ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ:ΝΙΚΟΛΑΣ ΚΙΜΠΙΖΗΣ ΝΙΚΟΛΑΣ ΠΑΞΙΝΟΣ

Transcript

1 ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ:ΝΙΚΟΛΑΣ ΚΙΜΠΙΖΗΣ ΝΙΚΟΛΑΣ ΠΑΞΙΝΟΣ

2 ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΟΙ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ Τι είναι οι οπτικές ίνες λοιπόν; Οι οπτικές ίνες, είναι πολύ λεπτά νήματα από πλαστικό ή γυαλί, όπου από μέσα τους, μεταδίδονται ψηφιακά δεδομένα, υπό μορφή φωτός. Συνήθως τις συναντάμε συγκεντρωμένες σε δέσμες, που σχηματίζουν τα λεγόμενα οπτικά καλώδια. Ένα καλώδιο οπτικών ινών, περιέχει μέσα του 10άδες ή και 100άδες πολύ λεπτές τέτοιες οπτικές ίνες, σε διάμετρο, μικρότερη και από μία τρίχα! Οι ταχύτητες μετάδοσης των δεδομένων μέσω των οπτικών ινών, αφού τα δεδομένα ταξιδεύουν υπό μορφή φωτός, είναι τεράστια(όσο περίπου η ταχύτητα του φωτός).

3 ΔΟΜΗ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ Κάθε οπτική ίνα αποτελείται από εξής τρία μέρη: Την κεντρική γυάλινη κυλινδρική ίνα, που ονομάζεται πυρήνας και είναι το τμήμα στο οποίο διαδίδεται το φως. Την επικάλυψη (απλή ή πολλαπλή), που είναι ένας ομόκεντρος με τον πυρήνα κύλινδρος. Έχει μικρότερο δείκτη διάθλασης από τον πυρήνα λόγω της διαφορετικότητας του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένο, ώστε να κρατάει τα κύματα φωτός, με ολικές ανακλάσεις, μέσα στον πυρήνα και να συνεχίζουν το ταξίδι τους μέσω αυτού. Η επικάλυψη αυτή ονομάζεται μανδύας. Το περίβλημα, που είναι ένα αδιαφανές πλαστικό. Στις οπτικές ίνες που απαρτίζουν ένα οπτικό καλώδιο, ουσιαστικά υπάρχει και ένα τέταρτο, εξωτερικό, στρώμα που είναι το έγχρωμο μελάνι που εφαρμόζεται για την αναγνώριση των ινών.

4 ΔΟΜΗ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ

5 ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ ΟΙ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ Στο ένα άκρο της οπτικής ίνας, υπάρχει ο πομπός και στο άλλο, ο δέκτης. Ο πομπός, μετατρέπει τα ψηφιακά δεδομένα ενός υπολογιστή, σε ψηφιακά κύματα φωτός. Ο δέκτης, αποκωδικοποιεί τα ψηφιακά κύματα φωτός, σε ψηφιακά δεδομένα. Τα ψηφιακά κύματα φωτός, ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός μέσα από την οπτική ίνα, με διαδοχικές ανακλάσεις στα τοιχώματα της οπτικής ίνας. Οι ανακλάσεις αυτές, γίνονται στα τοιχώματα, σε γωνία μικρότερη των 42 μοιρών, με αποτέλεσμα να λειτουργούν τα τοιχώματα σαν καθρέφτες. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται ολική ανάκλαση και είναι η αιτία που τα κύματα φωτός μένουνε μέσα στην οπτική ίνα, συνεχίζοντας το ταξίδι τους μέχρι το άλλο άκρο, χωρίς να βγαίνουν-χάνονται έξω από την ίνα.

6 ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ ΟΙ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ

7 ΕΙΔΗ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ ΑΠΛΟΥ ΤΥΠΟΥ Στις οπτικές ίνες απλού τύπου(single-mode), τα κύματα φωτός ταξιδεύουν σε ευθεία γραμμή και μπορούμε να στείλουμε δεδομένα σε μεγάλες αποστάσεις. Η μικρή αυτή διάμετρος του πυρήνα επιτρέπει τη διέλευση σε ένα περιορισμένο πλήθος ακτινών, ουσιαστικά μόνο σε ακτίνες που προσπίπτουν κάθετα στην επιφάνεια της διατομής των οπτικών ινών. Οι ίνες αυτές χαρακτηρίζονται συνήθως ως ίνες με βηματική κατανομή. ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ ΠΟΛΑΠΛΟΥ ΤΥΠΟΥ Οι οπτικές ίνες πολλαπλού τύπου ή πολυτροπικές ίνες έχουν διαστάσεις από μm, είναι πιο "χοντρές" από τις απλού τύπου, αλλά μπορούν να στείλουν παράλληλα, σε ξεχωριστό μονοπάτι, πολλά κύματα φωτός. Το κάθε κύμα φωτός, εισέρχεται στην οπτική ίνα υπό ελαφρώς διαφορετική γωνία σε σχέση με τα άλλα, και ακολουθεί το δικό του μονοπάτι μέσα της, μέσω των διαδοχικών ανακλάσεων στο περίβλημα. Αυτό συμβαίνει παράλληλα με πολλά κύματα φωτός (όλα σε διαφορετική γωνία σε σχέση με τα άλλα) κι έτσι μπορούμε να στείλουμε παράλληλα, τεράστιο όγκο δεδομένων.

8 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΕΙΔΩΝ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ Χαρακτηριστικά Πολυτροπικές Μονοτροπικές Διάμετρος πυρήνα μm 2 10 μm Τρόποι Διάδοσης Εκατοντάδες ή χιλιάδες Μικρός αριθμός Κατανομή του δ.δ Βηματική ή βαθμιαία Βηματική Ποιότητα διάδοσης παλμών Χαμηλή (λόγω διασποράς) Υψηλή Δυνατότητα σύζευξης Εύκολη Δύσκολη Κόστος αγοράς Χαμηλό Υψηλό Τεχνικές απαιτήσεις Περιορισμένες Yψηλές

9 ΑΠΛΟΥ ΚΑΙ ΠΟΛΑΠΛΟΥ ΤΥΠΟΥ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ

10 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ ΣΤΗΝ ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ ΜΑΣ ΖΩΗ Οι οπτικές ίνες έχουν πάρα πολλές εφαρμογές στην καθημερινότητά μας. Χρησιμοποιούνται ευρέως για την φωταγώγηση καταστημάτων αλλά και έργων τέχνης, για τον φωτισμό πισίνων, σε συστήματα αρχιτεκτονικού φωτισμού καθώς επίσης και για βιομηχανικό έλεγχο. Μεγάλη εφαρμογή επίσης βρίσκουν και σε συστήματα οικονομικών υπηρεσιών, σε τοπικά και μητροπολιτικά δίκτυα, αλλά κυρίως στην ιατρική και στις τηλεπικοινωνίες.

11 ΙΑΤΡΙΚΗ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΟΟΚΟΙΝΩΝΙΕΣ: ΟΙ ΤΟΜΕΙΣ ΣΤΟΥΣ ΟΠΟΙΟΥΣ ΟΙ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ ΒΡΙΣΚΟΥΝ ΚΥΡΙΩΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗ Ιατρική Εφαρμογές λέιζερ στις εγχειρήσεις, καυτηριασμούς φυσιοθεραπείες κ.ά. Οι οπτικές ίνες δίνουν τη δυνατότητα μεταφοράς της φωτεινής δέσμης λέιζερ από την πηγή μέχρι τη λαβή, που πρέπει να χειρίζεται ο γιατρός δίπλα στον ασθενή. Οι γιατροί μπορούν να δουν την εσωτερική επιφάνεια μέρους του στομάχους ή άλλου οργάνου χρησιμοποιώντας ζεύγος οπτικών ινών. Η μικρή διάσταση του πυρήνα παρέχει τη δυνατότητα μετάδοσης εικόνας ακόμα και χωρίς τη χρήση άλλων οπτικών συστημάτων ( π.χ. φακών ). Τηλεπικοινωνίες Με την βοήθεια μιας ίνας μπορούμε να μεταφέρουμε ταυτόχρονα και χωρίς παρεμβολές χιλιάδες τηλεφωνήματα και δεκάδες εκπομπές τηλεοπτικών καναλιών. Ένα καλώδιο οπτικών ινών μπορεί να αντικαταστήσει χάλκινο καλώδιο δεκαπλάσιας διαμέτρου και τριακονταπλάσιου βάρους. Κατά την διάρκεια μετάδοσης της πληροφορίας δεν υπάρχουν παράσιτα. Είναι δύσκολη η υποκλοπή των δεδομένων (τοποθέτηση κοριών). Δυνατότητα παραγωγής από κάθε χώρα με αποτέλεσμα η απεξάρτηση από τις χώρες που παράγουν χαλκό.

12 ΙΑΤΡΙΚΗ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΟΟΚΟΙΝΩΝΙΕΣ: ΟΙ ΤΟΜΕΙΣ ΣΤΟΥΣ ΟΠΟΙΟΥΣ ΟΙ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ ΒΡΙΣΚΟΥΝ ΚΥΡΙΩΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗ

13 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΗΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ σημαντικές απώλειες σήματος, καθώς και στον τρόπο μετάδοση δεδομένων, δηλαδή με τη χρήση φωτεινής δέσμης, που απαιτεί πολύ μικρότερη κατανάλωση ενέργειας, σε σχέση με το ηλεκτρικό σήμα. Χαμηλό κόστος πρώτης ύλης(γυαλί). Μικρές απαιτήσεις σε ενέργεια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι δεν παρατηρούνται Μπορούν να μεταφέρουν παράλληλα τεράστιο όγκο δεδομένων σε σύγκριση με τα χάλκινα καλώδια. Είναι πολύ πιο λεπτές και ελαφριές από τα χάλκινα καλώδια. Ένα μικρό και ελαφρύ καλώδιο οπτικών ινών, μεταφέρει πολύ περισσότερα δεδομένα από ένα μεγαλύτερο και πιο βαρύ χάλκινο καλώδιο. Έτσι, απαιτείται πολύ λιγότερος χώρος για την υλοποίηση ενός δικτύου οπτικών ινών Η μεταφορά των δεδομένων είναι πολύ γρήγορη. Τα δεδομένα που ταξιδεύουν μέσα σε αυτές είναι λιγότερο ευάλωτα σε παρεμβολές. Σχεδόν καθόλου απώλειες δεδομένων ΜΗΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Είναι πιο ακριβές από τα χάλκινα καλώδια. Επίσης το κόστος των ηλεκτρονικών και οπτικοηλεκτρονικών διατάξεων μπορεί να είναι μεγάλο. Είναι πιο δύσκολη η εγκατάστασή τους. Είναι πολύ εύθραυστες. Δεν είναι αρκετά ευλύγιστες. Θα πρέπει η εγκατάσταση τους να γίνεται με ελαφριά κλίση γιατί διαφορετικά θα υπάρχει απώλεια δεδομένων.

14 ΠΗΓΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ eitourgoun/ DSGL-C107/144/1034,3734/ %CF%84%CE%B9%CE%BA%CE%AE_%CE%AF %CE%BD%CE%B1

15 ΕΥΧΡΙΣΤΟΥΜΕ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ