Polymer optisk fiber

Polymer sidelysfibre

Polymeroptiske fibre (forkortet POF , engelsk for optisk fiber eller plastoptisk fiber ) er optiske fibre laget av plast som primært brukes til dataoverføring, men brukes også i (indirekte) belysning i form av sidelysfibre .

Spesielt i kortdistanseoverføring er POF et alternativ til den ellers mest brukte fiberoptikken på grunn av sin enkle montering .

klassifisering

Applikasjoner fibertyper
Fibertype Kjerne / skjede operasjonsområde avstand
Monomodus
fiber 		00,9/125 pm
0,10/125 pm 		telekommunikasjon over 10 km
Multi-mode
fiber 		0,50/125 pm
62,5 / 125 um 		lokale nettverk i mellomstore områder,
systemer, bygninger, telekommunikasjon 		opp til 2 km
HCS fiber ,200/230 um lokale nettverk i bygninger og industri opp til 2 km
POF plast ,980/1000 um lokale nettverk i bygninger, industri og kjøretøy opp til 100 m

Det skilles mellom følgende typer fiberoptikk:

  • Kvarts / kvartsfiberkabel (engelsk silika-silika-fiber)
  • PCS-kabler også (HCS, PCF) ( Plastic Cladding Silica Fiber ), dette består av en kombinasjon av kjerneglass ( dopet , udopet glass) og en plastkappe
  • APF-kabel (All Plastic Fiber), den optiske polymerfiber (POF).

Det skilles mellom følgende POF-kabler:

  • "Enkjernet"
    • Trinnindeks (SIF) (SI-POF)
    • Gradientindeks (GI-POF)
    • Flertrinnsindeks (MSI-POF)
  • "Multi-core"

konstruksjon

En vanlig 1 mm polymerfiber består av en kjerne laget av polymetylmetakrylat (PMMA) med en kledning laget av fluorert akrylat eller fluorpolymer , som har lavere brytningsindeks , for å gjøre det mulig å lede lys gjennom effekten av total refleksjon i kjerne.

Fiberen, inkludert kledningen, er beskyttet av en kappe laget av hovedsakelig svart, men ofte farget klorert (flammehemmende) polyetylen eller polyvinylklorid , som vanligvis har en ytre diameter på 2,2 mm.

Den store kjernediameteren tillater enkle pluggforbindelser og kobling og frakobling (lysdioder, fotodioder) uten dyre optiske elementer. Skjøting er ikke vanlig. Driftstemperaturområdet er for eksempel -55 ... + 85 ° C.

Følgende trinnindeksfibre er standardisert i henhold til IEC 60793-2:

1000 ± 60 µm (kategori A4a)
750 ± 45 µm (kategori A4b)
500 ± 30 µm (kategori A4c)

For veldig små bøyningsradier (3 mm) produseres også fiberbunter med en ytre diameter på 1 mm.

Tekniske spesifikasjoner

For eksempel er følgende data gitt for standardproduktet (1 mm PMMA fiber):

På grunn av sistnevnte (forplantning av flere veier) og den relativt høye dempningen, er overføringslengden eller datahastigheten mye kortere enn med single-mode glassfibre.

For å øke båndbredden og "på bekostning" av den numeriske blenderåpningen og flertrinns indeksfibre (er flertrinnsindeks ) og gradert indeks ( gradientindeks ) ble fremstilt. Med sistnevnte kan datahastigheter på opptil 2 GBit / s oppnås over 100 m.

Gradientindeksfibre laget helt av fluorpolymer oppnår 0,01 ... 0,02 dB / m demping i det infrarøde bølgelengdeområdet på 850 ... 1300 nm som er vanlig for glassfibre og datahastigheter på 10 til 40 Gbit / s over 100 m er spesifisert.

Minimum bøyeradius for PMMA-standardfibre er z. B. spesifisert med 25 mm (med 90 ° avbøyning er utgangstapet <1 dB,> 10.000 bøyesykluser). Fibrene er mer elastiske og robuste enn glassfibre eller kobberkabler og blir til og med bearbeidet til kabler som er egnet for slepekjeder .

Fordeler og ulemper

Fordelene med POF - i likhet med glassfiber - er dens lave vekt, høy fleksibilitet og ufølsomhet overfor elektromagnetisk påvirkning ( elektromagnetisk kompatibilitet ). På grunn av tilkoblingsteknologien som er enkel og nesten universelt anvendelig sammenlignet med fiberoptikk, brukes POF spesielt for korte dataoverføringsveier, for eksempel i bygninger og rom, innen enheter, mekaniske systemer eller til og med personbiler ( se også: MESTE buss ). Den tiltenkte bruken kan også være elektrisk potensiell separasjon av høyspenning eller en forstyrrelseskilde.

De viktigste ulempene med POF er deres høye demping (ca. 0,1 dB / m ved en bølgelengde på 650 nm) og den tekniske innsatsen som er involvert i produksjonen av gradientindeksfibre og enkeltmodusfibre . På grunn av den høye dempningen er den maksimale lengden på fiberen uten forsterkning rundt 100 til 120 m. En høy spredning og forplantning av flere veier fører til et produkt med en maksimal båndbreddelengde av en overføringsbane sammenlignet med enmodus glassfibre .

Bruk i dataoverføring

Rotary encoder with fiber optic cable for rotary data transmission - development at the POF of the Technical University of Nuremberg

I praksis oppnås overføringshastigheter på 1 Gbit / s med en kabellengde på 50 m med polymerfibre. I løpet av overføringstester med gradientindeksfibre ble imidlertid 1,25 Gbit / s over 1 km oppnådd i 2002 og 10 Gbit / s over 15 m i 2010. I laboratorieeksperimentet ble robustheten mot bøying ved 40 Gb / s over 50 m plastfiber undersøkt.

Overføringsvinduene til trinnindeksen POF er i det synlige området av det elektromagnetiske spekteret . Lysdioder (LED) med en bølgelengde på 650 nm brukes vanligvis som sendere . Selv om det blågrønne området også er mer gjennomsiktig, har effektive og rimelige sendere ennå ikke vært tilgjengelige, og det er derfor bølgelengdeområdet knapt spiller en rolle i praksis. I tillegg brukes den maksimale spektrale følsomheten til mottakeren til silisium - fotodioder også på den lange bølgelengden av lysspekteret.

Koblingen av lysdioder med standard polymerfibre (POF med 1 mm kjerne og 2,2 mm ytre diameter) kan for eksempel gjøres med en hylse støpt på LED-en sammen med linsen, foran den polerte eller ganske enkelt kuttet fiberenden er fast. I tillegg er det også plug-in-systemer for gjentatt bruk, som for eksempel brukes til digital lydsignaloverføring ( se også: Toslink ). Med tynnere, mindre spredte fibrer med gradientindeks, brukes også laserdioder som sendere.

Det er TOSLINK og spesielle HFBR- og OVK-plugger for POF-kabler, samt SMA-, F-SMA-, EM-RJ- og ST-plugger, samt POF-kontakter, plugless og FO5, FO7-plugger, er også tilgjengelig.

Tidligere produkter

GRINIFIL var det beskyttede merkenavnet til en gruppe optiske fibre som ble kalt optiske fibre av plast i DDR .

litteratur

  • Ernst Ahlers: Nettverk av lys - hjemmenettverk med lysledende plastfibre. I: c't . 3/07.
  • I. Möllers, D. Jäger, R. Gaudino, A. Nocivelli, H. Kragl, O. Ziemann, N. Weber, T. Koonen, C. Lezzi, A. Bluschke, S. Randel: Plastic Optical Fiber Technology for Reliable Hjemmenettverk - Oversikt og resultater fra EU-prosjektet POF-ALL. I: IEEE Communications Magazine. Optical Communications Series, Vol.47, No.8, s. 58-68, august 2009, doi : 10.1109 / MCOM.2009.5181893 .
  • Olaf Ziemann, Jürgen Krauser, Peter E. Zamzow, Werner Daum: POF manual - optiske kortdistanseoverføringssystemer. 2. utgave, Springer-Verlag, 2007, ISBN 978-3-540-49093-7 .
  • Olaf Ziemann, Jürgen Krauser, Peter E. Zamzow, Werner Daum: POF - optiske polymerfibre for datakommunikasjon. Springer, 2001, ISBN 978-3-662-09385-6 .
  • SCJ Lee: Diskret multitone modulering for kort rekkevidde optisk kommunikasjon. Avhandling, Technische Universiteit Eindhoven, 2009, online (PDF; 12,51 MB), ISBN 978-90-386-2115-9 , doi : 10.6100 / IR656509 .

weblenker

Individuelle bevis

  1. ↑ a b c d e f Hva er POF? , Online publikasjon av TH Nürnberg , åpnet 15. april 2021
  2. ↑ a b Edgar Voges, Klaus Petermann: Optisk kommunikasjonsteknologi: Manual for science and industry , Springer-Verlag 2019, 1110 sider, side 297
  3. ↑ a b c https://www.firecomms.com/contentFiles/technicalDocuments/POF%20Datasheet%20Revision%20A.pdf Data fra firecomm, tilgjengelig 15. april 2021
  4. ↑ a b c https://www.leoni-fiber-optics.com/de/produkte-dienstleistungen/ffaser/pof/ Tekniske data fra Leoni, åpnet 5. april 2021
  5. ↑ Graded-Index Polymer Optical Fiber (GI-POF) , online artikkel av Thorlabs, tilgjengelig 15. april 2021
  6. ^ Nåværende toppmoderne komponenter og systemer av plastisk optisk fiber (POF). White Paper of the Plastic Optical Fiber Trade Organization, 2004, s. 4 ( PDF , typisk overføringsspekter).
  7. ↑ H. Yang, SCJ Lee, CM okonkwo, ST Abraha, HPA van den Boom, F. Breyer, S. Randel, AMJ Koonen, E. Tangdiongga: Vanlig høy hastighet kortholds overføring over 1 mm kjernediameter POF anvendelse av DMT modulering . I: Optikkbokstaver . teip 35 , nei 5 , 2010, s. 730-732 , doi : 10.1364 / OL.35.000730 .
  8. ↑ Schöllmann, S.; Rosenkranz, W.; Wree, C.; Joshi, A.: Første eksperimentelle overføring over 50 m GI-POF ved 40 Gb / s for variabel lanseringsforskyvning i prosedyre for den 33. europeiske konferansen og utstillingen for optisk kommunikasjon 09/16/2007 - 09/20/2007 Berlin
  9. ↑ HFBR-kontakt på itwissen.info, åpnet 4. mars 2017.