Bl-iżvilupp mgħaġġel tax-xjenza u t-teknoloġija, il-fibra ottika kienet qed tespandi fl-oqsma tal-komunikazzjoni, l-elettronika u l-enerġija elettrika, u saret materjal bażiku promettenti ġdid. It-teknoloġija li takkumpanja l-fibra ottika tirbaħ ukoll in-nies' i favur in-novità u l-konvenjenza.
Funzjoni sħiħa ta 'trasmissjoni ta' enerġija
Larian Corporation ta 'l-Istati Uniti użat b'suċċess fibra ottika biex tlesti l-funzjoni ta' trasmissjoni ta 'l-enerġija, u tiftaħ mod ġdid fjamant fil-qasam ta' l-enerġija. Huma jużaw dijodi tal-lejżer semikondutturi fit-tarf li jittrasmetti biex jikkonvertu l-enerġija elettrika f'dawl tal-lejżer għat-trasmissjoni f'fibri ottiċi, u jużaw ċelloli solari bħala l-apparat li jirċievi. Dan il-mezz juża arsenide tal-gallju ħoxnin ta '300 mikron bħala sottostrat iżolanti, miksi b'ċellola solari ta' 20 mikron ħoxna. Huwa maqsum fi 6 oqsma indipendenti, li huma konnessi f'serje permezz ta 'pontijiet bl-ajru miksija bid-deheb. Meta d-dawl tal-lejżer trażmess mill-fibra ottika jolqot iċ-ċellola solari, l-enerġija tad-dawl issir immedjatament enerġija elettrika. Il-vultaġġ iġġenerat minn kull żona huwa eżattament 1 volt, u s-sitt żoni f'serje għandhom vultaġġ ta '6 volt, li huwa biżżejjed għaċ-ċirkwit tal-kontroll tal-biċċa l-kbira tas-sensuri.
Użat ħafna
Jekk il-qawwa tad-dijodu tal-lejżer tiżdied kontinwament u mgħammra b'sistema kompleta ta 'trasmissjoni tal-qawwa, trasmissjoni tal-qawwa ottika tal-fibra tista' tintuża ħafna f'aspetti militari, industrijali, kummerċjali u oħrajn. France' s laboratorju ta 'Bogen, li jispeċjalizza f'kompjuters, tagħmir elettroniku, proċessar tas-sinjali u teknoloġija tal-immaġini, juża soliton ottiku u impulsi qosra biex tinkiseb trasmissjoni bla distorsjoni f'fibri ottiċi. Din it-teknoloġija tista 'ssolvi l-problemi ta' tixrid kromatiku u effetti mhux lineari mingħajr ma teħtieġ apparati ta 'riġenerazzjoni multipli tul il-kejbil ottiku. Biss hemm bżonn li twaqqaf amplifikatur kull 100 kilometru jew hekk meta taħdem. Il-wavelets solitarji jistgħu jgħaddu minn xulxin mingħajr ma jinterferixxu ma 'xulxin. Jingħad li din it-teknoloġija l-ġdida tintuża f’submarine sottomarini fil-medda ta ’6450-12900 kilometru u tista’ ssolvi l-problema ta ’diffikultajiet ta’ komunikazzjoni. Teknoloġija ta 'komunikazzjoni tas-sinjal tal-ġarr tal-fibra ottika irregolari żviluppata minn esperti Amerikani tas-sigurtà tal-komunikazzjoni hija ddisinjata speċifikament biex tittratta l-GG # 39; i tal-kustodji dejjem aktar rampanti u sofistikati. Din it-teknoloġija l-ewwel tikkonverti informazzjoni utli bħalma hija l-vuċi f’sinjali tal-polz diġitali, u mbagħad tikkodifika dawn is-sinjali tal-polz diġitali u timmodulahom fuq trasportaturi ta ’microwave bl-addoċċ li jinbidlu b’mod irregolari. Meta tibgħat, l-apparat li jittrasmetti bil-lejżer jittrasmetti s-sinjal tal-ġarr irregolari li jġorr l-informazzjoni lir-riċevitur permezz tas-sistema ta 'komunikazzjoni tal-fibra ottika. Ir-riċevitur tal-lejżer tar-riċevitur juża teknoloġija speċjali biex tissinkronizza u tikkoordina b'mod dinamiku mal-apparat li jibgħat il-lejżer, u fl-aħħar ittemm il-kompitu ta 'demodulazzjoni ta' sinjali utli minn trasportaturi irregolari. Meta tuża din it-teknoloġija, it-tqaxxir ma jibqgħux utli, se jisimgħu biss ħsejjes kaotiċi. Pauline Awstralja riċentement żviluppat skala li tiżen fibra li tista 'tiżen trakkijiet b'fibra waħda u laser wieħed. Dan it-tip ta 'skala tal-fibra juża fibra ottika b'karatteristiċi ta' reżistenza speċjali ħafna. Meta tkun taħt pressjoni jew tensjoni, il-fibra ottika tkun deformata ftit, u tikkawża li l-karatteristiċi tal-laser jinbidlu. F'dan iż-żmien, id-ditekter jitgħallem immedjatament din il-bidla u jibdilha f'bidla tas-sinjal elettriku. Dan huwa rifless fuq il-pannell tal-wiri tal-istrument. Peress li l-fibra ottika hija magħmula mill-ħġieġ, għandha reżistenza għall-umdità u reżistenza għar-radjazzjoni. Aktar importanti minn hekk, huwa faċli biex tinstalla u tinżamm. Huwa adattat għall-installazzjoni fuq toroq ewlenin f'żoni urbani, madwar fabbriki, ajruporti u runways, imħażen, u portijiet. Xogħol kontinwu għal 24 siegħa. Għalhekk, minbarra l-użin, jista 'jkollu wkoll rwol ta' monitoraġġ, u l-eżattezza hija ħafna akbar minn dik tat-tagħmir elettroniku eżistenti.
Fibra Ottika tal-Plastik
Skond rapport riċenti mill-Ġurnal Amerikan, fibra ottika tal-plastik żviluppata minn Boston Optical Fiber Corporation, Massachusetts, għandha veloċità ta ’trasmissjoni 30 darba aktar mgħaġġla mill-wajer tar-ram standard kurrenti, u hija eħfef, aktar flessibbli, u bi prezz baxx mill-fibra tal-ħġieġ. . Dan it-tip ta 'fibra ottika juża r-rifrazzjoni tad-dawl jew il-mod ta' qbiż tad-dawl fil-fibra biex jilħaq veloċità ta 'trasmissjoni ogħla, u jista' jittrasmetti dejta b'veloċità ta '3 megabits kull sekonda f'100 metru. Fil-preżent, 370,000 kilometru ta 'kejbils ottiċi taħt il-baħar ġew stabbiliti madwar id-dinja. Dan it-tul jista 'kważi ċirku d-dinja 10 darbiet. Barra minn hekk, minħabba li l-lejżers jintużaw fiż-żewġt itruf, ir-ripetituri għas-sinjali tal-amplifikazzjoni m'għadhomx meħtieġa waqt it-trasmissjoni, u dan inaqqas ħafna l-ispejjeż u l-ispejjeż tas-sejħa. Skond ir-rapporti, id-dinja' i l-ikbar kapaċità ta ’kejbil ottiku sottomarini li jgħaqqad l-Ewropa u l-Istati Uniti waslet biex tiftaħ. Dan il-kejbil ta 'komunikazzjoni ottika sottomarina li jgħaqqad id-dinja qed jitpoġġa. Dan huwa l-iktar proġett magnífico fil-qasam tal-komunikazzjoni fis-seklu 20 u huwa appoġġjat minn 30 organizzazzjoni internazzjonali tat-telekomunikazzjoni madwar id-dinja. Jaqsam l-Oċean Atlantiku, jaqsam il-Baħar Mediterran, jgħaddi mill-Baħar l-Aħmar u l-Oċean Indjan, u jaqsam id-Dejt ta 'Malaka fl-Oċean Paċifiku. B'tul totali ta 'kważi 320,000 kilometru, jgħaqqad 175 pajjiż u reġjun, u jista' jagħmel 2,4 miljun telefonata jew jittrasmetti mijiet ta 'eluf ta' immaġini kompressati fl-istess ħin. Il-proġett kollu jiswa 14-il biljun dollaru Amerikan u huwa mistenni li jitlesta fl-2003.
Il-prinċipju tal-kompożizzjoni
It-teknoloġija tal-fibra ottika ġeneralment tikkonsisti fi tliet partijiet: is-sinjal ottiku li jittrasmetti t-tarf, il-fibra ottika użata biex tittrasmetti s-sinjal ottiku, u s-sinjal ottiku li jirċievi t-tarf.
Il-funzjoni tat-tarf tat-trasmissjoni tas-sinjal ottiku hija li tikkonverti s-sinjal elettriku biex jiġi trasmess f'sinjal ottiku permezz ta 'apparat ta' konverżjoni elettro-ottika. Bħalissa, l-apparat ta 'konverżjoni elettro-ottika tat-tarf li ġeneralment juża dijodu li jarmi d-dawl jew tubu tal-lejżer semikonduttur. Il-qawwa tad-dawl tal-ħruġ tad-dijodu li jarmi d-dawl hija relattivament baxxa, ir-rata ta 'modulazzjoni tas-sinjal hija relattivament baxxa, iżda l-prezz huwa irħis. Il-qawwa tad-dawl tal-ħruġ tagħha u l-kurrent tas-sewqan huma bażikament lineari f'ċerta firxa, li hija aktar adattata għal distanza qasira, veloċità baxxa, u trasmissjoni tas-sinjal analogu; Il-qawwa tal-ħruġ tad-dijodu hija kbira, ir-rata ta 'modulazzjoni tas-sinjal hija għolja, iżda l-prezz huwa relattivament għoli, u huwa adattat għal distanza twila, b'veloċità għolja, trasmissjoni tas-sinjal diġitali. Il-funzjoni tal-fibra ottika hija li tittrasmetti s-sinjal ottiku fit-tarf li jittrasmetti fit-tarf li jirċievi tas-sinjal ottiku bl-inqas attenwazzjoni u distorsjoni possibbli. Fil-preżent, il-fibra ottika hija ġeneralment użata fil-faxxa infra-aħmar qarib. Il-funzjoni tat-tarf li jirċievi s-sinjal ottiku hija li terġa 'tiddaħħal is-sinjal ottiku mas-sinjal elettriku korrispondenti permezz tal-apparat ta' konverżjoni fotoelettrika. L-apparat ta 'konverżjoni fotoelettrika ġeneralment juża fotodijodu semikonduttur jew fotodjodi valanga. It-tul ta 'mewġ li jarmi d-dawl tas-sors tad-dawl li jikkostitwixxi s-sistema ta' trasmissjoni tal-fibra ottika għandu jaqbel mal-medda tat-tul ta 'mewġa tat-tieqa ta' telf baxx tal-fibra tat-trażmissjoni u l-ogħla faxxa ta 'rispons tal-apparat fotoelettriku ta' sejbien. L-apparat ta 'konverżjoni elettro-ottika tat-tarf li jittrasmetti jadotta l-wavelength tal-emissjoni ċentrali ta '0.84& mikro; mThe luminożità għolja qrib infra-infra-aħmar semikondutturi dijodu li jarmi d-dawl, il-fibra tat-trasmissjoni tadotta fibra tal-kwarz multimode, u t-tarf li jirċievi l-apparat ta' konverżjoni fotoelettrika jadotta l-ogħla tul ta 'mewġa ta' rispons ta '0.8& mikro; m-0.9& mikro; mSilicon photodiode. Kull parti għandha tkun introdotta aktar 'l isfel.
Trasmettitur li jintewa tas-sinjal ottiku
Iċ-ċirkwit tas-sewqan u tal-modulazzjoni tal-LED użat fis-sistema huwa muri fil-Figura 2. Il-modulazzjoni tas-sinjal tadotta l-metodu ta 'modulazzjoni tal-intensità tad-dawl, u l-aġġustament tal-potenzjometru tal-intensità tad-dawl jintbagħat biex taġġusta l-kurrent statiku tas-sewqan li jiċċirkola permezz tal-LED, u b'hekk b'mod korrispondenti li tbiddel il-qawwa tad-dawl mitfugħa tal-LED, Il-firxa ta 'aġġustament tal-kurrent statiku tas-sewqan hija 0-20 mA, li tikkorrispondi għall-valur tal-wiri tal-pannell tad-dawl tal-intensità tat-trasmissjoni tas-sewqan valur tal-wiri 0-2000 unità, meta l-kurrent tas-sewqan ikun żgħir, id-dawl Il-qawwa tal-emissjoni tad-dijodu li jarmi u l-kurrent tas-sewqan huma bażikament lineari, l-awdjo Is-sinjal huwa mqabbad mat-terminal tal-input negattiv ta 'op amp ieħor wara li jkun iżolat mill-kapaċitatur, in-netwerk tar-resister u l-amp amp, u sovrappost bil-kurrent statiku tas-sewqan tad-dawl. dijodu li jarmi biex jagħmel id-dijodu li jarmi d-dawl jibgħat sinjal ottiku li jinbidel mas-sinjal tal-awdjo, u mbagħad permezz tal-coupler tal-fibra ottika Th is-sinjal ottiku huwa akkoppjat mal-fibra tat-trasmissjoni. It-tarf baxx tal-frekwenza tat-trasmissjoni tas-sinjal jista 'jiġi ddeterminat min-netwerk tal-kapaċitatur u r-resister, u r-rispons ta' frekwenza baxxa tas-sistema ma jkunx akbar minn 20Hz
Riċevitur tas-sinjal ottiku li jintlewa
Huwa d-dijagramma tal-prinċipju tax-xogħol tas-sinjal ottiku tat-tarf li jirċievi. Il-fibra tat-trasmissjoni tikkopja s-sinjal ottiku mit-tarf li jittrasmetti għall-photodiode tal-apparat ta 'konverżjoni fotoelettrika permezz tal-coupler tal-fibra ottika. Il-fotodijodu jikkonverti s-sinjal ottiku f'sinjal kurrenti proporzjonali għalih. Id-dijodu għandu jkun ibbilanċjat bil-maqlub meta jintuża, u s-sinjal fotokurrenti jinbidel f'sinjal ta 'vultaġġ proporzjonali għalih permezz tal-konverżjoni ta' vultaġġ kurrenti tal-amp amp. Is-sinjal tal-awdjo li jkun jinsab fis-sinjal tal-vultaġġ huwa akkoppjat mal-amplifikatur tal-qawwa tal-awdjo biex isuq il-kelliem ħoss permezz tal-kapaċitatur u r-reżistenza. Ir-rispons tal-frekwenza tal-fotodjodi huwa ġeneralment għoli, u r-rispons ta 'frekwenza għolja tas-sistema jiddependi prinċipalment fuq il-frekwenza tar-rispons tal-amplifikatur operattiv.
Trasmissjoni tal-fibra
Fil-preżent, il-fibra ottika użata għall-komunikazzjoni ottika ġeneralment tuża fibra tas-silika. Huwa miksi b'saff tal-kisi b'indiċi refrattiv żgħir n1 ġewwa l-qalba b'indiċi rifrattiv kbir n2. Id-dawl huwa mqassam bis-sħiħ fuq l-interface bejn il-qalba u l-kisi. Ir-riflessjoni hija ristretta għall-propagazzjoni fil-qalba tal-fibra. Kif muri fil-Figura 5, il-fibra ottika hija fil-fatt tip ta 'mewġa dielettrika. Id-dawl huwa msakkar fil-fibra ottika u jista 'jiġi trasmess biss tul il-fibra ottika. Id-dijametru tal-qalba tal-fibra ottika ġeneralment ikun minn ftit mikroni għal mijiet ta 'mikroni. Skond il-modalità tad-dawl tat-trasmissjoni, din tista 'tinqasam f'fibra multi-mode u f'fibra modalità unika, u tista' tinqasam fi tip ta 'indiċi refrattiv ta' stadju u f'fibra gradata indiċi skond il-modi differenti ta 'distribuzzjoni ta' indiċi refrattiv. Il-fibra tat-tip tal-indiċi tar-rifrazzjoni tinkludi żewġ medji koassjali simetriċi ċirkolarment, it-tnejn li huma ta 'tessut uniformi, iżda għandhom indiċi refrattivi differenti. L-indiċi ta 'rifrazzjoni tas-saff ta' barra huwa inqas minn dak tas-saff ta 'ġewwa.
Fibra tal-indiċi gradata hija tip ta 'fibra li l-indiċi refrattiv tiegħu huwa gradat matul is-sezzjoni trasversali tal-fibra. L-iskop li jinbidel l-indiċi ta 'rifrazzjoni huwa li tagħmel il-veloċitajiet tal-grupp ta' diversi modi simili, u b'hekk tnaqqas id-dispersjoni modali u żżid il-wisa 'tal-banda tal-komunikazzjoni. Il-fibri tat-tip tal-indiċi ta 'rifrazzjoni multimode jipproduċu tixrid bejn il-modalità minħabba l-veloċitajiet tal-grupp differenti ta' kull mod ta 'trasmissjoni, u l-wisa' tal-frekwenza tat-trażmissjoni hija limitata. Il-fibra gradata b'indiċi refrattiv gradat iżżid il-wisa 'tal-frekwenza tat-trasmissjoni minħabba d-distribuzzjoni speċjali ta' l-indiċi refrattiv tagħha, li jagħmel il-veloċità tal-grupp ta 'kull mod ta' trasmissjoni l-istess. Fibra modalità Unika hija fibra li tittrasmetti biss modalità ottika waħda, u fibra ta 'modalità waħda tista' tittrasmetti l-ogħla faxxa tas-sinjal. Fil-preżent, fibri ottiċi mod wieħed jintużaw l-aktar fil-komunikazzjonijiet ottiċi fuq distanza twila.
L-indikaturi tekniċi ewlenin tal-fibra tas-silika jinkludu karatteristiċi ta 'attenwazzjoni, apertura numerika u tixrid. Apertura numerika: L-apertura numerika tiddeskrivi l-karatteristiċi tal-fibra flimkien mas-sors tad-dawl, id-ditekter u apparati ottiċi oħra. Id-daqs tagħha jirrifletti l-abbiltà tal-fibra ottika biex tiġbor id-dawl. Kif muri fil-Figura 5, l-inċident tad-dawl fuq il-wiċċ tat-tarf tal-fibra ottika fl-angolu solidu 2θmax huwa rifless totalment fl-interface interna tal-fibra ottika li għandha tiġi trasmessa, u l-inċident tad-dawl fuq il-wiċċ tat-tarf tal-fibra ottika barra il-firxa 2θmax hija L-interfaċċja interna tal-fibra ma tipproduċix riflessjoni totali iżda hija trasmessa għall-kisi u hija immedjatament attenwata. L-apertura numerika tal-fibra hija ddefinita bħala: NA=Sinθmax, il-valur tagħha ġeneralment huwa bejn 0.1 u 0.6, u l-θmax korrispondenti huwa bejn 90 u 330, il-fibra Multimode għandha apertura numerika kbira, u l-apertura numerika ta 'fibra modalità waħda hija relattivament żgħira, u għalhekk ġeneralment il-fibra modalità waħda teħtieġ laser semikonduttur LD bħala s-sors tad-dawl tiegħu.
