Glasvezel is de techniek waarbij licht door transparante, flexibele strengen glas of plastic wordt gestuurd. Deze strengen worden optische vezels genoemd. Ze kunnen licht langs een gebogen pad kanaliseren. Bundels parallelle vezels verlichten en observeren moeilijk bereikbare plaatsen.
Optische vezels gemaakt van zeer zuiver glas dragen licht over lange afstanden. Het bereik varieert van enkele centimeters tot meer dan 100 kilometer. Het dimmen is minimaal. Kabels die deze vezels bevatten, worden gebruikt in communicatiesystemen. Sommige individuele vezels zijn dunner dan mensenhaar. Ze hebben een diameter van minder dan 0,00015 inch.
De wetenschap achter totale interne reflectie
Glasvezel is gebaseerd op totale interne reflectie. Licht komt het ene uiteinde van de eenvoudigste vezel binnen. Het raakt de grens en reflecteert naar binnen. Het licht reist door de vezel in zigzagreflecties. Het verlaat het andere uiteinde.
Andere vormen van optische vezels verminderen of elimineren dit zigzaggen. De meeste optische vezels bestaan uit twee delen. Er is een kern voor lichttransmissie. Rondom de kern bevindt zich een bekleding. De bekleding is van glas of kunststof. Het voorkomt dat er licht lekt. De bekleding reflecteert alle lichtstralen die op het binnenoppervlak vallen naar binnen.
Een detector ontvangt het licht aan het andere uiteinde. Dit kan een lichtgevoelig apparaat zijn of het menselijk oog.
Coherente versus onsamenhangende bundels en vezeltypen
Optische vezelbundels zijn coherent of onsamenhangend. Coherente bundels hebben vezels die zo zijn gerangschikt dat beelden worden overgedragen. Ze zorgen ook voor verlichting. Incoherente bundels hebben geen specifieke regeling. Ze zenden alleen verlichting uit.
Er zijn twee basistypen optische vezels. Single-mode vezels en multi-mode vezels zijn de opties.
Single-mode vezels zenden een enkele straal uit als drager. Ze worden gebruikt voor snelle signaaloverdracht over lange afstanden. Ze hebben veel kleinere kernen dan multi-mode vezels. Ze accepteren alleen licht langs de as van de vezels. Kleine lasers sturen licht rechtstreeks de vezel in.
Multi-mode vezels dragen meerdere lichtstralen. Ze hebben een grotere kerndiameter. Ze accepteren licht vanuit verschillende hoeken. Multi-mode vezels gebruiken meer soorten lichtbronnen. Ze gebruiken goedkopere connectoren dan single-mode vezels. Ze worden meestal gebruikt voor communicatie over kortere afstanden.
Connectors met laag verlies verbinden vezels binnen het systeem. Dit doen ze zonder het lichtsignaal te verminderen. Ze verbinden ook vezels met de detector.
Medische toepassingen van endoscopen
De toepassingen van optische vezels zijn talrijk. In de geneeskunde stellen ze artsen in staat om in het lichaam te kijken en te werken. Dit gebeurt via kleine incisies. Een operatie is niet altijd nodig.
Ze worden gebruikt voor endoscopen. Dit zijn instrumenten waarmee u de binnenkant van holle orgels kunt bekijken. De meeste endoscopen hebben twee sets vezels. Een buitenste ring van onsamenhangende vezels zorgt voor licht. Een binnenste coherente bundel verzendt het beeld.
Endoscopen kunnen specifieke gebieden onderzoeken. Artsen gebruiken een artroscoop om knieën en schouders te onderzoeken. Sommige modellen hebben een derde set vezels. Deze zenden een laserstraal uit. De laser stopt het bloeden of verbrandt ziek weefsel.
Lichaamstemperaturen kunnen worden gemeten met behulp van optische vezels. Ze kunnen in bloedvaten worden ingebracht. Dit geeft een snelle, nauwkeurige analyse van de bloedchemie.
Industrieel en wetenschappelijk gebruik
Bij wetenschappelijk onderzoek en productie dragen glasvezelapparaten licht. Ze gaan van en naar gevaarlijke gebieden. Ze bereiken vacuümkamers en besloten ruimtes in machines.
Sommige instrumenten gebruiken glasvezelspoelen als detectieapparaat. Veranderingen in de vezel veroorzaken meetbare veranderingen in de lichteigenschappen. Deze veranderingen zijn het gevolg van druk, temperatuur of andere omstandigheden. Optische vezels meten temperatuur, druk, versnelling en spanning in industrieën.
Voordelen ten opzichte van koperkabels
Glasvezelcommunicatiesystemen hebben voordelen. Ze zijn efficiënter dan systemen die gebruik maken van traditionele koperkabels. Ze hebben een groter informatiedragend vermogen. Ze hebben geen last van elektrische interferentie. Ze vereisen minder versterkers dan koperkabelsystemen.
Een optische vezel verzendt informatie als lichtsignalen. Meestal zijn dit lichtflitsen. Signalen worden gegenereerd door een kleine halfgeleiderlaser of LED. Een lichtgevoelig apparaat detecteert ze aan de andere kant. Een glasvezelkabel verzendt veel meer informatie dan een elektrische kabel van dezelfde grootte.
Een belangrijke toepassing is het koppelen van telefooncentrales. Veel communicatiebedrijven hebben grote netwerken aangelegd. Deze lopen over continenten en onder oceanen. Zij verstrekken informatie wereldwijd.
Geschiedenis en ontwikkeling
De eerste onderzoeken naar glasvezel werden eind 19e eeuw gemaakt. De praktische ontwikkeling begon pas in het begin van de jaren vijftig. De introductie van lasers stimuleerde de ontwikkeling. Dit gebeurde begin jaren zestig. De productie van de eerste optische vezels van zeer zuiver glas vond plaats in 1970.
Het commerciële gebruik van glasvezel ontwikkelde zich in de jaren tachtig snel. Dit gold vooral voor communicatiesystemen.
Veelgestelde vragen
Hoe verschillen single-mode en multi-mode vezels?
Single-mode vezels hebben kleinere kernen en accepteren alleen licht langs de as. Ze gebruiken kleine lasers en zijn bedoeld voor transmissie met hoge snelheid over lange afstanden. Multi-mode vezels hebben grotere kernen en accepteren licht vanuit verschillende hoeken. Ze gebruiken goedkopere connectoren en zijn voor kortere afstanden.
Wat is het verschil tussen coherente en incoherente vezelbundels?
Coherente bundels hebben vezels die zijn gerangschikt om beelden en verlichting over te brengen. Incoherente bundels hebben geen specifieke opstelling en zenden alleen verlichting uit.
Waarom zijn glasvezelkabels beter dan koperkabels?
Glasvezel heeft een hogere capaciteit. Ze zijn immuun voor elektrische interferentie. Ze vereisen minder versterkers.
Waar worden glasvezels gebruikt in de geneeskunde?
Ze worden gebruikt in endoscopen. Hiermee kunnen artsen holle organen bekijken. Ze worden ook gebruikt in artroscopen voor gewrichten. Sommige modellen gebruiken lasers voor operaties. Ze kunnen de lichaamstemperatuur meten en de bloedchemie analyseren.
Wanneer begon de praktische ontwikkeling van glasvezel?
De praktische ontwikkeling begon begin jaren vijftig. Commercieel gebruik nam in de jaren tachtig een vlucht.
Glasvezel versus draadloos: het snelheidsverschil
Is glasvezel beter dan draadloos? Het antwoord is bijna altijd ja als je om rauwe prestaties geeft. Glasvezel wint op het gebied van snelheid en betrouwbaarheid. Het verzendt gegevens als licht door glasdraden. Draadloos verzendt het via ethergolven. De ether wordt druk. Glas niet.
Dat gezegd hebbende, draadloos heeft een punt: gemak. Je kunt je verplaatsen. U hebt geen kabel nodig die op uw laptop is aangesloten. Maar als u 4K-video streamt of een server gebruikt, is glasvezel de superieure keuze.
Waar is glasvezelkabel van gemaakt?
Mensen vragen waar glasvezel van gemaakt is. Het antwoord is eenvoudig. Het is gemaakt van een glazen of plastic kern. Die kern is omgeven door een laag die bekleding wordt genoemd. De bekleding reflecteert het licht terug in de kern. Hierdoor blijft het signaal sterk. Zonder dit zou het licht weglekken. De kabel heeft misschien ook beschermende coatings, maar de kern ervan is die glazen streng.
Singlemode versus multimode: welk vezeltype past bij uw behoeften?
Er zijn twee hoofdtypen glasvezelkabels. Je moet het verschil weten om de juiste te kiezen.
- Singlemode: Dit gebruikt een kleine kern. Heel klein. Het stuurt licht rechtstreeks door het midden. Dit vermindert vervorming. Het is het beste voor transmissie over lange afstanden. Denk aan internetbackbones of kabel-tv over kilometers.
- Multimode: Dit heeft een grotere kern. Licht stuitert meer rond. Het is goedkoper om te installeren. Het is goed voor korte afstanden. Datacenters maken hier vaak gebruik van.
Als u zich afvraagt welk type het beste is voor uw huis, maakt het voor lokale netwerken waarschijnlijk niet zoveel uit. Maar voor uw internetprovider is singlemode de standaard voor langeafstandsverbindingen.
Waar worden glasvezels gebruikt?
Je ziet de kabels misschien niet, maar je gebruikt ze dagelijks. Voor datatransmissie wordt gebruik gemaakt van glasvezel. Zij verzorgen het zware werk voor het internet. Ze dragen kabeltelevisiesignalen over. Ze ondersteunen telefoonsystemen.
Het belangrijkste voordeel is afstand. Deze kabels kunnen gegevens over lange afstanden verzenden zonder kwaliteitsverlies. Draadloze signalen vervagen. Glasvezelsignalen blijven scherp. Dat is de reden waarom grote steden hun infrastructuur moderniseren. Ze vormen de fysieke ruggengraat van de moderne digitale wereld.
