Швидким розвитком науки та технологій оптичне волокно розширюється у сферах зв'язку, електроніки та електроенергії, стає новим перспективним базовим матеріалом. Супровідна технологія оптичних волокон також завойовує прихильність людей&№ 39 новизною та зручністю.
Повна функція передачі потужності
Корпорація Larian Сполучених Штатів успішно використовувала оптичне волокно для завершення функції передачі енергії, відкриваючи абсолютно новий шлях у сфері живлення. Вони використовують напівпровідникові лазерні діоди на передавальному кінці для перетворення електричної енергії в лазерне світло для передачі в оптичних волокнах, а сонячні батареї використовують як приймальний кінцевий пристрій. Цей пристрій використовує арсенід галію товщиною 300 мкм як ізоляційну підкладку, покриту сонячною батареєю товщиною 20 мкм. Він розділений на 6 незалежних областей, які з'єднані послідовно позолоченими повітряними мостами. Коли лазерне світло, що передається оптичним волокном, потрапляє на сонячну клітинку, енергія світла негайно стає електричною енергією. Напруга, що генерується кожною областю, становить рівно 1 вольт, а шість послідовних областей мають напругу 6 вольт, що достатньо для схеми управління більшості датчиків.
широко використовуваний
Якщо потужність лазерного діода постійно збільшується та оснащується повною системою передачі енергії, передача енергії оптичного волокна може широко застосовуватися у військових, промислових, комерційних та інших аспектах. Франція&№ 39; лабораторія Богена, яка спеціалізується на комп'ютерах, електронному обладнанні, обробці сигналів та технологіях зображення, використовує оптичний солітон і короткі імпульси для досягнення безпроменевої передачі оптичних волокон. Ця технологія може вирішити проблеми хроматичної дисперсії та нелінійних ефектів, не вимагаючи декількох пристроїв регенерації вздовж оптичного кабелю. Під час роботи потрібно лише встановлювати підсилювач кожні 100 кілометрів. Самотні вейвлети можуть проходити один через одного, не заважаючи один одному. Кажуть, що ця нова технологія використовується в підводних човнах підводних човнів в межах 6450-12900 кілометрів і може вирішити проблему труднощів зв'язку. Нерегулярна технологія зв'язку з оптичним волокном несучої сигналу, розроблена американськими експертами з безпеки зв'язку, спеціально розроблена для боротьби з сьогоднішніми розгалуженими та витонченими підслуховувачами' Ця технологія спочатку перетворює корисну інформацію, таку як голос, у цифрові імпульсні сигнали, а потім кодує ці цифрові імпульсні сигнали та модулює їх на випадкових носіях НВЧ, які змінюються нерегулярно. При відправці лазерний передавальний пристрій передає сигнал нерегулярного носія, що несе інформацію, до приймача через оптичну волоконну систему зв'язку. Лазерний приймач приймача використовує спеціальну технологію для синхронізації та динамічної координації з передавальним лазерним пристроєм і, нарешті, виконує завдання демодуляції корисних сигналів від нерегулярних носіїв. Використовуючи цю технологію, підслуховувачі більше не будуть корисні, вони лише чутимуть хаотичні шуми. Австралія Полін нещодавно розробила вагу для зважування волокна, яка може зважувати вантажівки одним волокном та одним лазером. Цей тип волоконної шкали використовує оптичне волокно з дуже особливими характеристиками опору. Коли воно знаходиться під тиском або напругою, оптичне волокно буде деформуватися дещо, що призведе до зміни характеристик лазера. В цей час детектор негайно дізнається цю зміну і перетворить її в зміну електричного сигналу. Це відображено на панелі дисплея приладу. Оскільки оптичне волокно виготовлено зі скла, воно має вологостійкість і стійкість до випромінювання. Що ще важливіше, це простий монтаж і обслуговування. Він підходить для встановлення на головних дорогах у міських районах, навколо заводів, аеропортів та злітно-посадкових смуг, складів та портів. Безперервна робота протягом 24 годин. Тому, крім зважування, він також може грати моніторингову роль, і точність набагато більша, ніж у існуючих електронних пристроїв.
Пластикові оптичні волокна
Згідно з останнім звітом американського журналу, пластикове оптичне волокно, розроблене Boston Optical Fiber Corporation, штат Массачусетс, має швидкість передачі в 30 разів швидше, ніж поточний стандартний мідний дріт, і легше, гнучкіше і дешевше, ніж скловолокно . Цей вид оптичного волокна використовує заломлення світла або стрибковий режим світла у волокні, щоб досягти більш високої швидкості передачі, і може передавати дані зі швидкістю 3 мегабіти в секунду протягом 100 метрів. В даний час по всьому світу прокладено 370 000 кілометрів підводних оптичних кабелів. Ця довжина може майже обвести землю в 10 разів. Більше того, оскільки лазери використовуються на обох кінцях, ретранслятори для посилення сигналів більше не потрібні під час передачі, що значно знизить вартість і витрати на дзвінки. Згідно з повідомленнями, найближчим часом у світі збирається відкрити підводний оптичний кабель з найбільшою місткістю підводного човна, який з'єднує Європу та США. Цей підводний оптичний кабель зв'язку підводного човна, що з'єднує світ, прокладається. Це найвеличніший проект у галузі комунікацій у XX столітті та його підтримують 30 міжнародних телекомунікаційних організацій у всьому світі. Він перетинає Атлантичний океан, перетинає Середземне море, проходить через Червоне море та Індійський океан і перетинає протоку Малака в Тихий океан. Маючи загальну довжину майже 320 000 кілометрів, він підключається до 175 країн та регіонів і може здійснювати 2,4 мільйона телефонних дзвінків або передавати сотні тисяч стислих зображень одночасно. Весь проект коштував 14 мільярдів доларів США, і очікується, що він буде завершений у 2003 році.
Принцип композиції
Технологія оптичного волокна зазвичай складається з трьох частин: оптичного сигналу, що передає кінець, оптичного волокна, що використовується для передачі оптичного сигналу, і оптичного сигналу, що приймає кінець.
Функція кінця передачі оптичного сигналу полягає в перетворенні електричного сигналу, що передається, в оптичний сигнал через пристрій електрооптичного перетворення. В даний час передавальний кінцевий пристрій електрооптичного перетворення зазвичай використовує світлодіод або напівпровідникову лазерну трубку. Потужність вихідного світла світлодіода порівняно низька, швидкість модуляції сигналу порівняно низька, але ціна дешева. Його вихідна потужність світла та струм приводу в основному лінійні в певному діапазоні, що більше підходить для передачі короткого, низькошвидкісного та аналогового сигналів; Вихідна потужність діода велика, швидкість модуляції сигналу висока, але ціна порівняно висока, і вона підходить для передачі сигналу на великі відстані, швидкісного цифрового сигналу. Функція оптичного волокна полягає в тому, щоб передавати оптичний сигнал на передавальному кінці до приймального кінця оптичного сигналу з якомога меншим загасанням і спотворенням. В даний час оптичне волокно зазвичай використовується в ближній інфрачервоній смузі.0.84& micro; m 、 1.31& micro; m 、 1.55& micro; mMulti-mode або одномодове кварцове волокно з хорошою прохідністю. Функція кінця прийому оптичного сигналу полягає у відновленні оптичного сигналу відповідного електричного сигналу через пристрій фотоелектричного перетворення. Пристрій фотоелектричного перетворення, як правило, використовує напівпровідниковий фотодіод або лавинний фотодіод. Довжина хвилі, що випромінює світло джерела світла, що становить систему передачі оптичного волокна, повинна відповідати смузі довжини хвилі вікна з низькими втратами волокна передачі та пікової смуги відгуку пристрою фотоелектричного детектування. Передавальний кінцевий пристрій електрооптичного перетворення приймає центральну довжину хвилі випромінювання 0,84 ГГ ампер; мікро; м. Високо яскравість ближнього інфрачервоного напівпровідникового світлодіода, волокно передачі приймає багатомодове кварцове волокно, а приймальний кінцевий фотоелектричний пристрій перетворення приймає максимальна довжина хвилі відгуку - 0,8& micro; m-0,9& micro; mSilicon photoodiode. Кожна частина буде представлена нижче.
Складний передавач оптичного сигналу
Схема управління і модуляції світлодіода, що використовується в системі, показана на малюнку 2. Модуляція сигналу приймає метод модуляції інтенсивності світла, а потенціометр регулювання інтенсивності світла направляється для регулювання статичного струму руху, що протікає через світлодіод, відповідно зміна потужності випромінюваного світла світлодіода. Встановлений статичний діапазон регулювання струму рухомого струму становить 0-20 мА, що відповідає відображеному значенню панелі інтенсивності пропускання світла на дисплеї значення дисплея 0-2000 одиниць, коли струм приводу невеликий, світло потужність випромінювання діода і привідний струм, в основному, лінійний, звуковий. Сигнал з'єднується з негативним вхідним кінцем іншого ОП після виділення конденсатором, резисторною мережею та підсилювачем та накладений статичним струмом руху світлового струму. випромінюючий діод, щоб зробити светоизлучающий діод відправити оптичний сигнал, який змінюється звуковим сигналом, а потім через муфту оптичного волокна Th оптичний сигнал пов'язаний з волокном передачі. Низький кінець частоти передавального сигналу може бути визначений конденсаторною і резисторною мережею, а низькочастотна характеристика системи не більше 20 ГГц
Складний приймач оптичного сигналу
Це схема принципу роботи оптичного сигналу, що приймає кінець. Передавальне волокно з'єднує оптичний сигнал від передавального кінця до фотоелектричного пристрою перетворення фотодіоду через муфту оптичного волокна. Фотодіод перетворює оптичний сигнал у пропорційний йому сигнал струму. При використанні діод повинен бути зворотним ухилом, а фотострумовий сигнал перетворюється в сигнал напруги, пропорційний йому перетворенням струму в напругу змінного струму. Аудіосигнал, що міститься в сигналі напруги, приєднується до підсилювача потужності звуку, щоб привести динамік до звуку через конденсатор і опір. Частотна характеристика фотодіоду, як правило, висока, а високочастотна характеристика системи в основному залежить від частоти відгуку операційного підсилювача.
Трансмісійне волокно
В даний час оптичне волокно, що використовується для оптичного зв'язку, зазвичай використовує кремнезем. Він покритий обшивним шаром з невеликим показником заломлення n1 всередині серцевини з великим показником заломлення n2. Світло повністю розподіляється по інтерфейсу між сердечником і обшивкою. Відбиття обмежується розповсюдженням у серцевині волокна. Як показано на малюнку 5, оптичне волокно насправді є різновидом діелектричного хвилеводу. Світло замикається в оптичному волокні і може передаватися лише вздовж оптичного волокна. Діаметр серцевини оптичного волокна, як правило, становить від кількох до сотень мікрон. Відповідно до світлового режиму пропускання, його можна поділити на багатомодове волокно та одномодовий волокно, і його можна розділити на тип ступінь заломлення та класифікований волокно з показником заломлення відповідно до різних способів розподілу показника заломлення волокна. Стекловолоконний тип волокна показника заломлення містить два круго симетричних коаксіальних середовища, обидва вони однакові за фактурою, але мають різні показники заломлення. Показник заломлення зовнішнього шару нижчий, ніж внутрішнього шару.
Градуйоване індексне волокно - це різновид волокна, показник заломлення якого класифікується уздовж поперечного перерізу волокна. Мета зміни показника заломлення - зробити групові швидкості різних режимів подібними, тим самим зменшивши модальну дисперсію та збільшуючи пропускну здатність зв'язку. Багатомодові волокна індексу заломлення ступінчастого типу виробляють міжмодову дисперсію за рахунок різної групової швидкості передачі кожного режиму, а пропускна здатність передачі обмежена. Багатомодовий коефіцієнт заломленого волокна з індексом заломлення збільшує пропускну здатність передачі сигналу завдяки спеціальному розподілу показника заломлення, що робить групову швидкість передачі кожного режиму однаковою. Одномодове волокно - це волокно, яке передає лише один оптичний режим, а одномодове волокно може передавати найвищу пропускну здатність сигналу. В даний час одномодові оптичні волокна в основному використовуються в оптичних комунікаціях на великі відстані.
Основні технічні показники силікатного волокна включають характеристики ослаблення, числову апертуру та дисперсію. Числова діафрагма: Числова діафрагма описує характеристики волокна в поєднанні з джерелом світла, детектором та іншими оптичними пристроями. Його розмір відображає здатність оптичного волокна збирати світло. Як показано на малюнку 5, світло, що падає на торцеву частину оптичного волокна в межах твердого кута 2θmax, повністю відображається на внутрішньому інтерфейсі оптичного волокна, що передається, і світла, що падає на торцеву поверхню оптичного волокна зовні Діапазон 2θmax - Внутрішній інтерфейс волокна не виробляє повного відображення, але передається облицюванню і негайно ослаблений. Числову діафрагму волокна визначають як: NA=Sinθmax, його значення зазвичай становить від 0,1 до 0,6, а відповідна θmax - від 90 до 330, багатомодове волокно має велику числову діафрагму, а числова діафрагма одномодового волокна порівняно мало, тому в основному одномодовому волокні потрібен напівпровідниковий лазер LD як його джерело світла.
