Un pachet de fibre optice
Fibra optica este un fir dintr-un material optic transparent (sticla, plastic) folosit pentru a transfera lumina in sine prin reflexie interioara totala.
Optica fibrei este o ramură a științei și ingineriei aplicate care descrie astfel de fibre. Cablurile bazate pe fibre optice sunt utilizate în comunicarea cu fibră optică. care permite transmiterea de informații pe distanțe lungi cu o rată mai mare a datelor decât în comunicațiile electronice [1]. În unele cazuri, ele sunt, de asemenea, folosite pentru a crea senzori.
Principiul transmiterii luminii utilizat în fibră optică a fost demonstrat pentru prima dată în secolul al XIX-lea, însă utilizarea pe scară largă a fost împiedicată de lipsa de tehnologii adecvate.
Trecerea generală la tehnologia cu fibră optică a fost împiedicată de atenuarea ridicată a fibrei optice, astfel încât concurența cu liniile de cupru a fost imposibilă. Doar până în 1970, Corning (în engleză) a reușit să stabilească o producție comercială de fibre cu atenuare redusă - până la 17 dB / km. în câțiva ani - până la 4 dB / km. Fibra a fost multimodă și mai multe moduri de lumină au fost transmise de-a lungul ei. Până în 1983, a fost stăpânită eliberarea fibrelor cu un singur mod, peste care a fost transmisă o modă.
În Rusia, primele linii de fibră optică au apărut la Moscova. Prima linie subacvatică cu fibră optică a fost autostrada St. Petersburg-Aberslund (Danemarca), așezată de SA "Sovtelecom" (acum PJSC "Rostelecom" [3]).
Fibrele optice de sticlă sunt fabricate din sticlă de cuarț. dar pentru gama infraroșie îndepărtată, pot fi utilizate alte materiale, cum ar fi fluorozirconatul, fluoroaluminatul și paharul de calcinoid. Ca și alte ochelari, acestea au un indice de refracție de aproximativ 1,5.
În prezent, se dezvoltă utilizarea fibrelor optice din material plastic. Un nucleu dintr-o astfel de fibră este fabricat din polimetacrilat (PMMA) și o carapace de PMMA fluorurate (fluoropolimeri).
Fibrele optice, de regulă, au o secțiune circulară și constau din două părți - miezul și cochilia. Pentru a asigura o reflexie internă completă, indicele de refracție absolut al miezului este puțin mai mare decât indicele de refracție al miezului. Miezul este fabricat din material pur (din sticlă sau plastic) și are un diametru de 9 μm (pentru fibră unică), 50 sau 62,5 μm (pentru fibră multimodă). Carcasa are un diametru de 125 microni și constă într-un material cu aditivi de aliere care modifică indicele de refracție. De exemplu, dacă indicele de refracție al cochiliei este 1.474, indicele de refracție al miezului este 1.479. Un fascicul de lumină îndreptat spre miez se va propaga prin ea, reflectând în mod repetat din cochilie.
Sunt posibile și construcții mai complexe: cristalele fotonice bidimensionale pot fi utilizate ca un nucleu și o cochilie. În locul unei modificări treptate a indicelui de refracție, se utilizează adesea fibre cu un profil al indiciului de refracție gradient, forma miezului poate să difere de forma cilindrică. Astfel de modele furnizează fibrelor proprietăți speciale: reținerea polarizării luminii de înmulțire, reducerea pierderilor, schimbarea dispersiei fibrelor etc.
Fibrele optice utilizate în telecomunicații, de regulă, au un diametru de 125 ± 1 micron. Diametrul miezului poate diferi în funcție de tipul de fibră și standardele naționale.
Profilul indexului de refracție al diferitelor tipuri de fibre optice:
sus-stânga - fibră unică;
în stânga de jos - fibră multimodă pas cu pas;
dreapta - o fibră de gradient cu un profil parabolic
Fibrele optice pot fi un singur mod și un multimod. Diametrul miez al fibrelor cu un singur mod este cuprins între 7 și 10 microni. Datorită diametrului mic al miezului, radiația optică se propagă prin fibră într-un mod (fundamental, fundamental) și, ca rezultat, nu există dispersie intermodală.
Există trei tipuri principale de fibre singlemode:
- fibră monomod cu o variație imparțială etapa (standard) (. SMF sau SM, Eng index pas s ingle m ode f Iber), definit prin recomandarea ITU-T G.652 și este utilizat în majoritatea sistemelor de comunicații optice;
- Fibra monodimensională cu dispersie offset (DSF sau DS, fibră de modelare în engleză a modului în care se schimbă limba engleză) este determinată de Recomandarea ITU-T G.653. În fibrele DSF cu impurități, regiunea de dispersie zero este deplasată la a treia fereastră de transparență. în care există o atenuare minimă;
- fibră monomod cu nenulă dispersie deplasată (NZDSF, NZDS sau NZ, Engl. n on-z ero d ispersion mutat s modul ingle f Iber), definit prin recomandarea ITU-T G.655.
Fibrele multimode diferă de diametrele miezului cu un singur mod, care sunt de 50 de microni la standardul european și 62,5 microni în standardele nord-americane și japoneze. Datorită numărului mare de fibra multimod cu diametrul miezului se extinde mai multe moduri de radiație - fiecare sub un unghi diferit, datorită căruia pulsul luminos se confruntă cu distorsiune și dispersia unei rotații clopot dreptunghiular.
Fibrele multimode sunt împărțite în trepte și gradate. În fibrele pasive, indicele de refracție din cochilie spre miez variază brusc. În fibre de gradient această schimbare are loc diferit - indicele de refracție al miezului crește treptat de la margine la centru. Aceasta duce la fenomenul de refracție în miez, reducând astfel efectul dispersiei asupra distorsiunii impulsului optic. Profilul indicelui de refracție al unei fibre de gradient poate fi parabolic. triunghiular. linii întrerupte și așa mai departe.
Fibrele din polimer (plastic) produc diametre de 50, 62,5, 120 și 980 micrometri și o cochilie cu un diametru de 490 și 1000 microni.
Cei mai mari producători de fibre optice [sursă nespecificată 988 zile]:
În Rusia, fibrele optice sunt fabricate la întreprinderea "Sisteme cu fibră optică" [5]
Comunicare fibră optică
Senzor de fibră optică
Fibrele optice pot fi utilizate ca senzori pentru măsurarea tensiunii, temperaturii, presiunii și a altor parametri. Dimensiunea redusă și absența virtuală a nevoii de energie electrică conferă senzorilor de fibră optică un avantaj față de cele tradiționale electrice în anumite zone.
Fibrele optice sunt utilizate în hidrofoane în dispozitive seismice sau sonare. Sunt create sisteme cu hidrofoane, în care mai mult de 100 de senzori sunt conectați la cablul de fibră. Sistemele cu senzor de hidrofon sunt utilizate în industria petrolieră, precum și în flota unor țări. Compania germană Sennheiser a dezvoltat un microfon cu laser, ale cărui principale elemente sunt un emițător laser, o membrană reflectorizantă și o fibră optică [11].
Senzorii cu fibră optică, cu temperaturi și presiuni de măsurare, sunt proiectați pentru măsurători în puțurile de țiței. Acestea sunt foarte potrivite pentru un astfel de mediu, care lucrează la temperaturi prea mari pentru senzorii de semiconductori.
Cu ajutorul fibrelor optice polimerice, se creează noi senzori chimici (senzori), care s-au dovedit a fi utilizați în mediul înconjurător, spre exemplu pentru detectarea amoniului în mediu apos [12].
Dispozitiv de protecție de arc cu dezvoltat senzori optici din fibre care principalele avantaje față de dispozitivele convenționale de protecție cu arc electric sunt: viteză mare, imunitate la interferențele electromagnetice, flexibilitatea și ușurința instalării, proprietățile dielectrice.
Fibrele optice sunt utilizate într-un giroscop cu laser. folosit în Boeing 767 [sursa nu este specificată 1432 zile] și în unele modele de mașini (pentru navigație). Giroscoapele cu fibră optică sunt utilizate în navele spațiale Soyuz [13]. Fibrele optice speciale sunt utilizate în senzorii interferometrici ai câmpului magnetic și a curentului electric. Acestea sunt fibre obținute prin rotirea piesei cu o birefringență puternică încorporată.
Alte utilizări ale fibrelor optice
Discul este frisbee. iluminat cu fibră optică
Fibrele optice sunt utilizate în proiectarea unui laser cu fibre.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: