Plastikozko zuntz optiko

Wikipedia, Entziklopedia askea
Jump to navigation Jump to search

Plastikozko zuntz optikoa (PZO)[1] (ingelesez, POF) polimeroz egindako zuntz optiko mota bat da. Beirazko zuntz optikoaren antzekoa da; PZOak datuen transmisiorako eta argiztapenerako erabiltzen dira. Datuen transmisioa zuntzaren nukleotik aurretiaz modulatutako argi-pultsuak bidaliz lortzen da. Distantzia luzeetan beirazkoak erabiltzen dira, eta industrian, ordenagailuetan eta distantzia laburreko beste aplikazioetan, PZOak erabiltzen dira. PZOak tolestura eta tenkaden aurrean oso sendoak dira; azken hau da bere abantailarik nagusiena gainerako zuntzen artean. PZOa zuntz optikoa den heinean, European Standards EN 60793-2-40-2011 irizpidearekin araututa dago.

Hurrengoa esaten du PZOari buruz EHUko ikertzaile batek:

<<Polimerozko zuntz optikoak (PZOak) oso erabilgarriak dira gaur egun eskaintzen dituzten ezaugarri interesgarriei esker, hala nola, malgutasuna, zurruntasun mekanikoa, diametro handia eta erabilera erraza. Erabilera tipikoen artean, distantzia laburretako komunikazio sareak, sentsore optikoak eta zuntz optiko bidezko iluminazioa ditugu[1]. Horietaz gain, dopante organikoekin edo erdieroale organikoekin dopatuz gero, efizientzia altuko laser, anplifikagailu eta kommutadore erabat optikoak garatu daitezke>>[2]

Plastikozko zuntz optiko baten argazkia mikoskopioa erabilita. PZO batek, gutxi gorabehera, ile baten lodiera dauka.

Materialak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

PZOak zein materialez osatuta dauden, bi material familia desberdindu daitezke:

  • metakrilatoa (PMMA), plastiko arrunta. Kasu honetan, PZOaren nukleoaren % 96 metakrilatoa da. Ohikoena eta merkeena da[1].
  • fluoropolimero amorfoan[3] oinarritutako materialak, adibidez, Cytop[4]. PZO perfluoratuak indize-gradualeko PZOak (ingelesez, GI-POF) dira. Ez da hain ohikoa material honetaz osatutako PZOak ikustea, batez ere, haien fabrikazio prozesua neketsua delako eta PMMAkoak baino garestiagoak direlako[1][5].

Plastikozko zuntz optikoa estrusioaren metodoa erabiliz fabrikatzen da. Beirazko zuntz optikoa, berriz, tirakako metodoa erabiliz fabrikatzen da[1].

Neurriak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

PZO nukleo ertainaren konparaketa beirazko zuntz moduanitzen nukleoarekin eta modubakarren nukleoarekin.
  • PZOaren nukleoaren diametroa 125 μm eta 1 mm-ekoaren artekoa da; hau da, beirazko zuntz optikoa baino lodiagoa da; gutxienez 20 aldiz lodiagoa izan daiteke, eta gehienez ere 100 aldiz lodiagoa.
  • Plastikozko zuntz optikoaren karrete bakoitzaren luzera maximoa PZOa egiteko erabili den materialaren menpe dago,
    • PMMA erabiliz gero, luzera maximoa 200 m-takoa izango da.
    • plastizkozko zuntz optiko perfluorinatua erabiliz gero, 1 km-eko luzera maximoa lortu daiteke.

Ezaugarriak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  • Nukleoa PMMAz edo poliestirenoz osatuta dago. Haien difrakzio-indizea 1'49 eta 1'59 da, hurrenez hurren[1].
  • Zuntzaren nukleoa material fluorinatu batekin estaltzen da. Bere errefrakzio-indizea nukleoarena baino txikiagoa da, 1'42 ingurukoa[1].
  • Nukleoaren eta estalduraren errefrakzio-indizeen arteko aldea handia izan behar da, eta horrela mantendu behar da zuntzaren luzera osoan zehar.[1]
  • Zenbakizko zabaltze (NA) handia dauka, 0'5 ingurukoa[1].
  • IEC 60793-2-40 A4a.2 industria-estandarra jarraitzen du[6][7].
  • 0'15 dB/m-ko ahultze galerak @ λ = 650 nm[6].
  • ~5 MHz/km-ko banda-zabalera @ λ = 650 nm, Cytopez egindako PZOak 0'5 GHz/km-ko banda-zabalera izatea lortu dezakete @ λ = 1310 nm[6].

Moduanitzezko zuntz optikoa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Plastikozko zuntz optikoa moduanitzeko zuntz optikoa da; hau horrela da bere nukleoaren diametroarengatik[1].

Abantailak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Hainbat aplikazio izateaz gain, plastikozko zuntz optikoek abantaila ugari dituzte. Beirazko zuntz optikoak arrakasta handia izan zuen kuprezko kableekin konparatuz aurkezten zituen ezaugarriengatik; PZOak beirazko zuntz optikoaren ezaugarri/abantaila hauek mantentzen ditu:

  • Interferentzia-arriskurik ez dute, eremu magnetikoek eta bestelako seinale elektrikoek ez baitute eraginik plastikoan. Puntu hau zuntz optikoaren abantailarik handiena da[8].
  • Arinak dira. Adibidez, auto batek, gutxi gorabehera, 50 kg gutxiago pisatzen du komunikazio-sarea plastikozko zuntz optikoekin egiten bada[8].
  • Elektrizitatea garraiatzen ez dutenez, ez dago su arriskurik.
  • Kuprezko kableek baino segurtasun gehiago eskaintzen dute.

Gainera, PZOak beirazko zuntz optikoekin konparatuz, abantaila gehigarri batzuk eskaintzen ditu[1][8]:

  • Merkeak dira, metakrilatoa erabiltzen delako zuntz mota hau egiteko.
  • Behar dituzten konektoreak ere sinpleak eta merkeak dira.
  • Beirazko zuntz optikoaren nukleoa baino lodiagoa denez, zuntzak elkar konektatzea errazagoa da.
  • Ledekin 650 nm-ko leihoan lan egiten dute, honek PZOa begietarako segurua egiten du: bezeroaren autoinstalazioak errazten ditu. Gainera, gehienbat Ledak erabiltzen direnez, eta ez laserrak, PZOz osatutako komunikazio-sistemek ez dute behar beirazkoek behar duten beste energia funtzionatzeko.
  • Sendotasuna tolestura eta tenkaden aurrean. 20 mm-tako kurbatura erradioak jasan ditzakete horrek PZOan galera garrantzitsuak eragin gabe. Honi esker, etxeetako barne-konexioak ahalbidetzen ditu, beirazko zuntz optikoaren zurruntasunari kontrajarriz.

Desabantailak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Nahiz eta onura asko ekarri, PZOaren erabilerak bere eragozpenak ere badauzka[1]:

  • PZO guztiak moduanitzekoak dira. Hau ezin da aldatu, nukleoaren diametroaren menpe dagoelako eta nukleoa ezin daitekeelako txikiagoa egin.
  • Galera handiak dauzkate distantzia luzeetan, beraz, ez dira egokiak distantzia luzeetako komunikazio-sistemetan erabiltzeko. Argi-pultsuen indargabetzea distantzia laburretan ematen da, horregatik soilik distantzia txikien arteko komunikazioa ahalbidetzen dute.
  • Banda-zabalera "estua" daukate, beirazkoekin konparatuz; bakarrik 1 Gbps-eko abiadurak lor ditzakegu.
  • 80 ºC/350 K-etik gora ezin dute lan egin. Tenperatura altuetan plastikoa urtzen hasten da; ondorioz, argi-pultsuak egoki garraiatzeko behar den gardentasuna galtzen da.

Erabilerak eta azken garapenak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Bi PZO kableak LAN batera konektatuta.

PZOari "kontsumorako" zuntz optikoa deitzen diote: zuntza, lotura optikoak, konektoreak eta instalazioa, merkeak direlako, beste zuntz mota batzuekin konparatuz. PZOak jasaten duen ahultze eta distortsio ezaugarriak direla-eta,

  • abiadura "baxuko" loturetan PMMA zuntzak erabiltzen dira: distantzia laburreko aplikazioetan, domotikan, etxeko LAN sareetan, sare industrialetan (PROFIBUS eta PROFINET), kotxeetan, medikuntzako irudigintzan (endoskopiak, laparoskopiak, etab.) eta iturgintzan (estolderia ikuskatzeko), besteak beste.
  • zuntz perfluoratuak erabiltzen dira PMMA zuntzek eskaintzen duten abiadura baino handiagoa eskatzen duten aplikazioetan, hola nola, datu-zentruen kableatuan, eraikinetako LAN sareetan eta 4K eta 8K-ko telebista konexioetan.

PZOak merkeak eta oso erresistenteak direnez, erabili daitezke sentsoreen urrutiko kontrola egiteko eta multiplexatzeko.

Gaur egun, PZOaren erabilera gero eta gehiago hedatzen ari da. Bi gertakari nagusik eragin dute interesa PZOarengan: bata, gigabiteko banda-zabalera fenomenoa da, etxeetako barne-sareen (bai kuprezko kableekin osatuta daudenak, bai haririk gabeko sareak) gaitasunak gainditu dituena; bestea, berriz, IEEEren Ethernet zehaztapen berria da, PZOak gigabiteko transmisio abiadurak jasatera ahalbidetu duena[9][10].


PZOa Euskal Herrian[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Euskal Herri mailan PZOak lantzen dituen ikerketa talde bakarra dago, Applied Photonics Group taldea. Talde hau Euskal Herriko Unibertsitatekoa da, Bilboko Goi Eskola Teknikoan kokatuta dagoena, Komunikazio Ingenieritzaren sailean, hain zuzen. APG taldeak Europa mailan onena da PZOaren ikerketan eta inplementazioan. Honela azaltzen du APG taldeak bere lan-esparrua:

<<Taldeak komunikazio optikoen arloan jardun du, eta bereziki plastikozko zuntz optikoan oinarritutako aplikazioetan. Neurri apalagoan bada ere, zuntz konbentzionalekin ere egiten du lan, bereziki modu anitzeko zuntzekin. Halaber, taldeak plastikozko zuntz optiko konbentzionalak eta zuntz mikroegituratuak fabrikatzen ditu, aplikazio berezietarako. Taldearen bigarren lerroa aktiboena sentsore optikoena da. Sentsore optikoak diseinatzen eta fabrikatzen ditugu askotariko sektorerentzat, hala nola aeronautikoa, sektore elektrikoa eta elikagaien industria. Sentsoreak diseinatu ditugu neurtzeko, besteak beste, korronte elektrikoa, haizearen noranzkoa eta abiadura, likido maila, tip clearancea eta tip timinga motor aeronautikoetan, presioa, nekea, deformazioa edo tentsioa. Gure sentsoreetako batzuk Zubi Eskegia bezalako leku enblematikoetan jarrita daude>> [11]

APG taldea askotan gonbidatu dute munduko PZO kongresu garrantzitsuenetara, hala nola, SPIE[12] eta POF[13] kongresuak. Horretaz gain, herrialde mailan EITB, Tele7, etab. hedabideetako saio ezberdinetan egon dira zientzia-dibulgazioa egiten eta haien lanari buruz hitz egiten; estatu eta europa mailan beste komunikabideek ere sarritan gonbidatu dituzte.

Hona hemen, Elhuyar Zientziako Garazi Andonegi Beristain komunikazio arduradunak <<Plastikozko zuntz optikoak>> artikuluan APG taldeari buruz esan zuena:

<<Argia zuntzean zehar nola hedatzen den simulatzeko software bat garatu dute, eta dagoeneko hainbat enpresak erabiltzen dute erreminta hori. Horretaz gain, plastikozko zuntz optikoetan oinarritutako dispositibo berriak diseinatu eta garatzen dituzte. Eta, gainera, autoetako zuntz-sarea egokitzeko azterketa bat egin dute, batez ere, kiribilak direla eta sortzen diren informazio-galerak murrizteko. Hori gutxi izango balitz, hegazkinen motorren hegalen eta motorren eta fuselajearen arteko distantzia neurtzen duten sentsoreak garatu dituzte PZOa erabiliz>>[8]


Erreferentziak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  1. a b c d e f g h i j k l (Ingelesez)  [|Zubia eta Arrue, Joseba Andoni eta Jon] (2000), «Plastic Optical Fibers: An introduction to their technological processes and applications», Optical Fiber Technology (Invited article) 7, [101-140], . Noiz kontsultatua: 2018-11-21 .
  2.   Ayesta, Zubia, Illarramendi, Arrue, Jimenez (2015), [http://www.ehu.eus/ojs/index.php/ekaia/article/view/14552/12938 Polimerozko zuntz optiko dopatuen erabilera laser eta anplifikagailu gisa], . Noiz kontsultatua: 2018-11-21 .
  3.   European Standards EN 60793-2-40-2011, . Noiz kontsultatua: 2018-11-22 .
  4. (Ingelesez)  «CYTOP® Functions and Features», AGC, . Noiz kontsultatua: 2018-11-21 .
  5. (Ingelesez)  «"Graded-Index Polymer Optical Fiber (GI-POF)"» (PDF), Thorlabs, . Noiz kontsultatua: 2018-11-21 .
  6. a b c (Ingelesez)  ITU, «ITU-T Recommendation with Test Specifications», ITU-T, . Noiz kontsultatua: 2018-11-21 .
  7. (Ingelesez)  Tsukamoto, Yoshihiro, «Plastic optical fiber standard», IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee, . Noiz kontsultatua: 2018-11-21 .
  8. a b c d   Andonegi, Garazi (2004), Plastikozko zuntz optikoak, . Noiz kontsultatua: 2018-11-21 .
  9. (Ingelesez)  IEEE STANDARDS ASSOCIATION (2017), IEEE 802.3bv-2017 - IEEE Standard for Ethernet Amendment 9: Physical Layer Specifications and Management Parameters for 1000 Mb/s Operation Over Plastic Optical Fiber, . Noiz kontsultatua: 2018-11-21 .
  10. (Ingelesez)  Hardy, Stephen (2017), Has Plastic Optical Fiber's Time Finally Arrived?, . Noiz kontsultatua: 2018-11-21 .
  11.   Applied Photonics Group (APG), 2018, . Noiz kontsultatua: 2018-11-21 .
  12.    .
  13.    .

Ikus, gainera[aldatu | aldatu iturburu kodea]