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...

Умная ручка - устройство и факты

Кто мог представить лет 50 назад, что пишущие ручки будут контролировать то, что ими пишут? «Стоп! Здесь неправильно написано слово» или «В этом уравнении должен быть не такой...

Невероятные факты из мира науки и техники 2

Из чего была сделана первая модель судна на воздушной подушке? Зачем водителям голубой цвет фар? Как размагнитить магнит? Что такое "пайкрит"? Как лечили артрит в древнем Египте?...

Монастыри Метеоры в Греции - история и факты

Есть на земле удивительные места, где небесная благодать непостижимо сочетается с красотой творения, а богатство земных даров с высотой подвижнического духа. Такова Святая...

Последние факты

Ступы - древняя архитектура Индии

Прообразом ступы был земляной могильный холм, почитаемый местным населением. Как известно, буддизм перенял и усвоил...

Аномальные облака - интересные факты

На протяжении тысячелетий, со времени появления письменности и до наших дней, люди сталкивались с необъяснимыми...

Аргентина - подборка интересных фактов

Много ли мы знаем об Аргентине? А между тем, это восьмое по размерам государство, политические партии в нём имеют свои...