Волоконная оптика - рывок в будущее

Техника

Волоконная оптика - это раздел оптики, в котором изучаются распространение света и передача информации по световодам. Кроме того, это одно из наиболее быстро развивающихся направлений современной лазерной физики. Методы волоконной оптики используются в оптической связи, в медицинских приборах (освещение носоглотки, желудка и т. д.), в скоростной киносъемке, в ядерной физике (регистрация треков ядерных частиц), в фототелеграфии и телеметрии (преобразователи кода и шифровальные устройства), в вычислительной технике, акустике и т. д.


Волоконная оптика - это раздел оптики, в котором изучаются распространение света и передача информации по световодам. Кроме того, это одно из наиболее быстро развивающихся направлений современной лазерной физики. Методы волоконной оптики используются в оптической связи, в медицинских приборах (освещение носоглотки, желудка и т. д.), в скоростной киносъемке, в ядерной физике (регистрация треков ядерных частиц), в фототелеграфии и телеметрии (преобразователи кода и шифровальные устройства), в вычислительной технике, акустике и т. д.

Оптическое волокно представляет собой диэлектрический волновод, изготовленный из кварцевого стекла. Он имеет световедущую сердцевину, окруженную оболочкой. Попадая в световедущую сердцевину, свет распространяется в ней за счет эффекта полного внутреннего отражения. Этот эффект имеет место при падении луча света на границу раздела двух сред из среды с большим показателем преломления.

Кроме основного световода волоконно-оптическая система состоит из блока оптической передачи (в который поступает и преобразуется электрический сигнал) и блока оптического приемника (который оптические сигналы преобразует обратно в электрические).

История волоконной оптики началась в 1966 году, когда двое японских ученых Као и Хокэма предложили использовать для передачи светового сигнала длинные стеклянные волокна. Понадобилось целое десятилетие для того, чтобы создать лабораторные образцы волоконных световодов, способных передать введенную в них мощность света.

В 1970 году фирма «Корнинг Гласе» впервые разработала световод, пригодный для передачи светового сигнала.

Волоконная оптика имеет много преимуществ по сравнению с традиционными металлическими линиями связи: Волоконно-оптический канал имеет намного более широкую полосу пропускания, чем металлический кабель. То есть он может нести больше данных.

Оптико-волоконный кабель менее чувствителен к помехам, чем металлический, и намного тоньше и легче, чем металлический.

Данные могут передаваться в цифровом виде, а не в аналоговом.

Широкая полоса частот (до 1014 Гц) и низкое затухание света в оптоволокне (~ 0,1-0,2 дБ/км) обеспечивают передачу массивов информации с высокими скоростями и на большие расстояния (до сотен километров без регенерации сигнала).

Кварцевое стекло как среда передачи нечувствительно к электромагнитным полям. Поэтому оптоволокно может прокладываться вместе с силовыми кабелями, без опасности возникновения наведенных помех и ошибок при передаче информации.

Оптическое волокно пожаробезопасно и взрывобезопасно, в ВОС (волоконно-оптическая сеть) обеспечивается гальваническая развязка между передающим и приемным оборудованием.

Оптическое волокно, как канал связи, имеет высокую степень защиты от прослушивания и несанкционированного съема информации.

На оптоволоконные световоды не действуют ни электрические, ни магнитные поля, а температура, при которой они плавятся, равна 2000° С, а эта температура, близкая к околосолнечной.

Волоконная оптика интересна и тем, что носителем информации является не электромагнитный импульс, а закодированный пучок света.

Если же сравнивать пропускную способность, то оптоволоконный световод толщиной с человеческий волос равноценен пучку медной проволоки толщиной с руку человека.

Основной недостаток волоконной оптики в том, что волоконно-оптический кабель является самым дорогим из всех типов кабеля. Волоконно-оптический кабель очень хрупкий, поэтому монтаж его очень затруднителен.

Одним из важных устройств, в котором применяется волоконная оптика, является волоконно-оптический телефон, используемый для двухсторонней связи. Поскольку большинство измерений предполагает наличие приборов на обоих концах линии или снятие замеров с одной и другой стороны, без согласованных действий монтажников организовать их весьма сложно. Использовать с этой целью радиостанции невозможно, так как протяженность оптических линий может превышать сотню километров.

Какие-либо металлические изолированные жилы в оптических кабелях, которые могли бы быть задействованы для организации проводной связи, встречаются очень редко. Выход один: волоконно-оптический телефон или переговорное устройство. Они выпускаются как в виде отдельной функционально завершенной системы, так и в виде системы, совмещенной с различными приборами (от источника излучения до рефлектометра). Пожалуй, наиболее разумным выбором станет телефон, встроенный в источник излучения или совмещенный с измерителем оптической мощности. В современных оптических линиях связи наиболее широко используются полупроводниковые лазеры с распределенной обратной связью. Необходимым элементом таких систем являются оптические усилители, среди которых, как показывают исследования, весьма перспективны ВКР-усилители, созданные на основе волоконных световодов и обладающие большой полосой усиления. Естественно, необходимым элементом любой системы связи являются сами волоконные световоды.

Источник:
Современные Чудеса Света

Похожие факты в этом разделе

Лазеры - генераторы когерентного излучения

Лазеры - это генераторы и усилители когерентного излучения в оптическом диапазоне, действие которых основано на индуцированном (вызванном полем световой волны) излучении...

Развеиваем заблуждения в физике и математике

Может ли убить сброшенная с небоскреба монета? Какой ток наиболее опасен для человека? Почему кошки не разбиваются при падении с большой высоты? Какую пользу приносит трение? Где...

Солнечный ковчег - самая большая солнечная батарея

Какие только новаторские идеи не приходят в голову современным изобретателям. Каждый день придумывается что-то новое. Японская компания Sanyo, известный производитель элементов...

Интеллектуальный дом - факты из будущего

Красивые, комфортные и надежные дома. Знают заранее все желания своего хозяина, реагируют на любое действие, предугадывают поведение, а когда никого нет - то сами ведут все...

Последние факты

Глаз Сахары - самый загадочный феномен природы

Так называемый Глаз Сахары - это огромное образование в мавританской части пустыни Сахара. Имеющая круглую форму с...

Тайны города Деринкую в Турции

Турецкая семья делала ремонт в своем доме в городке Деринкую, когда неожиданно обрушилась одна из стен, а их взору...

Озеро Церик-Кёль - удивительные факты

В горах Кабардино-Балкарии, в 40 километрах к югу от Нальчика расположены живописные Голубые озера. Это группа...