Füüsika referaat Valguskaabel ja selle ajalugu (0)

KEILA KOOL
VALGUSKAABEL JA SELLE AJALUGU
Referaat
Autor: Mario Kallaste , 11R klass
Juhendaja: Reeno Reeder
Keila 2012
SISUKORD

SISSEJUHATUS

Kuna tänapäeva infoühiskonnas on inimestevaheline suhtlemine äärmiselt oluline, siis selle tulemusena valisin referaadi teemaks valguskaablid. Tutvustan lühidalt, mis on valguskaabel ning milline on tema ajalugu.

VALGUSKAABEL

Tuntuim kaabel tänapäeval on fiiberoptiline kaabel ehk valguskaabel. Mööda seda ei edastata infot mitte elektrisignaalidena, vaid hoopis valgusimpulsina - see võimaldab üle kanda hoopis suuremaid infomahte, kui mistahes elektrisignaalil põhinev kaabel. Valguskiu keskmine läbilaskevõime on ligikaudu tuhat korda suurem kui keskmisel koaksiaalkaablil ja miljon korda suurem kui tavalisel kahejuhtmelisel telefonikaablil. Fiiberoptilise kaablikiu võib teha aga juuspeene ning kaabel tervikuna võib sisaldada kümneid või isegi sadu selliseid kiude .( V. Praust , „Võrgutamine? Arvutite võrgutamine!”, http://katye.planet.ee/netist/vork.ht m)
Valguskaabel(inglise   fiber -optic cable ) on kiudoptiline kaabel, mille sooneks on valgust juhtivad klaas- või plastikkiud. Kaabli kiu võib teha juuspeene ning kaabel tervikuna võib sisaldada kümneid või isegi sadu kiude. Valguskaabli kiud on pikad, inimese juuksekarva läbimõõduga puhta klaasi salgud. Ühes valguskaablis võib olla sadu või tuhandeid kiude. Üks valguskiud koosneb kolmest osast. Esiteks on tuum – õhuke klaas mida läbib valgus. Teiseks on kattematerjal, mis on tehtud dielektrikust materjalist, tavaliselt kaetud akrüülpolümeerivõi polümiidi kihiga. Kattematerjal ümbritseb kaabli tuuma ja peegeldab valgust tuuma tagasi. Kolmandaks osaks on pinnakate , mis on tehtud plastmassist ja kaitseb kiudu vigastuste ja niiskuse eest. Koos moodustavad nad valguskaabli südamiku. Olenevalt kaabli kasutusalast, võib kiudude punti ümbritseda veel mitu välist ümbrist. Mõnikord pannakse kiudude vahele ka valgustneelav tume klaas, mis takistab ühest kiust lekkivat valgust teistesse kiududesse kandumast. See hoiab ära erinevate signaalide segunemise.
Optilisi kiude on kahte tüüpi: üksikmeediumi kiud ja mitmemeediumi kiud. Ühemeediumi kiududel on umbes 9 mikroni läbimõõduga tuumad ja nad edastavad 1300–1550 nanomeetri pikkust infrapuna laserkiirt. Mitmemeediumi kiududel on suuremad tuumad (diameetriga umbes 62,5 mikronit) ja nad edastavad valgusdioodidestinfrapuna valgust pikkusega 850–1300 nanomeetrit. Üksikmeediumi ja mitmemeediumi kiude omavahel ühendada ei saa.
Mõningaid optilisi kiude tehakse ka plastmassist. Sellistel kiududel on suurem tuum (1mm läbimõõduga) ja nad edastavat valgusdioodidest nähtavat punast valgust (lainepikkusega 650 nanomeetrit). Plastikkiust valguskaablil on suurem signaali sumbuvus kui klaaskiust kaablil. Plastikkiuga valguskaabel loodi kasutuseks autotööstuses. Tema põhiliseks eeliseks on soodsam hind ja parem vastupidavus.
Ühe soonega kaabli ülekande kiirus on ligi 50 korda suurem kui mitmekiulisel valguskaablil. Ühe soonega kaabli eelis on, et väikses südamikus ja üheainsas valguskius on kõrvaldatud dispersioon, mis tuleneb valgussignaalide kattumisest ja laseri signaali sumbumisest, see tagab suurima ülekande kiiruse teistest kiudkaablitest. Ühe soonega kaabel on mitmekiulisest kaablist ka kallim.( Valguskaabel, http://et.wikipedia.org/wiki/Valguskaabel )

VALGUSKAABLI AJALUGU

Valguskaablite tööpõhimõte avastati 19-ndal sajandil. Mees nimega John Tyndall tegi 1870-ndal aastal katse, kus ta kasutas kahte anumat. Nimelt lasi ta veel voolata ühest anumast teise. Kuna katse tehti päikeselise ilmaga, siis oli näha, et veejuga täitus valgusega . Valgus levis veejoas siksakiliselt ning valguse levimise suund ühtis vee voolu suunaga.
Mees nimega William Wheeling patendeeris 1880-ndal aatsal valguse edastamise meetodi, mida kutsutakse „valguse torustamiseks“ ( inglise keeles „piping light “ ). Wheeling uskus, et kasutades peeglitega torusid, suudab ta saata valgust ühest toast teise samamoodi, nagu me tänapäeval saadame vett torustikuga üle maja laiali. Kõigest hoolimata, polnud see idee jätkusuutlik. Samal aastal leiutas Alexander Graham Bell optilise hääle edastamise süsteemi, millele ta pani nimeks „photophone“. See seadeldis kasutab valgust, et kanda inimese häält 200 meetri kaugusele.
Valguskaablite tehnoloogia hakkas kiirelt arenema 20-nda sajandi teisel poolel. 1950-ndatel tekitas teadlastele kõige rohkem „peavalu“ see, et kaablites leviv valgus kadus kuskile ära ning selle tulemusena ei olnud võimalik valgust edastada pikkade vahemaade taha. Motiveeritud teadlased leidsid sellele probleemile lahenduse, hakates kasutama nn. klaas-kaableid. Nendes kaablites levis valguskaabli tuumas, mida ümbritses klaasjas kate. ( The Nineteenth Century, http://www.fiber-optics.info/history )

KOKKUVÕTE

Kokkuvõtteks saab öelda, et valguskaabel on üks tähtsamaid 20-nda sajandi leiutisi, ilma milleta poleks tänapäeva ühiskond selline, nagu me teda tunneme . Mandritevaheline ( samuti mandrite sisene ) infovahetus oleks tunduvalt aeglasem või isegi osaliselt piiratud. Selle tulemusena ei oleks saanud ühiskond areneda nii kiiresti nagu ta on seda senimaale teinud.

KASUTATUD MATERJAL

1. Valguskaabel, http://et.wikipedia.org/wiki/Valguskaabel
2. The Nineteenth Century, http://www.fiber-optics.info/history
3. V. Praust , „Võrgutamine? Arvutite võrgutamine!”, http://katye.planet.ee/netist/vork.ht m

LISA

Pilt 1. Valguskaabel
Pilt 2. Valguskaabli ehitus
Pilt 3. John Tyndall Pilt 4. Alex Graham Bell