Lichtgeleiders

Lichtgeleider vs. Optische vezels - een overzicht van de verschillen

Het materiaal en ontwerp van lichtgeleiders of optische vezels zijn afhankelijk van de toepassingsgebieden of de taken die met het geleide licht moeten worden uitgevoerd. Er wordt onderscheid gemaakt tussen twee gebieden.

Lichtgeleiders worden gebruikt om lichtsignalen naar een gedefinieerd lichtuittreevlak te transporteren met weinig verlies en weinig straling. De meeste zijn LED's die op printplaten zijn geïnstalleerd en waarvan de lichtstraal bijvoorbeeld naar een frontplaat van een behuizing wordt gericht. Het geleide licht is niet gemoduleerd, wat betekent dat het niet wordt "opgeladen" met andere signalen.

Dergelijke lichtgeleiders zijn ruimtebesparend, eenvoudig te installeren en uiteindelijk kostenbesparende oplossingen. Tegelijkertijd is door de elektronische componenten op afstand een zeer goede bescherming tegen elektrostatische ontlading (ESD-bescherming) vereist, wat even voordelig is voor de gebruiker en het onderhoud van de componenten.

Lichtgeleiders zijn gemaakt van duurzame, hoogwaardige kunststoffen die een hoge lichtopbrengst en homogene verlichting bieden zonder overbelichting. Ze zijn verkrijgbaar als starre en flexibele versies in verschillende versies met verschillende kopvormen op het lichtuittredende oppervlak. Dit leidt niet alleen technische informatie naar de gebruiker, maar de ontwikkelaars kunnen ook de weergave van deze informatie aanpassen aan het respectievelijke apparaatontwerp.

Optische vezels (LWL) zenden optische signalen uit, die uiteindelijk worden omgezet in elektrische signalen. Hiervoor is het licht gemoduleerd. Optische signaaloverdracht wordt meestal uitgevoerd met glasvezelkabels. Hiervoor is zowel op het zend- als op het ontvangpunt een omzetter van de elektrische naar optische signalen nodig. Tegelijkertijd zorgt dit voor elektrische isolatie van de elektrische componenten die zijn aangesloten via een transmissieverbinding met optische vezels.

Hoogzuivere kunststoffen worden gebruikt voor de productie van kabels uit glasvezels. De diameter van de optische vezels varieert van 3,5 tot 1500 micrometer, afhankelijk van de golflengte van het licht. Een glasvezel bestaat uit een kern en een omhulsel als omringende wand, evenals verdere beschermlagen. Het licht wordt geleid door totale reflectie op de glasvezelwanden. Bij totale reflectie wordt licht bijna zonder verlies gereflecteerd op een oppervlak. De diameter is zo gekozen dat bij een gedefinieerde golflengte de invalshoek op de vezelwand zo klein blijft dat er geen licht de vezel verlaat. De transmissie via glasvezels heeft een zeer laag verlies, wat op zijn beurt lange transmissieafstanden in het dubbelcijferige kilometerbereik mogelijk maakt. Met single-mode vezels kunnen signalen zelfs tot 100 kilometer afstand worden verzonden. Daarentegen zijn multimode vezels geschikter voor kortere afstanden. Ze hebben een grotere diameter, wat betekent dat ze meer gegevens kunnen verzenden, maar er is ook een grotere hoeveelheid lichtbreking in de vezels. Dit resulteert in signaalverslechtering of vervalsing op langere afstanden.

De golflengte van het licht maakt zeer hoge datasnelheden mogelijk tot aan het bereik van de gigahertz per seconde. Er is ook beveiliging tegen elektromagnetische invloeden. Glasvezelkabels zijn echter gevoelig voor sterke bochten. De bekleding van de vezels kan snel beschadigd raken. Deze eigenschap wordt gebruikt om glasvezelkabels te gebruiken voor meettaken. Hieruit is de branche van optische vezelsensoren ontwikkeld, waarmee vrijwel elke monitoring- of controletaak in onderzoek en ontwikkeling, industrie en huishouden kan worden opgelost. Transmissieverbindingen via glasvezel zijn betrouwbaar en duurzaam, maar het opbouwen ervan brengt hogere kosten met zich mee.

Vanwege de speciale materiaaleigenschappen van optische vezels is het raadzaam om speciaal gereedschap te gebruiken voor montage. Met glasvezeltechnologie en accessoires is het strippen, splitsen en krimpen van glasvezels met de juiste connectoren net zo eenvoudig als met koperkabels.

Toepassingsgebieden van optische vezels en optische vezels

Optische vezels worden overal gebruikt waar status- of voortgangsinformatie van technische processen moet worden gevisualiseerd. Dit kunnen bijvoorbeeld schakeltoestanden van elektrische apparaten zijn, optische informatie van de boordcomputer van een voertuig of operatorinformatie afkomstig van hermetisch afgesloten elektrische componenten.

Optische vezels worden gebruikt voor bedrade communicatie. Vanwege hun gunstige eigenschappen hebben ze op veel plaatsen de klassieke koperkabel vervangen. Zo worden hedendaagse communicatiesystemen met volledige glasvezelnetwerken gebouwd.

Verder worden optische vezels gebruikt voor het flexibel transporteren van laserlicht met een gedefinieerde golflengte. Dit is bijvoorbeeld gebaseerd op apparaten in medische technologie of voor materiaalverwerking. LWL wordt ook gebruikt in meettechniek. Hier worden glasvezelsensoren gebruikt voor een breed scala aan zeer nauwkeurige meetvereisten. Ook verlichting voor microscopen en andere arbeidsmiddelen, maar ook bouw- en decoratieve verlichting worden vaak gerealiseerd met glasvezel.

Tips voor het leggen van optische vezels

Optische vezels mogen tijdens het leggen niet ernstig worden geknikt. De buigradius mag niet kleiner zijn dan twee centimeter om schade te voorkomen. Bij het trekken aan de glasvezelkabel mag er geen overmatige mechanische spanning op de kabel worden uitgeoefend. Sommige kabels hebben al een geïntegreerde trekontlasting. Bij het leggen in beschermbuizen of op montagebeugels moet de glasvezelkabel ook worden beschermd tegen scherpe randen en knikken.

Het oppervlak van lichtgeleiders mag niet worden beschadigd, zodat er geen licht op de verkeerde plaats komt en de gewenste lichtuitstraling op het gedefinieerde exitpunt niet wordt verminderd.