תהליך העברת אותות אופטיים באמצעות כבלים סיבים אופטיים כרוך בשורה של עקרונות פיזיקליים ואופטיים מתוחכמים. להלן השלבים הבסיסיים הכרוכים בהעברת אותות אופטיים באמצעות כבלים סיבים אופטיים:
1. פולט אור מייצר את האות האופטי
ראשית, האות האופטי נוצר בדרך כלל על ידי פולט אור (כגון דיודת לייזר או LED). פולטים אלה ממירים אותות חשמליים לאותות אופטיים. במערכות FTTH (Fiber to the Home), דיודות לייזר הן בחירה נפוצה יותר מכיוון שהן יכולות ליצור אותות אופטיים בעוצמה גבוהה-, המתאימים לשידור- למרחקים ארוכים.
2. אותות אופטי מועבר דרך הסיבים
האות האופטי שנוצר מועבר דרך סיב אופטי. סיב אופטי הוא סיב ארוך ודק העשוי מזכוכית סיליקה בטוהר- גבוה, בדרך כלל בקוטר של כמה מיקרומטרים עד עשרות מיקרומטרים. הליבה של הסיב היא זכוכית בעלת אינדקס-שבירה- גבוה, בעוד השכבה החיצונית עטופה בזכוכית אינדקס-שבירה- נמוך; מבנה זה יוצר את מה שמכונה "השתקפות פנימית מוחלטת".
3. עקרון של רפלקציה פנימית מוחלטת
כאשר האות האופטי חודר לסיב האופטי, עקב ההבדל במדדי השבירה בין השכבה הפנימית והחיצונית, האור עובר השתקפות פנימית מוחלטת בממשק. השתקפות זו אידיאלית מכיוון שהאור כמעט ולא מאבד אנרגיה, מה שמבטיח שניתן להעביר את האות האופטי למרחקים ארוכים ללא הנחתה משמעותית.
4. הפצת אותות אופטי
כאשר אות אופטי מתפשט בסיב אופטי, הוא עובר השתקפות פנימית מתמשכת בדופן הפנימית של הסיב. השתקפות רציפה זו מאפשרת לאות האופטי לעבור מרחקים ארוכים בסיב מבלי להיחלש במהירות כמו באוויר.
5. קליטת אותות אופטית
בקצה המקלט, האות האופטי מתקבל על ידי פוטו-גלאי (כגון פוטודיודה) בקצה השני של הסיב. הגלאי ממיר את האות האופטי בחזרה לאות חשמלי; תהליך זה נקרא המרה פוטו-אלקטרית.
6. עיבוד אותות חשמליים
האות החשמלי המתקבל מוגבר ומעובד כדי לשחזר את צורת האות המקורית שלו. אותות אלה יכולים לשמש להעברת נתונים, תקשורת, ניטור או יישומים אחרים הדורשים אותות חשמליים.
יתרונות
אפשרות-העברת כבל סיבים אופטיים בחינם של אותות אופטיים מציעה את היתרונות הבאים:
רוחב פס גבוה: סיבים אופטיים יכולים להעביר כמויות גדולות של נתונים, מה שהופך אותם למתאימים לגישה- לאינטרנט מהיר.
אובדן נמוך: אובדן האות במהלך שידור סיבים אופטיים הוא נמוך מאוד, מה שהופך אותו למתאים לשידור- למרחקים ארוכים.
חזק נגד הפרעות-: סיבים אופטיים חסינים בפני הפרעות אלקטרומגנטיות, מה שמבטיח שידור אות יציב.
אבטחה גבוהה: קשה לצותת לסיבים אופטיים, מה שמספק אבטחה מעולה.
לסיכום, כבלי סיבים אופטיים, על ידי ניצול עקרון ההשתקפות הפנימית הכוללת, משדרים אותות אופטיים ביעילות ויציבה, מה שהופך אותם לחלק הכרחי ברשתות תקשורת מודרניות.