Log ind

Fiber optiske systemer

#

Hvad er et fiber optisk system?

Et fiber optisk system er i princippet opbygget af en lysgiver (sender), en optisk fiber og en lysdetektor (modtager), som det er illustreret på fig. 1.

Skærmbillede 2020-04-06 kl. 15.04.18.png

Senderen er hyppigst en lysemitterende diode (LED) eller en (halvleder) laser diode (LD). Senderen påtrykkes det elektriske signal, man ønsker transmitteret, det kan enten være et analogt signal (f.eks. AM eller FM) eller et digitalt signal (f.eks. PPM eller PCM). Det elektriske signal bliver så omformet til et lys signal, hvor lys intensiteten svarer til styrken af det påtrykte elektriske signal.

Det således modulerede lys kobles til den optiske fiber. Fiberen, der i princippet er en glastråd på ca. et hårs tykkelse (100 jitm) og med et lagdelt brydnings index, som er højest i midten, hvorved der opnåes, at lyset udbreder sig i fiberens kerne.

Lyset vil således også følge fiberen, når denne bøjes. Lyset fra senderen ledes altså gennem fiberen til modtageren i den anden ende af fiberen. I modtageren, som er en fotodiode, hyppigst af typen PIN eller Avalanche, omdannes lyset igen til et elektrisk signal, således at det oprindeligt påtrykte signal vil være gendannet på modtagerkredsløbets udgangs klemmer.

Signalerne kan enten være signaler mellem EDB- eller Telexmaskiner, almindelige telefon signaler eller styre signaler til våben eller maskiner, da de fiber optiske systemer, som nævnt, både kan overføre digitale og analoge signaler.

Fordele og ulemper ved fiber optiske systemer?

Fiber optiske systemer giver på mange områder en teknisk bedre løsning end konventionelle kabel systemer, ligesom mange nye problemer kan løses på en elegant måde med fiber teknologi.

Fordelene ved fiber optiske systemer kan kort sammenfattes til:

* Galvanisk adskillelse af sender og modtager.

* Ingen elektromagnetisk ind- eller udstråling (herunder immunitet mod EMP og lynnedslag).

* Beskyttelse mod krydstale.

* Meget stor kapacitet per fiber.

* Nedsat brandrisiko.

* Ingen ringninger eller ekkoer på kommunikations forbindelserne.

* Øget sikkerhed mod indgreb eller aflytning.

* Lille kabel diameter.

* Ringe vægt.

Den væsentligste ulempe ved de fiber optiske systemer er prisen på komponenterne, som endnu er ret høj. Men med den igangværende prisudvikling på disse komponenter i forhold til konventionelle komponenter (- hvor sådanne findes), er det kun et spørgsmål om kort tid, før det vil være mindst lige så økonomisk at anvende fiber systemer, og en del er da allerede taget i brug.

Hvor bruges fiber optiske systemer?

Fiber optiske systemer anvendes både militært og civilt. Her er det naturligvis lettest at indhente oplysninger om de civile systemer, da disse omtales Låbne kilder, mens militære anvendelser ifølge sagens natur oftest er højt klassificerede.

Et af de største civile projekter ligger nok i planerne om at omlægge den civile kommunikation til fiber optiske systemer, således at hver husstand får alle sine TV-programmer, alle radio programmer, al video telefoni og al data kommunikation overført via glasfiber. Et eksempel på et system er skitseret i fig. 2.

Skærmbillede 2020-04-06 kl. 15.08.43.png

I vore dages komplicerede fly anvendes fiber optik til styre og kontrol systemer. De fiber optiske systemer giver en væsentlig besparelse i vægt i forhold til konventionelle systemer, hvilket betyder meget for brændselsforbruget og flyets lasteevne. Endvidere er det på grund af fibrenes ringe vægt muligt at dublere styre- og kontrolforbindelser i langt højere grad end ved konventionel teknik, hvorved flyets sikkerhed øges. Fremdeles er flyets styrings systemer langt mindre følsomme over for elektriske forstyrrelser og EMP med de nye systemer, ligesom brandrisikoen i flyene nedsætteis ved anvendelse af fiber i stedet for kabler.

I hærregi kunne fiber systemer på grund af deres store kapacitet tænkes anvendt til formidling af mange samtaler eller store datamængder, praktiske anvendelser af civile systemer til disse formål afprøves for tiden mange steder i verden, herunder også i Danmark, men militære systemer er ikke, såvidt forfatteren bekendt, beskrevet i åbne kilder.

På grund af fibrenes natur vil det være meget vanskeligt at aflytte eller foretage indgreb i kommunikations linierne, ligesom fibrenes store kapacitet kan gøre det muligt at anvende forskellige avancerede kodnings teknikker, som man i dag er afskåret fra at bruge. Med den båndbredde, der bliver til rådighed i fremtidens systemer, bliver det måske den menneskelige fantasi, der bliver den begrænsende faktor med hensyn til udvikling af kode muligheder.

Indflydelsen af EM P (Elektromagnetisk Puls) kan også mindskes væsentligt ved at anvende fiber optiske systemer. De konventionelle mikrobølge-, radio- og kabel-systemer, som vi i dag anvender, er meget sårbare, og vil, hvis de ikke er fuldstændigt afskærmede, blive ødelagt ved en atomsprængning som følge af EM P, der som bekendt har langt større rækkevidde end trykbølgen, varmebølgen og den radioaktive stråling.

Ved at anvende glasfibre som transmissions medium kan man for stationære anlæg bruge disse såvel under som efter et EM P eller A-angreb, idet udstyret kan afskærmes fuldstændigt (se fig. 3) under brugen, og den eneste tilledning er den optiske fiber, som jo ikke påvirkes.

Skærmbillede 2020-04-06 kl. 15.10.24.png

For radio kommunikations udstyr kan antennen isoleres fra det væsentligt kostbarere sende udstyr ved at anvende et system som illustreret i fig. 4. Derved opnår man, at skaden begrænses til antennen og forstærkeren, som lettere kan udskiftes end hele anlægget. Ekstra antenner og forstærkermoduler kunne eventuelt opbevares i skærmede kasser på stedet. Ved vel indarbejdet udskiftnings procedure vil udskiftningen hurtigt kunne foretages og stationen atter være operationsklar.

Skærmbillede 2020-04-06 kl. 15.11.23.png