Optické sítě
Přenosovým mediem pro optickou síť je optické vlákno. Jeho úkolem je dopravit světelný paprsek od zdroje (zářiče) k cíli (detektoru) s co nejnižší ztrátou. Optická vlákna jsou velmi jemná a choulostivá na mechanické namáhání a ohyby, takže jsou sdružována do kabelů. Je mnoho konstrukcí vzájemně se lišících jak použitým pláštěm, tak počtem vláken a systémem jejich uložení. Některé jsou vhodnější pro vnitřní použití (jsou slabší, ohebnější), jiné pro venkovní použití (zesílená konstrukce, přidání tahových prvků apod.) nebo pro pokládku do země či zatahování do chrániček. Uvnitř kabelu vedou jednotlivá optická vlákna o tloušťce 0,125 mm (125 µm) obalená primární izolací. Vlákno s touto primární ochranou má průměr ¼ mm (250 µm). Obecně se kabely dají rozdělit na dva typy. První jako typ s volnou sekundární ochranou [tzv. Loose Tube] - vlákna jsou volně uložena v trubičce a druhý jako typ s těsnou sekundární ochranou [tzv. Tight Buffer] – na primární ochraně je nanesena sekundární ochrana. Vlákno s touto ochranou má průměr 0,9 mm (900 µm). Dále kabely dělíme na suché a gelové. Gelové kabely jsou všechny typu Loose Tube, kdy je trubička s vlákny naplněna gelem. Tento typ kabelu se většinou používá pro venkovní instalace. Kabel má zvýšenou odolnost proti okolním vlivům prostředí, nedá se však použít pro vertikální instalace. Kabely suché jsou buď stejné konstrukce Loose Tube, nebo Tight Buffer, vlákna se sekundární ochranou 0,9 mm jsou v kabelu uložena volně.
Vlastní vlákno [optical fiber] se skládá z jádra [core], zde se liší MM multi-modová (vícevidová, mnohovidová) [multi-mode] a SM single-modová (jednovidová, monovidová) [mono-mode, single-mode] vlákna a antireflexní vrstvy [cladding]. Zatímco SM vlákno obsahuje jádro o průměru 9 µm, u MM vlákna má jádro průměr 50 nebo 62,5 µm. Antireflexní vrstva doplňuje zbylý prostor do průměru 125 µm. Když je porovnáme, zjistíme, že čím je užšší jádro, tím je silnější antireflexní vrstva [(125-9):2=58 µm, (125-50):2=37,5 µm, (125-62,5):2=31,25 µm ]. Zjednodušeně řečeno to znamená, že čím je slabší jádro a silnější antireflexní vrstva, tím dál to dosvítí. Není to tak docela pravda, protože závisí na způsobu šíření paprsku vláknem, respektive na jeho chování při přechodu mezi jádrem a pláštěm, tzv. indexu lomu [refraction index]. U multimodových vláken rozlišujeme vlákna se stupňovitým indexem lomu [step index] a gradientním indexem lomu [graded index]. U stupňovitého indexu lomu se poprsek odráží od pláště přímo, kdežto u gradientního indexu lomu dochází k jeho ohýbání. Jestliže je průměr jádra 50 nebo 62,5 µm jde o vlákno, které je schopné přenášet více vidů [modes], jejichž počet je závislý na vlnové délce světla. Podle způsobu šíření vidů vláknem rozlišujeme vidy na lineární, sinusiodální a spirální, ale vždy se jedná o kombinaci všech vidů. Jestliže je průměr jádra 9 µm jde o vlákno které přenáší jen jediný vid bez odrazů s mezní vlnovou délkou [Cut-Off wawelenght]. A právě na nich lze dosáhnout nejvyšších přenosových rychlostí. Rychlost přenosu je závislá na šířce pásma přenosového kanálu, respektive na rozsahu frekvencí, které je tento kanál schopen přenést. V dnešní době dokážeme díky vlnovým multiplexům (WDM) dosáhnout při 160ti kanálech po 40Gbps rychlosti 6,4 Tbps. Vysoká přenosová kapacita, takřka nulová možnost rušení (EMI, RMI) ani přeslechů mezi kanály, galvanické oddělení zdroje a cíle a tudíž neexistence elektrických potenciálů stejně jako vysoká bezpečnost provozu zaručují dlouhou morální životnost těchto vedení. Klesající cena optických kabelů i komponent posunuje rozvody z optických vláken z původně dálkových nebo páteřních spojů stále více do „středu dění“ a jejich použití se stává stále častější i pro budování lokálních sítí nově nazývaných FTTD [fiber-to-the-desk] nebo FTTH [fiber-to-the-home]. Optické sítě jsou nejperspektivnějšími a nejrychlejšími komunikačními sítěmi, které jsou nasazovány na všech meziměstských, mezinárodních i transkontinentálních spojích.
Aby bylo možno vlákno zapojit do zařízení je potřeba ho ukončit stejným konektorem. Prakticky se jedná o modul umožňující přesné vymezení a zafixování jádra vlákna proti vysílací či přijímací diodě zařízení.
Konektor lze na vlákno přidělat několika různými způsoby:
1. Svařováním [fusing]
K vláknu se přivaří tzv. pigtail (kousek vlákna s konektorem, který je udělán ve fabrice s minimálním útlumem) – tato technologie garantuje nejnižší útlum a nejstabilnější vlastnosti. Nevýhodou je nutnost ne příliš levného vybavení a k dosažení dobrých výsledků i relativně vysoká zručnost a zkušenost technika.
2.Spojkováním [splicing]
Stejný postup jako u svařování s tím, že vlastní spojení se provede zasunutím obou vláken do spojky [splice] (trubičky s V-drážkou), jejich spojení dotykem a následující fixaci této polohy. Vlastnosti tohoto spoje jsou přímo závislé na zručnosti technika. Tento spoj není díky konstrukci spojek tak stabilní a jeho útlum je obecně vyšší než při sváření.
3. Přímým konektrorováním [hot-melt]
Těchto technologií je více. Prvním typem je systém zavedení vlákna do konektoru a jeho zafixování zalepením buďto tavným lepidlem (potřebujete vypékací pícku na roztavení lepidla v konektoru) nebo epoxydovým lepidlem (potřebujete velkou trpělivost a zručnost a tiše závidíte některým živočichům více končetin) – tato technologie se již naštěstí používá minimálně. Druhým typem je fixace vlákna do konektoru mechanicky [crimping]. Používají se dva druhy. V prvním prochází vlákno ven skrz ferruli konektoru, následně je zafixováno, zalomeno a broušeno. U druhého typu neprochází vlákno skrz, ale zalomené vlákno je zasunuto dovnitř konektoru do komůrky s gelem kde je provedeno spojení a vlákno následně zafixováno. Tento princip je stejný jako u spojkování.
4. Hybridními konektory
Používá se konektor se spojkou spojený v monolit. V tomto hybridním konektoru je již zastrčen kousek vlákna spojující ferruli konektoru se spojkou a spojení vláken je provedeno ve spojce a následně zafixováno. typickým příkladem této technologie je FTM modul od 3M.
5. Nasazovacími konektory
Používají se spíše v laboratořích při testování. Důvodem je možnost mnohonásobněkrát použitelného ukončení vláken. Konektor je vybaven zámečkem (klipem). Stiskem zámečku se otevře otvor do ferrule kam se prostrčí ostripované a zalomené vlákno a zámeček se pustí. Při vytahování vlákna je postup stejný, stiskne se zámeček a vlákno se vytáhne.
Vzhledem k tomu, že optická vlákna nejsou zase tak mladá záležitost (používají se od 70. let minulého století) a na vývoji prvků pro komunikaci po nich se podílela celá řady výrobců hájících především své zájmy, vznikla také celá řada typů konektorů. Některé se ujaly a rozšířily se masověji, některé ne. Některé typy jsou oblíbené v určité zemi a jinde jsou skoro neznámé. Nedá se říci, který konektor je lepší a který je horší, ale je fakt, že u moderních typů konektorů došlo i k zlepšení jejich přenosových vlastností.