Fiberoptiska kablar möjliggör överföring av data över mycket långa avstånd och med högre bandbredd än något annat nätverksmedium. Till skillnad från kopparbaserade kablar är de immuna mot elektromagnetisk interferens (EMI) och radiofrekvensinterferens (RFI), vilket gör att signalerna kan skickas med minimal dämpning.

Principen bakom fiberoptik bygger på totalreflektion: ljuset som skickas in i fibern hålls kvar och reflekteras inuti kärnan, vilket gör att signalen kan transporteras långa sträckor utan att förlora styrka.

Här är en enkel skiss över totalreflektion i en optisk fiber:

• Svart stråle: Håller sig kvar i kärnan tack vare totalreflektion.
• Röd stråle: Infaller vid den kritiska vinkeln (θc) och följer gränsytan – i praktiken förloras den.
• Lila stråle: Har för liten infallsvinkel och bryts därför ut i manteln, dvs lämnar fibern.

Kabelkonstruktion

En fiberoptisk kabel består av en kärna – den tunna fiber där ljuset färdas – samt en mantel som omsluter och skyddar kärnan. Kärnan är vanligen gjord av glas och inte mycket tjockare än ett mänskligt hårstrå. Manteln tillverkas av glas eller plast med lägre brytningsindex för att underlätta totalreflektion.

Eftersom ljus endast färdas i en riktning används fiberoptiska kablar oftast i par, där en fiber skickar och den andra tar emot. På så sätt kan full duplex-kommunikation upprätthållas.

Signaler i fiberoptiska kablar

För att överföra data omvandlas elektriska signaler till ljuspulser av en sändare. Vid mottagaren används fotodioder som omvandlar ljuset tillbaka till elektriska signaler. För att undvika signalförluster krävs noggrann justering mellan sändare och mottagare.

Det finns två vanliga ljuskällor för fiberoptiska system:

• Lysdioder (LED): Omvandlar ström till ljus genom elektroluminiscens. Vanliga i multimode-fibrer.
• Laserdioder: Ger en mer fokuserad och koherent ljusstråle med högre prestanda, längre räckvidd och större bandbredd. Vanliga i single-mode-fibrer.

Säkerhet: Laserljus i fiberkablar kan vara skadligt för ögonen. Hantera alltid fiberkablar med försiktighet.

Typer av fiberoptiska kablar

Det finns två huvudtyper av fiberoptiska kablar:

• Single-Mode Fiber (SMF): Har en mycket tunn kärna (ca 9 µm). Används för att överföra en enda ljusstråle, vilket gör den optimal för långdistansöverföringar upp till ca 100 km. Betecknas ofta OS1 (inomhus) eller OS2 (utomhus).
• Multimode Fiber (MMF): Har en större kärna (50 eller 62,5 µm). Används för kortare avstånd (upp till ca 2 km) och är billigare än SMF. Eftersom ljus kan färdas i olika vinklar uppstår dispersion, vilket gör pulserna oskarpa på längre sträckor. Vanliga beteckningar är OM1, OM2, OM3, OM4.

Utöver dessa finns specialvarianter:

• Bend-Insensitive Fiber (BI): Mindre känslig för böjningar och enklare att installera. (OS2-BI, OM4-BI)
• Loose Tube Fiber: Har fibrerna inneslutna i lösa rör för extra skydd. Vanlig i utomhusmiljöer.
• Tight-Buffered Fiber: Varje fiber är omgiven av ett tätt skyddande skikt, vilket gör kabeln mer robust och lämplig för inomhusbruk.

Optiska kablar med täta rör (Tight-buffered) och lösa rör (Loose-tube) är två av de vanligaste konstruktionerna.

• Täta rör (Tight-buffered): Vanligast i inomhusinstallationer, där kablar behöver vara robusta, flexibla och enkla att dra i trånga utrymmen.
• Lösa rör (Loose-tube): Används främst i utomhusmiljöer, där fibrerna måste skyddas mot fukt, temperaturvariationer och mekanisk påverkan.

Detta är två av de vanligaste konstruktionerna för fiberoptiska kablar inom nätverk. Eftersom beteckningar och standarder kan variera mellan olika standardiseringsorgan och tillverkare är det alltid viktigt att kontrollera de specifika specifikationerna för rätt prestanda och användningsområde.

Vanliga fiberoptiska kontaktdon

För att ansluta fiberoptiska kablar används särskilda kontaktdon som säkerställer en noggrann och stabil koppling mellan fibrerna. Det finns flera olika typer av kontakter, men några av de vanligaste är:

• ST (Straight Tip) – En av de första fiberkontakterna som användes. Den har en bajonettkoppling som låses fast med en enkel twist-on/twist-off-mekanism. ST används främst för multimode-fiber, och var länge vanlig i äldre nätverk, men förekommer mindre i nyare installationer.
• SC (Subscriber Connector) – Kallas ibland för square connector eller standard connector. Den är mycket vanlig inom både LAN och WAN och används för både single-mode och multimode-fiber. SC använder en push-pull-mekanism som gör den enkel att ansluta och koppla loss, samtidigt som den ger en stabil och pålitlig anslutning.
• LC (Lucent Connector) – En kompakt variant av SC-kontakten, ofta kallad little connector eller local connector. LC finns både som simplex (en fiber) och duplex (två fibrer i samma kontakt). Tack vare sin mindre storlek är LC idag en av de mest populära kontakttyperna, särskilt i moderna nätverk där många fiberportar behöver rymmas på liten yta.

Full duplex i fiberoptik

Från början kunde ljus bara färdas i en riktning i en optisk fiber. Det innebar att två separata fibrer behövdes för att skapa full duplex-kommunikation – en fiber för sändning och en fiber för mottagning.

För att lösa detta består fiberoptiska patchkablar ofta av två fibrer som är ihopbundna och avslutas med ett par standardkontakter för enkel fiber. I vissa fall används i stället en duplexkontakt, där både den sändande och den mottagande fibern ryms i samma kontakt. Ett exempel på detta är en Duplex Multimode LC-kontakt.

Utvecklingen har dock gjort det möjligt att använda en enda fiber för tvåvägskommunikation. Detta uppnås genom att olika våglängder av ljus används för att skilja sändning från mottagning. En sådan lösning används i de så kallade BX-standarderna, till exempel 100BASE-BX.

Som avslutning på avsnittet om fiberkablar följer en jämförelsetabell mellan fiberoptiska kablar och kopparkablar (UTP). Tabellens syfte är att tydliggöra de viktigaste skillnaderna när det gäller prestanda, installation, störningskänslighet och säkerhet.

Sammanfattning

Fiberoptiska kablar är idag det mest avancerade nätverksmediet. Genom att överföra data som ljuspulser möjliggör de hög bandbredd, lång räckvidd och immunitet mot störningar, vilket gör dem idealiska för telekommunikation, datanätverk och bredbandslösningar.