaverődésén alapul: A fénykábel egyik végén belépő fényimpulzus a vezeték teljes hosszán teljes visszaverődést szenved, így a vezeték hajlítása esetén is – minimális energiaveszteséggel – a szál másik végén fog kilépni.
Ezt a tulajdonságot kihasználva az optikai szálak rendkívül alkalmasak digitális információ-továbbításra. A fényimpulzusoknak köszönhetően hatékonyabbak, mint a hagyományos [[réz]]vezetőjű csavart érpáras [[UTP]]-kábelek. A [[telekommunikáció]]ban jóformán minden hosszútávú gerinchálózat optikai kábeleket használ az adattovábbításra: hatékonysága, valamint nagy távolságokon az egységnyi [[sávszélesség]]re jutó jóval alacsonyabb fajlagos költségei miatt.
== Története ==
=== Egymódusú szálak ===
Az egymódusú szál magátmérője általában 8 és 10 μm között mozog. Néhány speciális célra kifejlesztett optikai szálat nem hengeres üvegmaggal, illetve héjjal terveznek, hanem általában [[ellipszis (görbe)|elliptikus]] vagy téglalap alakú keresztmetszettel. Ezek magukba foglalják a polarizációt támogató szálakat, és a szálakatszálak melyek elnyomják az átlapolódást.
Nagyobb optikai teljesítmény esetében – több mint 1egy [[Watt (mértékegység)|Wwatt]] esetén –, amikor egy szálat ütés ér, vagy másképpen hirtelen megsérül, a szál megéghet. A visszavert fény azonnal elégeti a szálat a sérülésnél, és ez a hiány visszatükröződik, tehát a sérülés elterjed egészen az adóig 1–3 m/s-os sebességgel. A nyitottszál-vezérlő rendszer, ami megvédi a szemet a lézertől a szá ltöréseszáltörése pillanatában, ugyancsak megfékezheti a szál elégését. Olyan esetekben, mint a tengeralatti kábel, ahol nagyobb energienergia szinteket használnak nyitottszányitottszál-vezérlés nélkül, egy szászál égéégés védelmi eszköz az adónál megszakíthatja az áramkört, hogy megóvja a további sérüléstől.
== Fizikai tulajdonságok ==
[[Fájl:Singlemode fibre structure.svg|thumb|right|200px|Egymódusú szál felépítése<br /> 1.- MagCore 8 µm<br />
2.- Héj (köpeny)Cladding 125 µm<br />
3.- Primer burkolatBuffer 250 µm<br />
4.- Szekunder burkolatJacket 400 µm]]
[[Fájl:Optical cable.jpg|thumb|right|200px|Egymódusú szál fotója]]
Az egyszerű felépítésű multimódusú fényvezetőben (mérete pl.: 62,5/125 mikrométer mag/héj) a szál egyik végén bevezetett fény a belső vezető falról teljes visszaverődéssel, több sugárban terjed. Az egymódusú szálban (mérete a fény hullámhossza az üveg tápvonalban pl.: 8,3/125 mikrométer) a fény gyakorlatilag a vezető tengelye mentén halad, ezért a csillapítása kisebb. A kábelben több fényvezető szálat szoktak elhelyezni. Az optikai kábel mechanikailag ellenállóbb, mint a csavart érpáras kábel. Nem zavarérzékeny, és nem sugároz, bár a lehallgatás ellen az optikai kábel sem ad tökéletes védelmet. Monokróm, koherens fényforrásként 850 vagy 1300, illetve 1550 nm hullámhosszúságú [[lézer]]t használnak. A közeli [[infravörös]] tartományba (780-900 nm) esik az egyik, míg a másik az 1200-1600 nm-es hosszúhullámú tartományba tartozik. (Az átvitel fizikai korlátai a csillapítás, a kromatikus és a polarizációs diszperzió és a nemlineáris torzítások). A hosszabb hullámokon kisebb a csillapítás, és az anyagfüggő diszperzió, tehát nagyobb átviteli távolság és sávszélesség érhető el (a legelőnyösebb ebből a szempontból az 1550 nm-es tartomány).<ref>{{Cite web |url=http://diakvallalkozas.ktk.nyme.hu/INFOMAN/comm.html# |title=Gerencsér András: ''Elektronikus kommunikáció'' |accessdate=2006-05-20 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20060519055557/http://diakvallalkozas.ktk.nyme.hu/INFOMAN/comm.html# |archivedate=2006-05-19 }}</ref>
A 100 MbpsMb/s-os egymódusú csatorna 10 km-es adó/vevő távolságot biztosít. Kisebb távolságokra a kereskedelmi forgalomban lévő olcsóbb berendezések sávszélessége 200-500 MHz, az átviteli sebesség 1 km-ig 250-500 MbpsMb/s, a lézeradó teljesítményétől függően. Ma már elterjedten félvezető (LED) lézereket alkalmaznak, azonban nagy teljesítményű gáz, szilárdtest lézerekkel 100 km-es távolságot is áthidaltak már egy adó-vevő párral (erősítés nélkül).
A hullámhosszosztásoshullámhossz-osztásos multiplexálás (WDM) esetén megoldott a 40 GbpsGb/s sebességű átvitel 440 km távolságra. Az optikai távközélési csatorna beruházási költsége jelentősen csökkent az évek során. Bár maga az egymódusú optikai kábel olcsóbb, mint a multimódusú a szükséges csatlakozókkal, adó-vevővel együtt drágább. Az optikai kábelek a 100 MbpsMb/s, vagy nagyobb adatátviteli sebesség igényeket kiszolgáló rendszerekben már ma is gazdaságosak. Az előfizetői hálózatokban az előrejelzések szerint 2005 körül lesznek azonosak a réz és az optikai összeköttetések költségei.{{forr}} Ma már a [[telefonközpont]]ok közötti [[trönk]] összeköttetések, a lokális [[számítógépes hálózat]]ok gerincvonalai főként optikai kábelekkel készülnek.
== Felépítése ==
=== Jeltorzulási problémák ===
A modern optikai szál esetében a maximális távolságot nem a csillapítás határozza meg, hanem a diszperzió, vagy az optikai impulzus szélessége, ahogy végigterjed a szálban. A többmódusú diszperziót a fény különböző utakat bejárt sebessége okozza (nagyobb utat tesz meg; ezek az utak különböző hosszúságúak, ezért más-más időpillanatban érnek a szál végére a fénynyalábok, amik zavart okoznak), ez határozza meg a multimódusú szál teljesítményét.
==== Az impulzusok kiszélesedése ====
| 