Termenul de fibră optică implică doctrina proceselor de propagare a luminii în fibră optică și schimbarea proprietăților sale sau a unui produs finit având fibre optice în compoziția sa.
La rândul său, fibra este numită cel mai subțire miez flexibil din sticlă de cuarț sau un tip special de plastic, în interiorul căruia lumina curge, reflectată de pereții venei. Firele din fibră optică permit transmiterea datelor digitale pe distanțe lungi la viteze foarte mari.
Originea fibrei optice
Folosirea sunetului și a luminii ca semnale pentru furnizarea de informații a început din cele mai vechi timpuri, când oamenii au bătut gongul și au dat foc incendiilor, avertizându-se reciproc de pericol. Aceste vremuri s-au scufundat în uitare, dar ideea de transportoare de informații de sunet și lumină nu și-a pierdut relevanța și sa îmbunătățit în timp în diverse dispozitive. Unul dintre ele a fost un telegraf optic inventat de Robert Hooke. El a fost un aparat, informații de la care au fost date sub formă de semnale speciale. La o distanță lungă, ei puteau fi văzuți cu un telescop. Dispozitivul lui Hooke a devenit popular și folosit de ceva timp.
Ulterior, francezul Claude Chapp a proiectat și dezvoltat un dispozitiv de semnalizare cu un cod digital, ale cărui semnificații au fost descifrate folosind un dicționar special. Precizia și viteza datelor transmise au contribuit la succesul acestei invenții și, curând, lanțul telegrafic Chapper a fost construit nu numai în Franța, ci și în alte țări.
În cursul secolului următor, alți inventatori și-au făcut propriile corecții la dispozitivele de semnalizare existente, iar la începutul anilor '60 oamenii de știință sovietici au făcut o descoperire absolută în fizică: un laser a fost inventat. Pe baza noii dezvoltări, au fost construite linii de transmisie de date cu fibră optică, având un număr de avantaje semnificative față de produsele din cabluri de cupru: capacitate ridicată, imunitate la interferențe electromagnetice, greutate redusă și o durată mai lungă de viață.
Materiale pentru fibre optice
În fabricarea fibrelor optice, se utilizează sticlă de cuarț sau materiale polimerice. Cuarț fibră optică se bazează pe cuarț topit - minerale minerale valoroase. Datorită proprietăților sale, fibrele optice pe bază de silice au multe caracteristici pozitive, cum ar fi:
- o bună transparență optică, care permite transmiterea de informații pentru a utiliza valuri de diferite intervale
- atenuare scăzută. Datorită acestei proprietăți, datele pot fi transmise pe distanțe lungi, ceea ce extinde domeniul de utilizare a fibrei optice din cuarț
- rezistență la expunerea prelungită la temperaturi ridicate.
Fibrele optice din polimeri au o mare flexibilitate, astfel încât ghidurile de lumină realizate prin utilizarea lor pot avea un diametru suficient de mare (de la 1000 micrometri), ceea ce asigură o bună conductivitate a radiației de-a lungul acestuia. În același timp, datorită valorilor ridicate de atenuare, fibra polimerică nu poate fi utilizată în zonele cu infraroșu, unde capacitatea de transmisie a luminii este redusă semnificativ.
Structura produselor
Fibra de cuarț precum și polimerul au aceeași structură, care include astfel de elemente, fiecare având propriul său indice de refracție:
- Miezul asigură mișcarea luminii prin fibră. Mărimea diametrului miezului depinde de gradul în care se introduc fasciculele de lumină. În consecință, cu cât este mai mare diametrul, cu atât este mai mare suprafața disponibilă pentru radiație. Într-o fibră optică, indicele de refracție (n) al miezului este de aproximativ 1,48.
- Carcasa interioară are un indice de refracție mai mic decât miezul, care oferă reflexie internă, prin care razele de lumină se deplasează de-a lungul fibrei. La reflecția internă completă, fasciculul de lumină care intră în miez se va deplasa de-a lungul acestuia cu o putere maximă.
- Pielea exterioară este o acoperire multistratificată tampon, care servește la protejarea elementelor interne ale fibrei optice de factorii externi negativi. Grosimea minimă a pielii este de 250 microni.
Soiuri de fibră optică
Până în prezent, distingem astfel de tipuri de fibre optice ca singlemode și multimode. care diferă unul de celălalt în diametrul miezului.
În fibra cu un singur mod, diametrul miezului este de aproximativ 8 μm. Datorită diametrului mic al miezului, numai un fascicul de lumină se poate deplasa de-a lungul acestuia, astfel încât aspectul dispersiei intermodice este redus la zero. Acest factor face posibilă transferarea datelor la distanțe de mai multe kilometri la viteză mare.
Fibrele optice având un diametru mare al miezului (62,5 μm), peste care se propagă radiațiile luminoase, se numesc multimode. Acest tip de fibră optică permite introducerea mai multor raze de lumină în diferite unghiuri și facilitează mișcarea lor simultană. Cu toate acestea, datorită mărimii mari a miezului, reflexia luminii din pielea exterioară crește, ceea ce implică dispersie, în timp ce capacitatea este redusă.
La rândul său, fibra multimodă este împărțită în:
- gradient
Ele densitatea miezului variază în locuri, ceea ce determină dispersia intermode: trecerea la diferite densități ale miezului dezvoltă o viteză mare de raze de lumină, și, prin urmare, acestea ajung distanța până la punctul final al firului pe un interval de timp redus. - trepte
Aici, densitatea miezului este uniformă pe toată lungimea fibrei optice, astfel încât probabilitatea dispersiei intermodice este mai mare decât în fibra de gradient
Domeniul de aplicare
Datorită proprietăților sale universale, fibrele optice sunt utilizate pe scară largă în domeniul medicinei, științelor tehnice și științifice, în crearea de senzori de comunicare optică și fibră optică cu o mare acuratețe a indicațiilor.
Trimiteți-le prietenilor: