Er y gall ymddangos fel hud neu ffuglen wyddonol, mae technoleg ffibr optig yn wyddonol iawn ac wedi bod o gwmpas ers dros hanner canrif. Ond sut mae'n gweithio? Sut mae gwydr yn dod yn opteg ffibr? Sut gall golau drosglwyddo trwy gebl a chyrraedd pen ei daith? (Awgrym: Nid llwch pixie a choblynnod mohono.)
Ym 1970, daeth y peirianwyr yn labordy ymchwil Corning Incorporation yn Corning, NY ar draws fformiwla ar gyfer gwneud llinynnau o wydr a allai drawsyrru corbys o olau yn cynnwys data y gellid wedyn ei ddarllen gan gyfrifiaduron. Hyd at hynny, dim ond dros wifrau copr y gallai data deithio. Gan adeiladu ar y darganfyddiad hwn, fe wnaethant brofi trosglwyddiad data ffibr dros bellteroedd hirach, pob un heb fawr o golled signal. Dechreuodd y ffibr "colled isel" newydd hwn, fel y daeth yn hysbys, y chwyldro technoleg data a thelathrebu sy'n parhau dros hanner canrif yn ddiweddarach. Ond sut mae'r ffibr gwydr hwn yn cael ei wneud?
Y 3 C o Ffibr
Er mwyn deall pam mae ffibr yn cael ei wneud fel y'i gwneir, mae'n bwysig deall yn gyntaf sut mae golau'n teithio. Mae tonnau golau yn teithio mewn llinell syth nes eu bod yn taro gwrthrych sy'n adlewyrchu, yn plygu neu'n eu hamsugno. Mae opteg ffibr wedi'u cynllunio i leihau cymaint â phosiblmyfyriotra'n gwneud y mwyafplygianta dileuamsugno. Yr her gydag opteg ffibr oedd cadw'r signal golau y tu mewn i'r ffibr yr holl ffordd o'r dechrau i'r diwedd. Mae'r angen hwn i gadw'r signal y tu mewn i'r ffibr yn pennu'r deunyddiau a'r broses y mae gwydr hylif yn dod yn gebl ffibr optig y gellir ei ddefnyddio.
Mae tair prif gydran ym mhob llinyn o opteg ffibr:craidd, cladin,acotio.
Mae llinynnau ffibr optig yn cynnwys yr haenau hyn, pob un yn cyflawni swyddogaeth wahanol wrth drosglwyddo data trwy olau.
Yn groes i'r gred boblogaidd, mae'rcraidd, lle mae'r golau'n teithio, nid yw'n wag. Yn lle hynny, mae'n wydr silica solet, pur-bur - felly pur mae ei lefelau halogi yn cael eu mesur mewn rhannau fesul biliwn. Mae'r lefel hon o burdeb yn hanfodol i'r signal golau deithio i lawr y llinyn ffibr heb ddiraddio ansawdd y golau, a fyddai'n diraddio'r data. Unrhyw amser mae golau yn taro gwrthrych, mae'n colli ychydig o gryfder. Yr allwedd i lwyddiant wrth drosglwyddo signal ffibr optig yw lleihau'r golled honno trwy ddefnyddio gwydr hynod glir. Po gliriach yw'r gwydr, y gorau yw'r signal golau o un pen i'r llall.
Mae ail haen, llai pur o wydr o'r enw ycladinyn amgylchynu hyd cyfan y craidd ffibr. Mae'r haen hon yn gweithredu fel adlewyrchydd i gadw'r golau y tu mewn i'r craidd wrth iddo deithio i'w gyrchfan. Heb y cladin, byddai'r golau yn dianc o'r craidd ac yn cael ei golli. Gyda'r cladin, fodd bynnag, mae'r golau'n teithio i'w gyrchfan heb fawr o golled signal, gan gadw cyfanrwydd y data o'r dechrau i'r diwedd.
Mae'r cladin yn atal y golau rhag dianc o'r craidd.
Y drydedd gydran a'r olaf yw'r rwber tenaucotiosy'n amddiffyn y ffibr rhag crafiadau ac yn ei gwneud hi'n haws i osodwyr a thechnegwyr drefnu'r ffibrau. Fel arfer, mae cod lliw ar y cotio i wneud y cysylltiad a'r gosodiad yn haws.
Gadewch i ni edrych ar y broses gam wrth gam sy'n dechrau gyda chemegau amrwd ac yn eu troi'n ffibr gorffenedig.
Gosod a Chyfnerthu
Mae gwneud ffibr yn dechrau trwy hongian gwialen abwyd ceramig a gynlluniwyd i ddenu silicon deuocsid, ffurf hynod bur o silica, y tu mewn i gynhwysydd uwch-lân, a reolir gan yr hinsawdd. Mae'r silicon deuocsid yn glynu wrth y gwialen ceramig ac yn ffurfio silindr trwchus o wydr o'r enw cyn-ffurf. Yna mae'r broses gydgrynhoi yn tynnu unrhyw leithder o'r rhagffurf newydd mewn ffwrnais tymheredd uchel ac yn trawsnewid y deuocsid silicon garw i mewn i wydr llyfn, nad yw'n fandyllog cyn sintro / toddi'r pennau i'w siapio a'i baratoi ar gyfer y cam nesaf. Mae'r broses hon yn arwain at y ffibr optegol yn wag a fydd yn dod yn llinyn yn y trydydd cam.
Y Drawiad yw lle mae'r gwydr poeth yn mynd yn ddigon tenau i'w droi'n graidd ffibr optig a chladin.
Tynnu llun
Y cam olaf wrth greu rhan wydr y cebl ffibr optig yw'r tynnu, sy'n dechrau gyda'r gwag sydd newydd ei ffurfio yn hongian yn fertigol y tu mewn i ffwrnais uwch-boeth, gan gynhesu'r gwydr i'r pwynt toddi. Mae blaen y gwag yn cynhesu, yn meddalu, ac yn dechrau gollwng yn araf, gan ffurfio llinyn tenau iawn o wydr ar ei ffordd i lawr, mor denau mae'n cael ei fesur mewn micronau. Daw'r llinyn hwn yn graidd a chladin. Yn dibynnu ar y maint, gall pob gwag gynhyrchu hyd at 5 cilomedr o ffibr.
Gorchuddio
Ar ôl i'r ffibr gwydr oeri, caiff ei dorchi ar sbwliau mawr a'i gludo i ffatri orffen lle caiff ei ddadsbwlio a'i anfon trwy beiriant sy'n rhoi haen denau o rwber ar y tu allan i'r llinyn. Nid yw gorchuddio'r llinyn yn ychwanegu'n sylweddol at y cryfder cyffredinol. Mae'r gwydr yn ddigon cryf ar ei ben ei hun. Yn lle hynny, mae'r gorchudd yn atal y ffibr rhag cael ei grafu ac yn ei gwneud hi'n haws i osodwyr drin a darganfod lle mae ffibrau'n cysylltu, yn debyg i'r ffordd y mae gwifrau copr wedi'u lliwio ar gyfer trefniadaeth hawdd.
Ceblau
Er mor galed â llinynnau ffibr optig, rydym yn dal i'w hamddiffyn ag arfwisg fel haen ychwanegol o amddiffyniad rhag tywydd ac amodau eraill.
Er y gall llinynnau opteg ffibr unigol gario llawer iawn o ddata ar eu pen eu hunain, yn nodweddiadol mae opteg ffibr yn cael eu bwndelu i geblau er mwyn eu gosod yn hawdd ac i'w hamddiffyn rhag yr elfennau. Yn aml mae'r ffibrau unigol yn cael eu bondio i mewn i 12-, 24-, 48-, 72-, a 96-rhuban lliw llinyn sydd wedyn yn cael eu cadw y tu mewn i rwber neu fetel amddiffynnol sianel i'w ddefnyddio mewn cymdogaeth.
Unwaith y byddant yn cyrraedd y cartref neu'r busnes, mae'r ffibrau'n cael eu gwahanu eto'n llinynnau unigol i wasanaethu cwsmeriaid. Mae hyn yn caniatáu i lawer o gwsmeriaid gael gwasanaeth o un bwndel cebl yn y ddaear heb unrhyw un ohonynt yn rhannu lled band gyda'u cymdogion oherwydd bod pob cartref yn cael ei ffibr pwrpasol ei hun.
Gan atal difrod o ffynhonnell allanol, dylai cebl ffibr optig bara am genedlaethau o ddefnyddwyr rhyngrwyd, gyda lled band a chyflymder bron yn ddiderfyn.