Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) служат человеку более 40 лет. Изначально такие системы применялись для передачи больших объемов цифровой информации в компьютерных глобальных и локальных сетях.
Оптоволоконный проводник
По мере развития технологий качество оптоволоконики повышалось, ее стоимость падала. Уже в средине 80-х годов прошлого века появились первые устройства передачи аудиосигнала по ВОЛС. В начале текущего века оптический кабель для звука занял доминирующую позицию в технологии качественной передачи звуковых сигналов.
Преимущества оптического выхода
Главное преимущество оптоволоконных линий пересылки аудиосигнала – это практически полное отсутствие искажения звука от электромагнитных полей, которые с избытком присутствуют в среде обитания человека. Здесь кабели с металлическими жилами-проводниками могут заметно проигрывать оптоволоконным системам в качественной передаче аудиосигнала. В результате акустическая система будет воспроизводить звук с искажением.
Кроме того, при использовании оптического канала передачи достигается полная гальваническая развязка между передающим и приемным устройствами. Это также положительно влияет на качество передачи аудиосигнала. Паразитные наводки по плохим шинам «земли» (Ground) – бич звуковой аппаратуры. Сами оптические системы не создают электромагнитные помехи.
Типы оптоволоконного кабеля
Кабель телевизионный: какой лучше
Для пересылки аудиосигнала по оптическому каналу звук вначале преобразуют в цифровую форму, затем с помощью светодиода или твердотельного лазера отправляют по оптическому аудио кабелю получателю сигнала – фотоприемнику.
Оптоволоконные проводники делятся на два основных вида:
- Мономодовый;
- Мультимодовый.
В мультимодовых световые потоки могут иметь разброс в длинах волн и траекториях, что на больших длинах проводников может приводить к искажениям сигнала. Светоизлучателями в таких каналах передачи звука являются светодиоды, недорогие и долговечные полупроводниковые приборы. Длина соединителей не превышает 5 метров. Диаметр центрального светопроводящего волокна – 62,5 мкм. Внешняя оболочка световода имеет размер 125 мкм.
К сведению. Основное достоинство мультимодового кабеля – относительная дешевизна, поэтому он получил широкое распространение.
В мономодовом проводнике лучи света движутся прямолинейно, затухание и искажение сигнала минимально. Диаметр светового волокна равен 1,3 мкм, длина волны сигнала – тоже 1,3 мкм. Такой соединитель может иметь большую длину, чем мультимодовый. Источником света в этом случае является полупроводниковый лазер, излучающий сигналы с жестко регламентированной длиной волны. Однако лазер – устройство более дорогое и менее долговечное, чем светодиод. В результате система становится более дорогой, чем мультимодовая, хотя и имеет лучшие параметры, в частности, длина проводника может составлять десятки метров.
Типовая конструкция оптоволоконного кабеля
Конструкция оптоволоконного кабеля
Кабель UTP
Оптическое волокно может быть изготовлено из:
- Полимера;
- Кварцевого стекла.
Полимерное волокно, как правило, более стойкое к механическим воздействиям, более дешевое. Однако со временем может терять прозрачность, что отрицательно сказывается на долговечности изделия.
Стеклянные световоды имеют лучшие оптические характеристики, но более дороги и хрупки.
Преимущества и недостатки стекловолокна
Преимущества:
- Стеклянные оптические кабели могут использоваться в высокотемпературных применениях, таких как печи, духовки и конденсаторы в больших двигателях, а также в областях с чрезвычайно низкими температурами, таких как склады холодного хранения.
- Поскольку стеклянные сердцевины эффективны при передаче света и обеспечивают значительно более высокие скорости передачи, стеклянные оптические волокна могут использоваться на больших расстояниях измерения.
- Стеклянное оптическое волокно позволяет использовать фотоэлектрический датчик в местах, где вы обычно не сможете его использовать. С этим преимуществом вы можете выбрать датчики с широким спектром корпусов, стилями установки и функциями для вашего конкретного применения.
- Поскольку стеклянные оптические волокна тонкие и легкие, они оптимизированы для небольших пространств и небольших объектов.
Недостатки:
- Установка стеклянных оптических волокон требует высококвалифицированных техников, а инструменты и оборудование для терминации волокна обычно дороги.
- Диаметр сердцевины из стекловолокна очень мал, следовательно, он предъявляет более высокие технологические требования для подключения света к области сердцевины, такой как источники света.
- Стеклянные оптические волокна становятся хрупкими, и при неправильном обращении их больше можно разбить.
Сравнение с HDMI
Как соединить телевизионный кабель
У оптоволоконных систем связи начала 2000-х лет появился серьезный конкурент. Это устройства передачи цифровой информации, в том числе звукового сигнала через кабель HDMI.
Кабель HDMI
HDMI (High Definition Multimedia Interface) – интерфейс для мультимедийных систем высокой четкости.
Большим плюсом HDMI соединения является возможность передачи одновременно в высоком качестве цифровых сигналов, как видео, так и звука. Причем звук может пересылаться по восьми каналам с 24 битным разрешением и частотой 192 кГц. При этом в акустической системе легко реализуется объемный звук. По количеству передаваемой звуковой информации интерфейс HDMI превосходит оптоволоконные системы. Для бытового использования кабели HDMI имеют длину 1,5-3 метра, но могут достигать и 15 м.
Единственным минусом HDMI проводника можно считать передачу сигнала по металлическим проводникам. Хотя они надежно экранированы, вероятность помех от местных электромагнитных полей остается.
Вытеснит ли HDMI оптоволоконику? В ближайшее время вряд ли. Выпущено множество акустических систем, музыкальных центров с применением оптического аудио канала, и их выпуск продолжается. Выбрать должен будет потребитель.
История возникновения системы
Ещё недавно оптоволоконный кабель не воспринимался как инструмент для качественной передачи звука. Известно, что на быструю передачу данных возможен только свет. Впервые оптические технологии были применены в фотофоне, разработанным Александром Беллом.
Оптическая телефонная связь доказала возможность передачи сигнала по воздуху, но сама идея изобретателя не прижилась. Наработки физика стали использоваться для общения между судами, но не более.
Широкое использование оптоволоконных технологий началось лишь в середине 20 века, а серьёзный прорыв, позволивший принести диджитал аудио аут в массы, случился в 1980 году с изобретением стекловолоконного провода, который был способен передавать световой сигнал.
Несмотря на то, что оптический вход отпраздновал 40-летие, он до сих пор считается лучшим по качеству передачи аналогового звука, с которым не могут сравниться «тюльпан», HDMI-кабель, появившиеся значительно позже.
Оптоволоконный кабель для аудио устройств
Практически все высококачественные системы воспроизведения звука имеют оптический канал.
Передача звука в цифровом формате между удаленными устройствами подчиняется протоколу SPDIF (Sony*/Philips* Digital Interface Format). Его реализация в оптическом варианте была сделана фирмой Toshiba и стала общепризнанным стандартом под названием TOSLINK.
Оптический звуковой выход
Вид оптического цифрового аудиокабеля системы TOSLINK
Для портативных устройств, например, ноутбуков, могут применяться более миниатюрные разъемы Mini TOSLINK.
Разъем Mini TOSLINK
Кабель для домашнего кинотеатра и телевизора
Подключить акустическую систему «Домашний кинотеатр» к телевизору можно четырьмя основными способами:
- Электрическим аналоговым проводом с разъемами «Тюльпан»;
- Коаксиальным электрическим кабелем;
- Оптоволоконикой;
- Соединителем HDMI.
Аналоговый кабель
Подключение аналоговым электрическим проводником является самым простым и «древним» способом. Потребуется двухканальный соединитель с 2 + 2 разъемами «Тюльпан» (RCA), двух цветов красного и белого.
Аналоговый кабель с разъемами «Тюльпан»
Подключается аналоговый аудиовыход телевизора «AudioOut» к входу ресивера домашнего кинотеатра «AudioIn». Цвета «Тюльпанов» соответствуют цветам гнезд ресивера и телевизора.
Качество пересылки сигнала при таком соединении невысокое.
Коаксиальный цифровой кабель
Лучшее качество достигается при применении коаксиального кабеля. Аудиосигнал передается в цифровом виде, согласно протоколу S PDIF,по экранированному проводу.
Кабель соединяет гнездо телевизора с маркировкой «COAXIALOUT» или «S/PDIF-OUTCOAXIAL» и гнездом ресивера «COAXIALIN».
Внимание! Необходимо соблюдать направленность подключения соединителя для правильной передачи аудиосигнала от телевизора к домашнему кинотеатру. Маркировка направления имеется на изделии.
Качество звучания высокое, однако вероятность помех от электромагнитных полей имеется.
Оптоволоконика
Оптический аудиокабель подключается к гнезду телевизора с маркировкой Optical-Outили Out-Toshlink и гнезду ресивера Optical-In или Toshlink-In.
Внимание! При установке оптического соединителя следует стараться лишний раз не перегибать его и не перекручивать в продольном направлении.
Качество передаваемого звука при применении оптоволокна считается наилучшим.
HDMI кабель
Для передачи сигнала на домашний кинотеатр следует убедиться, что и телевизор, и аудиосистема поддерживают интерфейс ARC(Audio Return Channel). Коммутация соответствующих гнезд «HDMI-ARC» телевизора и аудиосистемы производится соединителем HDMI версии v 1.4, вариант «b».
Подключение производится просто, качество звука не хуже, чем у оптического канала.
Основный принцип работы
Оптический кабель, подключаемый в digital audio out, состоит из оболочки и сердцевины
Принятые стандарты для тв-входа, одинаковые для Samsung, LG, других производителей, заключаются в нескольких этапах транспортировки информации:
- генерация светового сигнала из электрического;
- его ретрансляция с выхода на вход без потери силы, искажений;
- приём входящим устройством сигнала;
- обратная трансформация сигнала в электрический.
Оптический кабель, подключаемый в digital audio out, состоит из оболочки и сердцевины. Внимание при производстве отводится сложности соединения коннекторов, при помощи которых можно подключить два устройства между собой.
Нарушение технологии существенно портит качество передаваемого звука, делая использование оптических соединений бесполезным. Именно поэтому, меломаны приобретают кабеля промышленной нарезки определённой длины.
Параметры оптического кабеля для качественного соединения
При покупке оптоволоконного проводника следует обратить внимание на следующие факторы:
- Длина кабеля должна быть разумно короткой. Не стоит покупать проводник длиной 10 метров, если соединяемые устройства находятся на расстоянии всего лишь 2-3 м. Запас здесь только вредит – повышается цена товара, растет вероятность искажений сигнала, значит, и качества акустики.
- Лучше приобретать оптический звуковой кабель, сделанный из стекла, с большим количеством волокон. Желательно, чтобы соединитель был достаточно толстым, его защитная оболочка имеет большие размеры и сможет защитить волокна от механических повреждений.
- Пропускная способность оптического соединителя должна быть не ниже 9 МГц, лучше – 11 МГц.
- Соединитель не должен иметь следов перегибов и перекручиваний.
- Покупку следует делать в проверенном месте. Цена проводника должна быть разумно большой. Дешевый оптоволоконный переходник, еще и купленный в сомнительном месте, приведет к разочарованию качеством звука, если он (звук) вообще будет.
Аудио системы пользуются заслуженным признанием у профессионалов-звуковиков и фанатов-меломанов: у всех тех, для кого высококачественное воспроизведение звука является главным фактором в работе, хобби или просто отдыхе.
В чем разница между стекловолокном и пластиковым оптоволокном?
От введения стеклянного оптического волокна и пластикового оптического волокна ниже, вы может быть имеете более четкое представление о разнице между этими двумя терминами. Следующая сравнительная таблица, которая суммирует параметры, поможет вам лучше понять это.
| Элемент | Стекловолокно | Пластиковое оптическое волокно |
| Диаметр сердцевины | Более узкий (около 50-100μm для многомодового волокна и 8-10μm для одномодового волокна) | Более широкий (около 150-2000 μm и даже до 20000 μm) |
| Числовая апертура | Больше | Более узкий |
| Стоимость | Дороже | Дешевле |
| Signal strength | Poorer | Better |
| Extreme temperatures | Sustainable | Unsustainable |
| Flexibility | Less flexible | More flexible |
| Consumability | More complex | Easier |
| Transmission distance | Longer | Shorter |
POF — лучший выбор для соединения на коротких расстояниях и тех, у кого нет профессиональных знаний по стекловолокну. Для сложных условий и более высокой скорости передачи на большое расстояние следует использовать стеклянное оптическое волокно.
Другой тип оптического волокна
Существует другой тип оптического волокна -кварцевое волокно с полимерной оболочкой (plastic clad silica -PCS) или иногда называемое кварцевым волокном с полимерным покрытием (hard clad silica- HCS). Он имеет стеклянную сердцевину и пластиковую оболочку, но используется меньше, чем пластиковое оптическое волокно. По сравнению с цельностеклянными волокнами, он имеет значительно более низкие характеристики производительности, предоставляя более высокие потери и меньшую пропускную способность. Основным преимуществом является большое ядро (до 200-300 μm), которое выгодно в таких приложениях, как промышленные и медицинские применения.
