Kabeli koji prenose podatke za 5.000 DVD-ova u sekundi

Kabeli koji prenose podatke za 5.000 DVD-ova u sekundi

Povod za ovaj tekst je najnovije dostignuće na području optičkih kabela. Radi se o multikomponentnom optičkom vlaknu sa sedam jezgara koje omogućuje prijenos brzinom od 255 Tb u sekundi

Tekst: prof. dr. Igor Čatić

Foto: Gizmag

Jeste li se kada upitali koji su to materijali koji su omogućili tako snažan razvoj elektrotehnike, elektronike, računala i cijelog područja poznatog pod nazivom IT-tehnika? Bez anorganskih i organskih polimera nema navedenih područja ljudskih djelatnosti i proizvoda. U ovom slučaju zanimljivi su kabeli, osobito optički. Koji omogućuju skidanje čak 5.000 DVD-ova u jednoj jedinoj sekundi!

Klasični materijali za jezgre kabela bili su prvenstveno bakar i aluminij. No danas se više od 80 % prijenosa signala za velike udaljenosti ostvaruje putem optičkih kabela, možda preciznije kabela s optičkim vlaknima. Instalirani su u milijunskim dužinama.

Zamisao o optičkim kabelima je stara, potječe iz četrdesetih godina 19. stoljeća. Međutim do prodora zamisli došlo je šezdesetih godina 20. stoljeća. Godine 1964. istraživač dr. Charles K. Kao stvorio je teorijsku osnovu za izradbu optičkih kabela, za što je primio 2009. Nobelovu nagradu. Na tim teorijskim osnovama skupina istraživača iz tvrtke Corning Glass – R. Maurer, D. Keck i P. Schultz – izumila je 1970. optičko vlakno od silike. To je omogućilo da se prenese 65 tisuća više informacija nego što je to slučaj s bakrenom žicom. Jedna od posljedica takvog prijenosa signala na velike udaljenosti je prijenos opere iz njujorškog Metropolitana. Koje, zahvaljujući optičkim kabelima prati sada već više od 16 milijuna posjetitelja istodobno. Danas je moguće razlikovati četiri vrste optičkih vlakana. Ona načinjena na osnovi silicij-dioksida, multikomponentna (stakla na osnovi silicijevoga, natrijevoga, kalcijevoga i borovog oksida), staklo-plastična i plastična vlakna na osnovi poli(metil-metakrilata) popularnog pleksija te polistirena. Vlakna na osnovi silicija su anorgansko polimernog podrijetla, dok su plastična vlakna načinjena od organskih polimera.

Optička vlakna

Prilika je da se ovdje približi povijest kabela. Kabeli se prevlače gutaperkom (organski polimer) još od 1848. godine. I prvi podmorski kabel između Velike Britanije i Sjedinjenih Američkih Država bio je obložen gutaperkom (1860.). Do snažnog razvoja primjene sintetskih polimera u elektrotehnici došlo je izumom duromera, fenol-formaldehida, popularnog bakelita 1907. godine. Od tada se duromeri smatraju skupinom konstrukcijske plastike i ti su organski polimeri postali nezaobilaznim materijalom na području elektrotehnike.

Osim jezgre za kabele potrebni su plaštevi i izolacije. Isprva su to bili organski polimeri, guma, ali već nekoliko desetljeća za tu se namjenu upotrebljava najproširenija skupina plastike, plastomeri. Poput poli(vinil-klorida), popularnog PVC-a ili polietilena (PE). Sve su to organski polimeri.

Osim izolacijskih i plaštevskih materijala, u konstrukciji kabela nužni su i ostali materijali, u obliku konstrukcijskog tekstila (na bazi stakla, aramida, poliestera), separatori u obliku folija na osnovi poliestera, polipropilena, laminata (kombinacija aluminija i poliestera), bubrivi materijali (u obliku traka ili niti) te žica koje su sastavni dio ekrana ili armatura.

Kabelski materijali

Povod za ovaj tekst je najnovije dostignuće na području optičkih kabela. Pismo s tehničkim novostima kojeg izdaje Gizmag, objavio je 3. studenoga 2014. vijest o dostignuću skupine istraživača s Tehničkog sveučilišta u Eindhovenu (Nizozemska) i Sveučilišta središnje Floride koji su zajedno razvili novi optički kabel koji omogućuje u jednoj sekundi prijenos sadržaja koji odgovara kapacitetu od više od pet tisuća DVD-a (!), šest puta brže nego što je bio prijašnji rekord.

Radi se o multikomponentnom optičkom vlaknu sa sedam jezgara koje omogućuje prijenos brzinom od 255 Tb u sekundi. No istraživači naglašavaju da ni ta brzina ne će uskoro biti dostatna za sve veći prijenos signala.

Valja zaključiti, bez organskih i anorganskih polimera koji omogućuju izradbu takvih optičkih kabela ne bi bilo takvih brzina. Kada je postavljen podmorski kabel između Velike Britanije i SAD 1860. godine prijenos informacija bio je skraćen s nekoliko dana na nekoliko minuta, koliko je bilo potrebno da se Morseovim znakovima prenese poruka. Danas je prijenos 255 Tb/s samo privremena granica prijenosa. Očekuje se u ne tako dalekoj budućnosti brzina prijenosa signala reda veličine u području petabita u sekundi.