Kuituoptiikka tai optinen kuitu viittaa väliaineeseen ja tekniikkaan, joka liittyy tiedonsiirtoon valopulsseina lasia tai muovisäikettä tai kuitua pitkin. Kuituoptiikkaa käytetään pitkän matkan ja tehokkaaseen tietoverkkoon.
Kuituoptiikkaa käytetään myös yleisesti telekommunikaatiopalveluissa, kuten Internet, televisio ja puhelimet. Esimerkiksi Verizonin ja Googlen kaltaiset yritykset käyttävät kuituoptiikkaa Verizon FIOS- ja Google Fiber -palveluissaan tarjoten käyttäjille gigabittisiä Internet-nopeuksia.
Kuitukaapeleita käytetään, koska niillä on useita etuja kuparikaapeleihin verrattuna, kuten suurempi kaistanleveys ja lähetysnopeus
Valokuitukaapeli voi sisältää vaihtelevan määrän näitä lasikuituja – muutamasta pariin sataan. Lasikuitusydämen ympärillä on toinen lasikerros, jota kutsutaan verhoksi. Puskuriputkena tunnettu kerros suojaa verhoa, ja vaippakerros toimii lopullisena suojakerroksena yksittäiselle säikeelle.
Kuinka kuituoptiikka toimii
Kuituoptiikka välittää dataa valopartikkeleiden – tai fotonien – muodossa, jotka sykkivät valokaapelin läpi. Lasikuitusydämellä ja verholla on kullakin erilainen taitekerroin, joka taivuttaa tulevaa valoa tietyssä kulmassa. Kun valosignaalit lähetetään valokuitukaapelin kautta, ne heijastuvat ytimestä ja verhosta sarjaan siksak-pomppimisia pitäen kiinni prosessista, jota kutsutaan täydelliseksi sisäiseksi heijastukseksi. Valosignaalit eivät kulje valon nopeudella tiheämmän lasikerroksen takia, sen sijaan kulkevat noin 30% hitaammin kuin valon nopeus. Signaalin uusimiseksi tai lisäämiseksi koko matkansa ajan kuituoptiikan lähetys vaatii joskus toistimia etäisin välein optisen signaalin regeneroimiseksi muuntamalla se sähköiseksi signaaliksi, käsittelemällä kyseinen sähköinen signaali ja lähettämällä optinen signaali uudelleen.
Kuitukaapelit siirtyvät tukemaan jopa 10 Gbps signaaleja. Tyypillisesti, kun kuituoptisen kaapelin kaistanleveys kasvaa, sitä kalliimmaksi se tulee.
Valokaapelityypit
Monimoodikuitu ja yksimoodikuitu ovat kaksi ensisijaista kuitukaapelityyppiä. Yksimoodista kuitua käytetään pidempiin matkoihin lasikuitusydämen pienemmän halkaisijan vuoksi, mikä vähentää vaimennuksen mahdollisuutta – signaalin voimakkuuden vähenemistä. Pienempi aukko eristää valon yhdeksi säteeksi, mikä tarjoaa suoremman reitin ja antaa signaalin kulkea pidemmän matkan. Yksimoodikuidulla on myös huomattavasti suurempi kaistanleveys kuin monimoodikuidulla. Yksimoodikuituihin käytetty valonlähde on tyypillisesti laser . Yksimoodikuitu on yleensä kalliimpaa, koska se vaatii tarkkoja laskelmia laservalon tuottamiseksi pienemmässä aukossa.
Monimoodikuitua käytetään lyhyemmillä etäisyyksillä, koska suurempi ytimen aukko antaa valosignaalien palautua ja heijastua matkan varrella. Suurempi halkaisija mahdollistaa useiden valopulssien lähettämisen kaapelin läpi kerralla, mikä johtaa enemmän tiedonsiirtoon. Tämä tarkoittaa myös sitä, että signaalin häviämiseen, vähentämiseen tai häiriöihin on kuitenkin enemmän mahdollisuuksia. Multimode-kuituoptiikka käyttää tyypillisesti LEDiä valopulssin luomiseen.
Vaikka kuparilankajohdot olivat vuosien ajan perinteinen valinta tietoliikenteessä, verkko- ja kaapeliyhteyksissä, kuituoptiikasta on tullut yleinen vaihtoehto. Suurin osa puhelinyhtiön kaukoliikennelinjoista on nyt valmistettu valokaapeleista. Suuremmalla kaistanleveydellä ja nopeammalla nopeudella optinen kuitu kuljettaa enemmän tietoa kuin perinteinen kuparilanka. Koska lasi ei johda sähköä, kuituoptiikkaan ei kohdistu sähkömagneettisia häiriöitä , ja signaalihäviöt minimoidaan.
Hyödyt ja haitat
Valokuitukaapeleita käytetään pääasiassa kuparikaapeleihin verrattuna. Edut sisältävät:
- Suurempien kaistanleveyksien tukeminen.
- Valo voi kulkea pidemmälle tarvitsematta yhtä paljon signaalin tehostamista.
- Ne ovat vähemmän herkkiä häiriöille, kuten sähkömagneettisille häiriöille.
- Niitä voidaan upottaa vesikuituoptiikkaan, jota käytetään riskialttiimmissa ympäristöissä, kuten merenalaisissa kaapeleissa.
- Kuitukaapelit ovat myös vahvempia, ohuempia ja kevyempiä kuin kuparilankajohdot
- Niitä ei tarvitse ylläpitää tai vaihtaa niin usein.
On kuitenkin tärkeää huomata, että kuituoptiikalla on haittoja, jotka käyttäjien tulisi tietää ennen niiden käsittelyä. Näitä haittoja ovat:
- Kuparilanka on usein halvempaa kuin kuituoptiikka.
- Lasikuitu vaatii myös enemmän suojaa ulkokaapelissa kuin kupari.
- Uuden kaapeloinnin asentaminen on työvoimavaltaista.
- Valokaapelit ovat usein hauraampia. Esimerkiksi kuidut voidaan rikkoa tai signaali voi kadota, jos kaapeli on taivutettu tai kaareva muutaman senttimetrin säteellä.