Brzim razvojem nauke i tehnologije optička vlakna proširuju se u područjima komunikacije, elektronike i električne energije i postaju novi osnovni materijal koji obećava. Prateća tehnologija optičkih vlakana također osvaja naklonost ljudi GG-a s novostima i praktičnošću.
Kompletna funkcija prenosa snage
Larian korporacija Sjedinjenih Država uspješno je koristila optička vlakna za dovršavanje funkcije prenosa energije, otvarajući potpuno novi način na polju napajanja. Koriste poluvodičke laserske diode na kraju odašiljanja za pretvaranje električne energije u lasersku svjetlost za prijenos u optičkim vlaknima, a koriste solarne ćelije kao prijemni krajnji uređaj. Ovaj uređaj koristi galijum arsenid debljine 300 mikrona kao izolacijsku podlogu prekrivenu solarnom ćelijom debljine 20 mikrona. Podijeljen je u 6 neovisnih područja koja su serijski povezana pozlaćenim zračnim mostovima. Kada laserska svjetlost koju prenosi optičko vlakno udari u solarnu ćeliju, svjetlosna energija odmah postaje električna energija. Napon koji generira svako područje iznosi tačno 1 volt, a šest područja u seriji imaju napon od 6 volti, što je dovoljno za upravljački krug većine senzora.
široko korišten
Ako se snaga laserske diode neprekidno povećava i opremi cjelovitim sustavom za prijenos energije, prijenos energije optičkim vlaknima može se široko koristiti u vojnom, industrijskom, komercijalnom i drugim aspektima. France' Bogen laboratorija, specijalizovana za računare, elektroničku opremu, obradu signala i tehnologiju slike, koristi optički soliton i kratke impulse za postizanje prenosa bez izobličenja u optičkim vlaknima. Ova tehnologija može riješiti probleme kromatske disperzije i nelinearnih učinaka bez potrebe za višestrukim regenerativnim uređajima duž optičkog kabla. Potrebno je samo postaviti pojačalo svakih 100 kilometara ili toliko pri radu. Usamljeni talasni valovi mogu prolaziti jedan drugoga bez ometanja. Kaže se da se ta nova tehnologija koristi u podmornici podmornice u rasponu od 6450-12900 kilometara i može riješiti problem u komunikacijskim poteškoćama. Nepravilna komunikacijska tehnologija optičkih vlakana nosača razvijena od strane američkih stručnjaka za sigurnost komunikacija posebno je dizajnirana za rješavanje današnjih sve jačih i sofisticiranijih prisluškivaca' Ova tehnologija prvo pretvara korisne informacije poput glasa u digitalne pulsne signale, a zatim kodira te digitalne pulsne signale i modulira ih na slučajnim mikrovalnim nosačima koji se nepravilno mijenjaju. Prilikom slanja, uređaj za prijenos lasera prenosi signal nepravilnog nosača koji nosi informacije do prijamnika putem komunikacijskog sustava s optičkim vlaknima. Laserski prijemnik prijemnika koristi posebnu tehnologiju za sinhronizaciju i dinamičku koordinaciju sa laserskim uređajem koji šalje i na kraju ispunjava zadatak demodulacije korisnih signala iz nepravilnih nosača. Pomoću ove tehnologije prisluškivači više neće biti korisni, čut će samo haotične zvukove. Australija Pauline nedavno je razvila vagu vlakna koja može vagati kamione jednim vlaknom i jednim laserom. Ova vrsta vlaknastih ljestvi koristi optička vlakna s vrlo posebnim karakteristikama otpora. Kada je pod pritiskom ili napetošću, optičko vlakno će se malo deformirati, zbog čega će se karakteristike lasera promijeniti. Detektor će u ovom trenutku odmah naučiti ovu promenu i pretvoriti je u promenu električnog signala. To se odražava na displeju instrumenta. Pošto je optičko vlakno izrađeno od stakla, ima otpornost na vlagu i otpornost na zračenje. Još važnije, to je jednostavno postavljanje i održavanje. Pogodan je za postavljanje na glavnim prometnicama u urbanim područjima, oko tvornica, aerodroma i pista, skladišta i luka. Kontinuirani rad u trajanju od 24 sata. Zbog toga osim vaganja može igrati i nadzornu ulogu, a tačnost je daleko veća od one postojećih elektroničkih uređaja.
Plastično optičko vlakno
Prema nedavnom izvještaju američkog dnevnika, plastično optičko vlakno koje je razvila Boston Optical Fiber Corporation, Massachusetts, ima brzinu prijenosa 30 puta bržu od trenutne standardne bakrene žice i lakši je, fleksibilniji i niži od staklenih vlakana . Ova vrsta optičkih vlakana koristi lom svjetlosti ili način skakanja svjetla u vlaknu kako bi postigla veću brzinu prijenosa, a podatke može prenijeti brzinom od 3 megabita u sekundi u roku od 100 metara. Trenutno je širom svijeta položeno 370.000 kilometara podmorničkih optičkih kablova. Ova dužina može skoro 10 puta kružiti zemljom. Štoviše, s obzirom da se laseri koriste na oba kraja, repetitori za pojačavanje signala više nisu potrebni tijekom prijenosa, što će znatno smanjiti troškove i troškove poziva. Prema izvještajima, uskoro se otvara najveći podmornički optički kabl globalnog GG-a koji povezuje Evropu i Sjedinjene Države. Postavlja se ovaj optički kabl za podmornicu koji povezuje svijet. Ovo je najveličanstveniji projekt na polju komunikacije u 20. stoljeću, a podržava ga 30 međunarodnih telekomunikacijskih organizacija širom svijeta. Prelazi preko Atlantskog okeana, prelazi Sredozemno more, prolazi kroz Crveno i Indijsko okean, a kroz tjesnac Malaka prelazi u Tihi ocean. Ukupna dužina od gotovo 320.000 kilometara povezuje se sa 175 država i regija i može istovremeno obaviti 2,4 milijuna telefonskih poziva ili prenijeti stotine hiljada komprimiranih slika. Cijeli projekt koštao je 14 milijardi američkih dolara, a očekuje se da će biti završen 2003. godine.
Princip sastava
Tehnologija optičkih vlakana obično se sastoji od tri dijela: kraja koji odašilje optički signal, optičkog vlakna koji se koristi za prijenos optičkog signala i kraja koji prima optički signal.
Funkcija kraja koji prenosi optički signal je pretvaranje električnog signala koji se prenosi u optički signal kroz uređaj za elektro-optičku pretvorbu. Trenutno uređaj za elektro-optičku pretvorbu sa odašiljačem općenito koristi diodu za emitiranje svjetla ili poluvodičku lasersku cijev. Izlazna snaga svjetlosne diode je relativno mala, brzina modulacije signala je relativno niska, ali cijena je jeftina. Njegova izlazna svjetlosna snaga i pogonska struja u osnovi su linearni unutar određenog raspona, što je više pogodno za prijenos na kratke udaljenosti, male brzine i analogni signal; Izlazna snaga diode je velika, brzina modulacije signala je visoka, ali cijena je relativno visoka, pa je pogodna za prenos signala na veće udaljenosti, velike brzine. Funkcija optičkog vlakna je da prenosi optički signal na kraju odašiljača na kraj prijema optičkog signala sa što je moguće manjim prigušenjem i izobličenjem. Trenutno se optička vlakna uglavnom koriste u bliskom infracrvenom opsegu.0,84& micro; m 、 1,31& micro; m 、 1,55& micro; mMulti-mode ili jednosmjerna kvarcna vlakna s dobrom propusnošću. Funkcija kraja koji prima optički signal je vraćanje optičkog signala u odgovarajući električni signal putem fotoelektričnog pretvarača. Uređaj za fotoelektričnu pretvorbu obično koristi poluvodički fotodiod ili lavinski fotodiod. Valna dužina emitirajuće svjetlosti izvora svjetlosti koji čini sistem za prijenos optičkih vlakana mora odgovarati opsegu valne duljine prozora niskog gubitka prijenosnog vlakna i vršnom opsegu odziva fotoelektričnog uređaja za otkrivanje. Uređaj za elektro-optičku pretvorbu odašiljača prihvaća središnju talasnu valnu duljinu od 0,84& mikro; mVeliko svjetlost blizu infracrvene poluvodičke diode, prijenosno vlakno prihvaća multododno kvarcno vlakno, a prijemni krajnji fotoelektrični uređaj za pretvorbu usvaja talasna dužina vršne reakcije od 0,8& mikro; m-0,9& mikro; mSilicijum fotodioda. Svaki će dio biti predstavljen u nastavku.
Sklopivi predajnik optičkog signala
Upravljački i modulacijski krug LED koji se koristi u sustavu prikazan je na slici 2. Modulacija signala prihvaća metodu modulacije intenziteta svjetlosti, a potenciometar za podešavanje jačine svjetlosti šalje se za podešavanje statičke struje vožnje koja prolazi kroz LED, a time i promjena LED svjetlosne snage emitirane, postavljeni raspon podešavanja statičke struje vožnje je 0-20 mA, što odgovara prikaznoj vrijednosti intenziteta prijenosa svjetlosti na ploči 0-2000 jedinica, kada je struja pogona mala, svjetlo emitirajuća snaga diode i pokretačka struja su u osnovi linearni, zvučni. Signal je povezan s negativnim ulaznim terminalom drugog op ampera, nakon što je izoliran kondenzatorom, mrežom otpornika i op amporom i postavljen statičkom pokretačkom strujom svjetla. emitirajućom diodom kako bi svjetlosna dioda poslala optički signal koji se mijenja zvučnim signalom, a zatim putem spojnika optičkih vlakana Th je optički signal spojen na prijenosno vlakno. Nizak kraj frekvencije prijenosnog signala može se odrediti kondenzatorskom i otporničkom mrežom, a odziv niske frekvencije sustava nije veći od 20Hz
Sklopivi prijemnik optičkog signala
To je dijagram principa rada kraja za primanje optičkog signala. Prenosno vlakno spaja optički signal od predajnog kraja na fotoelektrični uređaj za pretvorbu fotodioda kroz spojnik optičkih vlakana. Fotodioda pretvara optički signal u trenutni signal koji je proporcionalan njemu. Dioda bi trebala biti obrnuto pristrana kada se koristi, a fototokovni signal se pretvara u naponski signal proporcionalan njemu pretvorbom struje u napon op. Audio signal sadržan u naponskom signalu povezan je s audio pojačalom snage kako bi se zvučnik pokrenuo kroz kondenzator i otpor. Frekvencijski odziv fotodioda općenito je visok, a visokofrekventni odziv sustava uglavnom ovisi o frekvenciji odziva operativnog pojačala.
Vlakna za prenos
Trenutno se optička vlakna koja se koriste za optičku komunikaciju uglavnom koriste silika vlakna. Prekriven je obložnim slojem s malim indeksom loma n1 unutar jezgre s velikim indeksom loma n2. Svjetlost se u cijelosti distribuira na sučelju između jezgre i oplate. Odraz je ograničen na širenje u jezgri vlakna. Kao što je prikazano na slici 5, optičko vlakno je zapravo vrsta dielektričnog valovoda. Svetlost je zaključana u optičkom vlaknu i može se prenositi samo duž optičkog vlakna. Prečnik jezgre optičkog vlakna uglavnom je od nekoliko mikrona do stotina mikrona. Prema načinu svjetlosnog svjetla, može se podijeliti na vlakna s više modova i jednosmjerna vlakna, a prema različitim načinima raspodjele indeksa refrakcije vlakana, može se podijeliti na indeks refrakcije i stupnja refrakcije. Refraktivno indeksno vlakno tipa sadrži dva kružno simetrična koaksijalna medija, koja su jednolična teksture, ali imaju različite indekse loma. Indeks loma vanjskog sloja niži je od indeksa loma.
Gradirano indeksno vlakno je vrsta vlakana čiji se indeks loma razvrstava duž presjeka vlakana. Svrha promjene indeksa loma je učiniti grupne brzine različitih modusa sličnim, smanjujući na taj način modalnu disperziju i povećavajući propusni opseg komunikacije. Vlakna koračnog tipa multimode indeksa refrakcije proizvode inter-modnu disperziju zbog različitih grupnih brzina svakog načina prijenosa, a propusna širina prijenosa je ograničena. Multimodna refrakcijska indeksirana vlakna povećavaju širinu opsega prijenosa signala zbog posebne distribucije indeksa loma, što grupnu brzinu svakog načina prijenosa čini istom. Jednoosno vlakno je vlakno koje prenosi samo jedan optički mod, a jednonaravno vlakno može prenijeti najveću širinu opsega signala. Trenutno se jedno-modalna optička vlakna uglavnom koriste u optičkim komunikacijama na velike daljine.
Glavni tehnički pokazatelji silicijevog vlakna uključuju karakteristike prigušenja, numerički otvor i disperziju. Numerička blenda: Numerička blenda opisuje karakteristike vlakana u kombinaciji sa izvorom svjetla, detektorom i drugim optičkim uređajima. Njegova veličina odražava sposobnost optičkog vlakna da skuplja svjetlost. Kao što je prikazano na slici 5, incident svjetlosti na krajnjoj strani optičkog vlakna unutar čvrstog kuta 2θmax potpuno se odražava na unutarnjem sučelju optičkog vlakna koje se prenosi, a svjetlost koja pada na krajnju stranu optičkog vlakna izvan raspon 2θmax je Unutarnje sučelje vlakana ne proizvodi potpuno refleksiju, već se prenosi na oblaganje i odmah je prigušen. Brojčani otvor blende definiran je kao: NA=Sinθmax, vrijednost mu je općenito između 0,1 i 0,6, a odgovarajuća θmax između 90 i 330, Multimode vlakno ima veliki brojčani otvor, a numerički otvor jednostrukog vlakna relativno je mala, tako da općenito za jednosmjerno vlakno treba LD poluvodički laser kao njegov izvor svjetlosti.
