Kable światłowodowe wstążkowe zwiększają gęstość połączeń sieciowych

W dzisiejszych sieciach komunikacyjnych opartych na danych, gdzie każdy światłowód przenosi ogromne ilości informacji, efektywne zarządzanie tymi światłowodami przy wysokich gęstościach stało się krytycznym wyzwaniem. Technologia taśm światłowodowych wyłania się jako kluczowe rozwiązanie tego wyzwania, rewolucjonizując krajobraz komunikacji optycznej dzięki swojej kompaktowej konstrukcji i wydajnej łączności.

Taśma światłowodowa, jak sama nazwa wskazuje, składa się z wielu włókien optycznych ułożonych równolegle i połączonych ze sobą wspólną powłoką akrylanową (powszechnie nazywaną materiałem matrycowym). Standardowe konfiguracje obejmują taśmy z 2, 4, 6, 8, 10 lub 12 włóknami, a nowe projekty badają układy 16-włóknowe. Ta kompaktowa struktura znacznie zwiększa gęstość upakowania w kablach, kładąc podwaliny pod sieci optyczne o większej pojemności i wyższej wydajności.

Proces produkcyjny zazwyczaj przebiega w dwóch kolejnych etapach. Najpierw każde pojedyncze włókno otrzymuje cienką powłokę utwardzaną UV w celu identyfikacji. W drugim etapie włókna przechodzą przez formę, gdzie otrzymują wspólną powłokę akrylanową przed utwardzeniem pod wpływem światła UV. Gotowy produkt składa się z włókien szklanych otoczonych wieloma warstwami ochronnymi: powłoką pierwotną (zarówno pierwszą, jak i drugą warstwą), powłoką kolorystyczną i materiałem matrycy taśmy.

Włókna przeznaczone do zastosowań taśmowych wymagają specjalnie opracowanych powłok pierwotnych i kolorystycznych, aby spełnić wszystkie wymagania techniczne, w tym łatwe usuwanie i rozdzielanie. Standardy branżowe wciąż ewoluują w kierunku zmniejszania nominalnych średnic powłok, z celem utrzymania średnic włókien bliskich 250 μm po pokolorowaniu.

Historia zastosowań taśm światłowodowych sięga 1977 roku i projektu Chicago Lightwave firmy AT&T. Ostatnie lata przyniosły odnowione zainteresowanie, ponieważ liczba włókien w kablach wciąż rośnie. Chociaż stosunkowo nowa w Europie, kilka krajów ma już kilkuletnie doświadczenie operacyjne z tą technologią.

Głównymi zaletami taśm światłowodowych są wysoka gęstość upakowania kabli i spawanie masowe. Wszystkie włókna w taśmie można usunąć jednocześnie i rozszczepić w jednej operacji, a następnie połączyć w jednym procesie. Alternatywnie, taśmy światłowodowe mogą być zakończone za pomocą złączy w stylu MT.

Na rynku dominują dwa podstawowe typy taśm: struktura enkapsulowana i struktura wiązana krawędziowo. Konstrukcja enkapsulowana oferuje większą wytrzymałość mechaniczną. Niektóre zastosowania proponują nawet użycie taśm światłowodowych jako bezpośrednich kabli połączeniowych bez dodatkowego płaszcza ochronnego, na przykład do okablowania płyty tylnej komputera. Zastosowania te mogą wymagać innych właściwości mechanicznych i standardów testowania w porównaniu z tradycyjnymi konstrukcjami kabli.

Chociaż istnieją taśmy światłowodowe wielomodowe, ten artykuł koncentruje się głównie na zastosowaniach jednomodowych, które stanowią większość obecnych wdrożeń taśm światłowodowych.

Taśmy światłowodowe zyskały powszechne zastosowanie dzięki trzem znaczącym zaletom:

• Wysoka gęstość upakowania: Technologia umożliwia gęstą integrację włókien w kompaktowych przestrzeniach, radykalnie zwiększając pojemność kabli i wydajność transmisji - szczególnie istotne dla centrów danych i sieci metropolitalnych.
• Wydajna łączność: Możliwości spawania masowego i łączenia znacznie skracają czas i koszty instalacji dzięki jednoczesnemu przetwarzaniu wielu włókien.
• Obniżony całkowity koszt posiadania: Chociaż koszty materiałów mogą nieznacznie przekraczać koszty pojedynczych włókien, technologia zapewnia znaczne oszczędności w instalacji, konserwacji i zarządzaniu dzięki znormalizowanym procesom i operacjom masowym.

Rynek oferuje dwie podstawowe konfiguracje taśm, z których każda jest dostosowana do różnych wymagań aplikacji:

• Taśmy enkapsulowane: Charakteryzują się one całkowitą enkapsulacją włókien w materiale matrycowym, tworząc ujednoliconą strukturę o doskonałej wytrzymałości mechanicznej i odporności na warunki środowiskowe. Idealne do wymagających zastosowań, takich jak sieci szkieletowe dalekiego zasięgu i kable podmorskie.
• Taśmy wiązane krawędziowo: Dzięki wiązaniu tylko wzdłuż krawędzi włókien, konstrukcja ta oferuje większą elastyczność i wydajność zginania, co czyni ją preferowaną w środowiskach o ograniczonej przestrzeni, takich jak centra danych i instalacje wewnętrzne.

Aby zapewnić niezawodność, taśmy światłowodowe przechodzą rygorystyczne testy w zakresie kilku kluczowych parametrów:

• Wymiary geometryczne: Precyzyjna kontrola szerokości, grubości i odstępów między włóknami zapewnia odpowiednią gęstość upakowania i kompatybilność z interfejsami połączeniowymi.
• Właściwości mechaniczne: Testy oceniają wytrzymałość na rozciąganie, wydajność zginania i odporność na uderzenia, aby zagwarantować trwałość w różnych warunkach naprężeń.
• Wydajność optyczna: Pomiary strat wtrąceniowych, strat odbiciowych i dyspersji trybu polaryzacji weryfikują jakość transmisji dla zastosowań o dużej prędkości.
• Odporność na warunki środowiskowe: Oceny odporności na temperaturę i wilgotność potwierdzają stabilność wydajności w trudnych warunkach pracy.

Wraz z postępem technologii komunikacji optycznej, innowacje w zakresie taśm światłowodowych trwają na kilku frontach:

• Wyższe gęstości: Zaawansowane techniki produkcji i materiały umożliwią większą liczbę włókien w tym samym obszarze.
• Mniejsze formaty: Kompaktowe konstrukcje i zmniejszone średnice włókien będą wspierać trendy miniaturyzacji sprzętu.
• Ulepszona wydajność: Ulepszone włókna i materiały powłok zapewnią mniejsze straty i większą przepustowość.
• Rozszerzone zastosowania: Szersze zastosowanie w sektorach lotniczym, medycznym i automatyki przemysłowej napędzi dalszą specjalizację.

Jako kamień węgielny połączeń optycznych o dużej gęstości, technologia taśm światłowodowych odgrywa coraz ważniejszą rolę w nowoczesnych sieciach komunikacyjnych. Ciągłe innowacje obiecują dalszy rozwój możliwości komunikacji optycznej, wspierając rozwój szybszej, bardziej niezawodnej i inteligentnej infrastruktury cyfrowej dla przyszłości.